physik multimedial

Physik lehren und lernen mit Multimedia

"physik multimedial" bietet eine Lehr-Lernplattform zur Physik, die zur Unterstützung und Verbesserung der Präsenzlehre im Hochschulbereich entwickelt wurde und zwei Hauptkomponenten beinhaltet:
(1) Einen Veranstaltungs- Server zur Kursverwaltung, Distribution von Medien und vielfältigen Optionen der Kommunikation.
(2) Ein Portal zu einem flexibel einsetzbaren Modulset für das Physikstudium, das u.a. interaktive multimediale Scripte (Selbstlerneinheiten), eine Medienbank und ein Didaktik-Paket umfasst.

Hochschuldidaktisch wird insbesondere den Lehrenden ein gestaffeltes System von Szenarien angeboten, das ihnen erlaubt, die Konzeption ihrer Präsenzlehre entsprechend ihren jeweiligen Wünschen und Möglichkeiten qua Einsatz von Multimedia weiterzuentwickeln.

Der fachdidaktisch optimierte Einsatz von Multimedia manifestiert sich am deutlichsten in den im Projekt speziell für die Nebenfachausbildung neu entwickelten Selbstlerneinheiten. Diese lassen sich für Lehrveranstaltungen inhaltlich an Voraussetzungen und Lernziel einer bestimmten Lerngruppe angepasst konfigurieren.


Ziele und Inhalte

Hauptziel des Projektes ist die Verbesserung der universitären Physikausbildung (ursprünglich zunächst im Nebenfach) durch die Ausschöpfung des didaktischen Potenzials von Multimedia. Zu diesem Zweck wurde eine Implementationsstrategie gewählt, die primär bei den Bedürfnissen der Lehrenden und den aktuellen Bedingungen ihrer Lehre ansetzt. Dies beruht auf der Grundannahme, dass eine breite tatsächliche Nutzung des Angebots durch Studierende vor allem dadurch herbeigeführt werden kann, dass die Dozenten davon aktiven Gebrauch in Vorlesungen und Übungen machen. Um für sehr unterschiedliche Lehrkonzeptionen Angebote machen zu können, war die Entwicklung eines flexibel anpassbaren und einsetzbaren Modulsets notwendig, das, soweit es Neuentwicklungen betrifft, auf ausgewählte physikalische Schwerpunkte konzentriert wurde.
Neben Eigenentwicklungen legte die Implementationsstrategie einen mindestens gleichwertigen Schwerpunkt auf die Entwicklung von Service-Angeboten für die Lehre (Veranstaltungsserver, didaktische Kommentierung und Aufbereitung ausgewählter Multimedien, Unterstützung bei der Entwicklung und Umsetzung von multimedial gestützten Lehr-Lernszenarien).

Die in "physik multimedial" entwickelten Selbstlerneinheiten zur Physik beziehen sich primär auf das Physikstudium als Nebenfach. Insgesamt ist "pm2" jedoch auch im Grundstudium des Hauptfaches Physik und in der gymnasialen Oberstufe einsetzbar.
Der Veranstaltungsserver ist unabhängig von der Ausbildungsphase und unabhängig vom Fach nutzbar. Das auf Datenbankstrukturen aufbauende Grundsystem - ist bei einer Modifikation des äußeren Erscheinungsbildes und mit entsprechendem Inhalt gefüllt - auf andere Fächer transferierbar (Biologie multimedial, ...).

Didaktisches Konzept

Die hochschuldidaktische Hauptzielrichtung des Projektes liegt in der Verbesserung der Lehre über die Ausschöpfung des Potenzials von Multimedia. Dazu wird insbesondere den Lehrenden ein gestaffeltes System von Szenarien angeboten, das ihnen erlaubt, die Konzeption ihrer Präsenzlehre entsprechend ihren jeweiligen Wünschen und Möglichkeiten qua Einsatz von Multimedia weiterzuentwickeln:

  • Szenario 1: Niederschwelliger Einstieg in die Nutzung der Plattform
  • Szenario 2: Breite technische Nutzung der Plattform
  • Szenario 3: " Blended Learning " - Verzahnung von Präsenzlehre und E-Learning
  • Szenario 4: "Workshop Physics" - weitgehende didaktisch-methodische Umgestaltung der Lehre

Die Szenarien sind im Didaktik-Modul der Plattform erläutert. Sie unterscheiden sich

  • 1. im Grad der technischen Nutzung, insbesondere des Kursmanagements,
  • 2. im Grad der didaktisch-methodischen Weiterentwicklung bestehender Lehrveranstaltungskonzeptionen, insbesondere durch den Einsatz von Selbstlerneinheiten.

