In der Alltagswelt verankerte, augmentierte Visualisierungen zur Unterstützung des konzeptionellen Lernens in der Physik

• Antragsteller: Professor Dr. Jochen Kuhn; Professor Dr. Albrecht Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 517713394

Alltagsgegenstände und -prozesse sowie Naturphänomene sind eng mit Konzepten der modernen Physik verknüpft. Diese Konzepte sind jedoch in der Regel abstrakt und schwer zu verstehen, da ihr Verständnis bereichsspezifisches konzeptuelles Wissen erfordert wie auch ein grundlegendes Physikverständnis. Wir werden in einem experimentelle Forschungsansatz neue interaktive Konzepte und Technologien entwickeln, z. B. unter Verwendung von Mixed Reality, um ein Lernen auf vielfachen Längen- und Zeitskalen in der realen Umgebung des Alltags anhand hochaktuellen Themengebieten erfahrbar zu machen. Diese Möglichkeiten des Lernens in der alltäglichen Umgebung außerhalb des Klassenraums werden durch vielfältige Repräsentationen als Voraussetzungen für Konzeptwissen in den MINT-Fächern in der Welt unterstützt und soll den Gap zwischen formellem Lernen in Bildungseinrichtungen und informellem Lernen im Alltag schließen. Durch die Verbindung dieser hochaktuellen Themen mit innovativen, fachdidaktischen Konzepten (insbes. Förderung von Repräsentationskompetenz) und modernen Methoden der Mensch-Maschine-Interaktion geht das Forschungsprojekt weit über die Anwendung von Standardmethoden hinaus. Der empirische Schwerpunkt liegt dabei auf dem Lernen von Physik und wir erwarten neue wissenschaftliche Einsichten in der Physikdidaktik. Das übergeordnete Ziel ist es, technologische und konzeptionelle Lösungen zu finden, die über einen spezifischen Anwendungsfall und Fächer hinaus verallgemeinerbar sind. Dadurch sollen neue Perspektiven in den MINT-Fächern eröffnet werden, um das Lernen interessanter zu gestalten und die Motivation der Lernenden durch eine Verankerung in der realen Welt zu erhöhen. Die innovativen Forschungsfragen des Projekts, sowohl in den einzelnen Fächern aber vor allem auch interdisziplinär durch die Verbindung der Fächer, sind die Grundlage für neue wissenschaftliche Erkenntnisse in der Physikdidaktik und der Mensch-Computer Interaktion. Darüber hinaus gehen die AR-Anwendungen über typische In-Classroom-Settings hinaus. Wir untersuchen die Vorteile von AR in Umgebungen außerhalb des Klassenzimmers und ihre Auswirkungen auf das Lernen, indem wir alltägliches, kollaboratives und informelles Lernen unterstützen. Neben den grundlegenden Fragen des Technology-Enhanced Learning und der Mensch-Maschine-Interaktion wird auch ein Mixed-Method Design, insbesondere im Hinblick auf die Konzeption und Evaluation solcher Ansätze sowie unter Einbeziehung von technologischem, multisensorischem erfahrungsbasierten Lernen, (inter-)disziplinär vorangetrieben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr. Stefan Küchemann; Dr. Robin Welsch