Computer gewinnen in der heutigen Zeit für die Gesellschaft und das Leben in ihr
immer mehr an Bedeutung. In nahezu allen Bereichen und Berufsgruppen ist der
Computer als Arbeitsmittel heute kaum noch zu ersetzen.
Nach einhelliger Meinung von Politikern und Pädagogen ist es daher notwendig, bereits
in der Schule mit der Erziehung und dem Unterricht mit und am Computer zu beginnen.
Aus diesem Anlaß betrachtet diese Arbeit die Möglichkeiten, die ein Einsatz des PC /
Computers innerhalb des Physikunterrichtes eröffnet.
Neben einer allgemeinen Übersicht, wie sich das Lernen am und mit dem Computer
entwickelt hat, werden besondere Aspekte, die im Physikunterricht eine Rolle spielen
betrachtet: wie und wofür ist ein Einsatz des Mediums Computer im Physikunterricht
denkbar, möglich oder auch nicht.
Anschließend werden kurz die Idealtypen von Computerprogrammen beschrieben, die
für einen Einsatz im Unterricht in Frage kommen.
Der anschließende Hauptteil der Arbeit beschäftigt sich mit einer Vorstellung
verschiedener Programme. Neben den Beschreibungen, was und wie etwas mit dem
Programm zu erreichen ist, welche Einsatzmöglichkeiten es erlaubt, inwieweit der
Benutzer bereits Erfahrungen am PC mitbringen muß usw., werden weiterhin die
grundsätzlichen Bedienelemente und Programmeigenschaften erläutert, so daß sich der
potentielle Nutzer ein Bild davon machen kann, ob das Programm für seine Zwecke und
Anwendungen im Unterricht geeignet ist.
Hierbei wurden nur solche Programme untersucht, die sich ohne größere
Einarbeitungszeit im Unterricht einsetzen lassen. Zwar existieren durchaus noch andere,
komplexere Programme, bei denen die nötige Einarbeitungszeit einen Unterrichtseinsatz
allerdings nicht zuläßt, da hierfür teilweise mehrere Schulstunden benötigt werden
würden.
Weiterhin werden jeweils kurz denkbare Einsatzbereiche im Physikunterricht
vorgestellt, sowie Möglichkeiten aufgezeigt, bestimmte Unterrichtsinhalte umzusetzen.
Am Ende der Arbeit stellt das Fazit die persönlichen Erfahrungen und Einschätzungen
dar, die ich während der Untersuchung und dem Testen der Programme gemacht habe.
Die Untersuchungen, die aufgeführten Internetadressen innerhalb der Arbeit,
sowie die Arbeit selbst, haben den Stand Juni 2000.
Inhaltsverzeichnis
1 - LERNEN MIT DEM COMPUTER – COMPUTERLERNEN
1.1 - Programmierter Unterricht
1.2 - CBT – Computer Based Training
1.3 - Hypermedia
2 - COMPUTER IM PHYSIK-UNTERRICHT?
