Multimedial unterstütztes Experimentieren im webbasierten Labor zur Messung, Visualisierung und Analyse des Feldes eines Permanentmagneten
Christoph Hoyer
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Christoph Hoyer, Multimedial unterstütztes Experimentieren im webbasierten Labor zur Messung, Visualisierung und Analyse des Feldes eines Permanentmagneten (2022), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832584917
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Beschreibung / Abstract
Die vorliegende Arbeit beschreibt ein webbasiertes Labor, das es Lernenden in der Sekundarstufe erlaubt, das Feld eines Magneten präzise zu vermessen und für die Darstellung der Messwerte zwischen unterschiedlichen Visualisierungen zu wählen. In der entwickelten Experimentierumgebung lassen sich auch anspruchsvolle Aufgaben auf Universitätsniveau bearbeiten, wie z. ,B. die Bestimmung der Magnetisierung des Magneten.
Weiterhin werden Konzeption und Durchführung einer empirischen Untersuchung erläutert, die darauf abzielt, durch digitale, in die Experimentierumgebung eingebettete Hilfen die Fertigkeiten der Lernenden zur Dokumentation von Messwerten zu fördern. 119 Lernende der 11. Jahrgangsstufe nahmen an der Untersuchung teil, die a) eine Übung mit Animationen, b) eine Übung mit interaktiven Zuordnungsaufgaben und Feedback und c) eine automatisierte Dokumentation gegenüberstellte.
Die Ergebnisse werden unter Berücksichtigung der Fähigkeit der Lernenden zur mentalen Rotation und der während der Wahrnehmung der Hilfen mit einem Eye-Tracking-System erfassten Blickbewegungen ausgewertet und diskutiert. Zusammengefasst zeigt sich, dass am meisten von der Übung mit interaktiven Zuordnungsaufgaben und Feedback profitiert wurde. Die Animation lenkte den Blick auf animierte Elemente, führte aber zu keinen signifikant besseren Resultaten. Auf Grundlage der Untersuchungsergebnisse wird eine adaptierte Version des webbasierten Labors zur Unterstützung der Messwertdokumentation vorgestellt.
Weiterhin werden Konzeption und Durchführung einer empirischen Untersuchung erläutert, die darauf abzielt, durch digitale, in die Experimentierumgebung eingebettete Hilfen die Fertigkeiten der Lernenden zur Dokumentation von Messwerten zu fördern. 119 Lernende der 11. Jahrgangsstufe nahmen an der Untersuchung teil, die a) eine Übung mit Animationen, b) eine Übung mit interaktiven Zuordnungsaufgaben und Feedback und c) eine automatisierte Dokumentation gegenüberstellte.
Die Ergebnisse werden unter Berücksichtigung der Fähigkeit der Lernenden zur mentalen Rotation und der während der Wahrnehmung der Hilfen mit einem Eye-Tracking-System erfassten Blickbewegungen ausgewertet und diskutiert. Zusammengefasst zeigt sich, dass am meisten von der Übung mit interaktiven Zuordnungsaufgaben und Feedback profitiert wurde. Die Animation lenkte den Blick auf animierte Elemente, führte aber zu keinen signifikant besseren Resultaten. Auf Grundlage der Untersuchungsergebnisse wird eine adaptierte Version des webbasierten Labors zur Unterstützung der Messwertdokumentation vorgestellt.
Inhaltsverzeichnis
- BEGINN
- 1 Einleitung
- 2 Theorie
- 2.1 Fachliche Grundlagen zum Magnetismus
- 2.2 Didaktische Aspekte zum Magnetismus und Experimentieren im Physikunterricht
- 2.3 Lehr- und Lernpsychologische Grundlagen zum Lernen mit Multimedia
- 2.4 Eye-Tracking zur Untersuchung der visuellen Aufmerksamkeit
- 3 Messen, Visualisieren und Analysieren eines Magnetfeldes im webbasierten Labor
- 3.1 Experimenteller Aufbau und technische Details des Labors
- 3.2 Benutzeroberfläche und Funktionen des Labors
- 4 Empirische Untersuchung zur multimedialen Unterstützung bei der Messwertdokumentation im webbasierten Labor
- 4.1 Spezifizierung der Ausgangssituation
- 4.2 Forschungsfragen
- 4.3 Methoden der Untersuchung
- 4.4 Resultate der Untersuchung
- 4.5 Diskussion der Untersuchungsergebnisse
- 4.6 Limitationen der Untersuchungsergebnisse
- 4.7 Schlussfolgerungen für das Onlineexperiment zur Magnetfeldmessung
- 5 Zusammenfassung und Ausblick
- Literaturverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis