Mathematik zum Anfassen – auf Tablets, in Browsern und mit interaktiven Dokumenten

Ziel des Antrages ist die Implementierung einer neuartigen interaktiven Lehr- und Lernform für Mathematik. Dabei soll das neue 'Computable Document Format' (CDF) genutzt werden, um vorlesungsbegleitende Materialen zu entwickeln, die es den Studierenden ermöglichen, abstrakte mathematische Konzepte wie die z.B. Vektornormen oder Approximationsfolgen durch spielerischen Umgang besser zu verstehen. Ein wesentliches Element dabei ist die haptische Steuerung und direkte visuelle Rückmeldung. Mit den zu erstellenden Modulen dieses Projekts können Studierende mit mathematischen Konzepten experimentieren, ohne Formeln eingeben zu müssen, sondern nur durch Anfassen von Punkten, Schiebern und Schaltern.

Beschreibung

Die unseren Modulen zugrunde liegende Technologie wird von der Computer-Algebra-Software Wolfram Mathematicabereitgestellt. Mathematica hat unter anderem einen Schwerpunkt in Visualisierung und Interaktion. Mit Hilfe von Skript-Befehlen lassen sich sehr einfach interaktive Animationen erstellen, die zum Teil komplexe Berechnungen in Echtzeit im Hintergrund durchführen und dann anzeigen. Um solche Animationen auch ausserhalb von Mathematica anschauen zu können, wurde das Computable Document Format (CDF) eingeführt. Mathematica-Programme, die in diesem Format gespeichert wurden, lassen sich mit einem kostenfreien Player oder einem Webbrowser-Plugin ansehen auch ohne eine Installation von Mathematica. Der Player, bzw. das Plugin hat dabei Zugriff auf sämtliche Ma­thematica-Routinen und diese werden lokal auf dem Rechner des Benutzers ausgeführt. Dies er­möglicht zum einen kurze Reaktionszeiten des Programms bei interaktiver Benutzung und zum anderen die Ausführung auch ohne mit dem Internet verbunden zu sein. Wir bevorzugen daher diese Klient-basierte Technologie gegenüber Server-basierter Lösungen. Nachteil des CDF-Players und des Browser-Plugins ist die recht große Dateigröße von über 800MB und die momentan noch fehlende Unterstützung von Android und iOS Beriebssystemen.

Es wurden bisher 12 interaktive Dokumente zu verschiedenen Themen entwickelt. Diese werden den Studierenden auf der Institutswebseite zur Verfügung gestellt, sowie aktiv in Grundvorlesungen und Übungen verwendet. Die Materialien werden im Rahmen der Vorbereitung der Übungen gepflegt.

Zum Projekt

Laufzeit

01.10.2013 - 30.09.2014

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Institution

Fachbereich

  • Naturwissenschaft und Mathematik

Kategorie

  • Lernmaterial(-sammlung)

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