PUMA : Spannungslabor - Eine AR-Applikation für den Einsatz in der E-Lehre der Sek I

Abstract

Mit Hilfe von Augmented-Reality (AR)-Apps können virtuelle Objekte und Texte in Echtzeit in die reale Welt (z.B. auch bei physikalischen Experimenten) eingefügt werden. Unter dem Namen PUMA (PhysikUnterricht Mit Augmentierung) werden am Lehrstuhl für Physik und ihre Didaktik der Universität Würzburg AR-Applikationen für den Einsatz in der schulischen Physiklehre entwickelt. Die AR-App PUMA : Spannungslabor erweitert Experimente zu einfachen Stromkreisen um virtuelle Darstellungen elektrischer Ströme und Potentiale gemäß ausgewählter Analogie-Modelle. Durch die Beobachtung dieser sonst nicht wahrnehmbaren Größen können Schüler*innen selbstständig erforschen, warum und auf welche Weise Elektronen in geschlossenen Stromkreisen fließen und welche physikalischen Gesetzmäßigkeiten bei Reihen- oder Parallelschaltungen gelten. Die App bietet Möglichkeiten für die Bildung und Überprüfung eigener qualitativer Aussagen zum Stromkreis und erlaubt durch Einblendung von Kenn- und Messwerten zusätzlich die Gewinnung halbquantitativer Erkenntnisse. In Lupen-Ansichten verschiedener elektrischer Bauteile können außerdem die Interaktionen der Leitungselektronen mit den Atomrümpfen nach dem Drude-Modell beobachtet werden und ein qualitatives Verständnis für den elektrischen Widerstand gebildet werden. Die Applikation soll dadurch die Entwicklung einer korrekten Modellvorstellung zu elektrischen Stromkreisen entscheidend unterstützen und sowohl das Fortbestehen als auch die Entwicklung fehlerhafter Schülervorstellungen verhindern.