2.1 - Einsatzbereiche des Computers im Physikunterricht
2.1.1 - Mathematische Berechnungen
2.1.2 - Simulationen
2.1.3 - Auswertung von Ergebnissen
2.1.4 - Modellbildung
2.1.5 - Meßwerterfassung
3 - SOFTWARE-TYPOLOGIE
3.1 - Präsentations- und Visualisierungssoftware
3.2 - Drill- und Testsoftware
3.3 - Tutorensysteme
3.4 - Simulationen
3.5 - Modellbildungssoftware
4 - PROGRAMME FÜR DEN PHYSIKUNTERRICHT
4.1 - INTERACTIVE PHYSICS V2.5
4.1.1 - Kurzbeschreibung:
4.1.2 - Technische Beschreibung
4.1.2.1 - Editor-Fenster
4.1.2.2 - Editor-Leiste
4.1.2.3 - Play-Leiste
4.1.2.4 - Bestimmung der Zykloide eines Rades mit IP2.5
4.1.3 - INTERACTIVE PHYSICS im Unterricht
4.2 - DYNASYS
4.2.1 - Kurzbeschreibung
4.2.2 - Technische Beschreibung
4.2.2.1 - Modelleditor
4.2.2.2 - Diagramm- und Tabellenausgabe
4.2.2.3 - Die numerischen Verfahren
4.2.3 - DYNASYS im Unterricht
4.3 - DAVID
4.3.1 - Kurzbeschreibung
4.3.2 - Technische Beschreibung
4.3.2.1 - Aufnahme von Bewegungen
4.3.2.2 - Auswertung der Meßdaten
4.3.3 - DAVID im Unterricht
4.4 - EUKLID
4.4.1 - Kurzbeschreibung
4.4.2 - Technische Beschreibung
4.4.2.1 - Konstruieren von geometrischen Figuren
4.4.3 - EUKLID im Unterricht
4.4.3.1 - Optik
4.4.3.2 - Mechanik
4.4.3.3 - Akkustik
4.5 - PAKMA
4.5.1 - Kurzbeschreibung
4.5.2 - Technische Beschreibung
4.5.2.1 - Begriffsklärung
4.5.2.2 - Arbeiten mit vorhandenen Projekten
4.5.2.3 - Modifikationen an vorhandenen Projekten
4.5.2.4 - Erstellen eigener Projekte
4.5.3 - PAKMA im Unterricht
4.6 - HOME PLANET 3.1
4.6.1 - Kurzbeschreibung
4.6.2 - Technische Beschreibung
4.6.2.1 - Darstellungsmöglichkeiten des Himmels
4.6.2.2 - Der Objekt Katalog (Object catalogue)
4.6.2.3 - Weitere Darstellungsmöglichkeiten
4.6.3 - HOME PLANET im Unterricht
5 - FAZIT
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die Einsatzmöglichkeiten von Computer-Software im Physikunterricht der Sekundarstufe. Ziel ist es, Programme zu identifizieren, die den Physikunterricht bereichern, ohne einen unverhältnismäßig hohen Einarbeitungsaufwand zu erfordern, und dabei einen aktiven, erkenntnisorientierten Lernprozess unterstützen.
- Historische und didaktische Entwicklung des Lernens mit Computern
- Klassifizierung von Bildungssoftware (Typologie)
- Einsatzbereiche wie Modellbildung, Simulation und Messwerterfassung
- Vorstellung und Analyse spezifischer Softwarelösungen (z.B. Interactive Physics, Dynasys, DAVID, EUKLID, PAKMA, Home Planet)
- Bewertung der didaktischen Eignung und praktischen Umsetzbarkeit im Schulalltag
Auszug aus dem Buch
4.1 - INTERACTIVE PHYSICS V2.5
INTERACTIVE PHYSICS ist eine englischsprachige Simulationsumgebung für die klassische, Newtonsche Mechanik. Es erlaubt dem Benutzer das Konstruieren nahezu beliebig komplexer physikalischer (mechanischer) Systeme. Dies geschieht wie in einem Zeichenprogramm.
Der Benutzer hat die Möglichkeit, verschiedene vorgefertigte Objektformen zu verwenden, oder aber selbst Objekte „frei Hand“ zu zeichnen.
Diese können dann in beliebigem bezug zueinander gestellt, also miteinander verknüpft werden: So kann z.B. definiert werden, dass ein Ball an einem Seil befestigt ist, welches wiederum an einem Brett hängt.
Des weiteren ist es ebenfalls möglich, die Eigenschaften der verschiedenen Objekte bezüglich ihrer magnetischen und elektrischen Felder, Elastizität, Masse, Ladung, Reibung usw. zu definieren. Dadurch wird eine modellhafte Darstellung des jeweiligen Systems erreicht.
Die so konstruierten Systeme stellt das Programm grafisch dar und erlaubt eine Analyse der zu simulierenden Bewegungsabläufe.
Zusammenfassung der Kapitel
1 - LERNEN MIT DEM COMPUTER – COMPUTERLERNEN: Dieses Kapitel gibt einen historischen Abriss über die Entwicklung von Lernsoftware, vom programmierten Unterricht über CBT bis hin zu modernen Hypermedia-Ansätzen.
2 - COMPUTER IM PHYSIK-UNTERRICHT?: Hier werden die generellen Chancen und didaktischen Möglichkeiten des Computereinsatzes im Physikunterricht sowie spezifische Anwendungsbereiche wie Modellbildung und Messwerterfassung diskutiert.
3 - SOFTWARE-TYPOLOGIE: Das Kapitel kategorisiert verschiedene Software-Idealtypen, wie Präsentationssoftware, Drill- & Testsysteme, Simulationen und Modellbildungswerkzeuge, anhand technischer und pädagogischer Kriterien.
4 - PROGRAMME FÜR DEN PHYSIKUNTERRICHT: Der umfangreiche Hauptteil stellt detailliert sechs praxisnahe Softwarepakete für den Physikunterricht vor, inklusive technischer Voraussetzungen und unterrichtlicher Einsatzszenarien.
5 - FAZIT: Eine zusammenfassende Bewertung der vorgestellten Programme, die betont, dass gute Physik-Software aktivitätsfördernd, vielfältig einsetzbar und zeitlich effizient im Unterricht zu nutzen sein sollte.
Schlüsselwörter
Physikunterricht, Lernsoftware, Simulation, Modellbildung, Messwerterfassung, Interactive Physics, Dynasys, DAVID, Euklid, PAKMA, Home Planet, Medienpädagogik, Kinematik, Mechanik, Software-Typologie
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Untersuchung und Bewertung verschiedener Softwareanwendungen, die speziell für den Einsatz im Physikunterricht der Sekundarstufe geeignet sind.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Neben einer allgemeinen Einführung in das computergestützte Lernen liegt der Fokus auf der Kategorisierung von Software (Software-Typologie) und der detaillierten Vorstellung spezifischer Programme, die den Physikunterricht praktisch unterstützen können.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, dem Lehrer einen Überblick über leicht zu bedienende, didaktisch wertvolle Software zu geben, die den Schüler aktiv in den Lernprozess einbindet und physikalische Experimente sinnvoll ergänzt.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit nutzt eine deskriptive und analysierende Methode, bei der verschiedene Softwareprogramme nach einheitlichen Kriterien (Kurzbeschreibung, Technik, unterrichtlicher Einsatz) geprüft und beurteilt werden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil widmet sich der konkreten Vorstellung von sechs Programmen (Interactive Physics, Dynasys, DAVID, Euklid, PAKMA, Home Planet), inklusive technischer Details wie Systemvoraussetzungen und praktischer Bedienungsanleitungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Physikunterricht, Simulation, Modellbildung, Messwerterfassung und die spezifischen Programmnamen geprägt.
Wie unterstützt DAVID die Auswertung im Unterricht?
DAVID ermöglicht die direkte Auswertung von digitalen Videofilmen (avi-Format), indem komplexe Bewegungsabläufe erfasst und in physikalische Diagramme oder Tabellen umgewandelt werden.
Warum wird bei EUKLID von einer "Dynamisierung" gesprochen?
Der Begriff bezieht sich auf den "Zugmodus" von EUKLID, der es erlaubt, einmal erstellte geometrische Konstruktionen durch Verschieben einzelner Punkte in Echtzeit zu verändern, wodurch physikalische Zusammenhänge fließend beobachtet werden können.
Wie unterscheidet sich die Arbeit mit PAKMA von reinen Simulationsprogrammen?
PAKMA ist ein offenes System, das neben Simulationen auch die Messwerterfassung von Real-Experimenten ermöglicht und es dem Anwender erlaubt, eigene mathematische Modelle zu erstellen oder vorhandene Projekte anzupassen.
- Arbeit zitieren
- Dirk Patzelt (Autor:in), 2000, Verwendung neuer Medien in der Schule - Untersuchung von Software für den Physikunterricht, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/392