Der fachdidaktisch optimierte Einsatz von Multimedia manifestiert sich am deutlichsten in den im Projekt speziell für die Nebenfachausbildung neu entwickelten Selbstlerneinheiten. Diese lassen sich für Lehrveranstaltungen inhaltlich an Voraussetzungen und Lernziel einer bestimmten Lerngruppe angepasst konfigurieren. Unabhängig davon sind sie für die Studierenden u.a. so angelegt, dass sie das Potenzial von Multimedia bzgl. Interaktivität und dynamischer Visualisierung ausschöpfen, Erarbeitungs- und Anwendungskontexte aus den verschiedenen Hauptfächern bieten und den Kriterien von Gender Mainstreaming Rechnung tragen.


Abb.: Die Lernumgebung bietet mit einer permanenten Navigationsleiste einen übersichtlichen Rahmen um die Lerninhalte

Weitere Informationen zur Gestaltung multimedialer Lerninhalte bieten wir Ihnen im Bereich Didaktisches Design. Die Inhaltsaufbereitung als Skripte, Tutorials und Übungsprogramme wird in Lernszenarien erläutert.

Curriculare Verankerung

Die über "physik multimedial" angeboten Module zur Physik sind inhaltlich natürlich insbesondere auf die Physik-Nebenfachausbildung abgestimmt. Die curriculare Relevanz für möglichst viele Hochschulstandorte und Studiengänge wurde durch entsprechende Recherchen und Befragungen vorab abgesichert.
Das Kursmanagement-System kann unabhängig von der formalen Struktur des Studienganges eingesetzt werden.

Technik

Zugang
Über http://www.physik-multimedial.de gelangen Sie direkt zum "Physik Multimedial"- Lernmanagement-System. Über den "Gastzugang " sind u.a. die Selbstlerneinheiten bereits für jede/n nutzbar. Um sich als Studierender registrieren zu lassen benötigen Sie lediglich eine gültige E-Mail-Adresse. Dadurch erhalten Sie Zugang zu weiteren Modulen, u.a. dem Kursmanagement-System. Zur Nutzung der Medienbank und zur Einrichtung von Kursen benötigen Sie ein Lehrenden- Login, das Sie als LehrerIn bzw. HochschullehrerIn direkt über die Plattform beantragen können.

Nutzung
Als Produkt bietet physik multimedial ein Lernmanagement-System zur Physik, das zur Unterstützung und Verbesserung der Präsenzlehre im Hochschulbereich entwickelt wurde und zwei Hauptkomponenten beinhaltet:
(1) Einen Veranstaltungs- Server zur Kursverwaltung, Distribution von Medien und vielfältigen Optionen der Kommunikation.
(2) Ein Portal zu einem flexibel einsetzbaren Modulset für das Physikstudium, das folgende Module umfasst

  • Lernmodule: Multimediale Skripte (Selbstlerneinheiten) u.a. zu Fehlerrechnung, Thermodynamik und Wellen sowie eine Reihe "Interaktiver Bildschirmexperimente" (IBE)
  • Aufgaben-Server: Physikübungen online erstellen, bearbeiten und auswerten
  • Medienbank: Bilder, Videos, Applets etc. zum Gebrauch in Lehrveranstaltungen
  • LiLi - Links zu Lerninhalten der Physik: ein Katalog und eine Suchmaschine zu verteilten Materialien im World Wide Web
  • Didaktik Support: Hilfen zum Einsatz von Multimedia in der Physiklehre u.v.m.

Benötigte Software
Aus Sicht der NutzerInnen funktioniert das komplette Angebot ausschließlich Browser gestützt. Die technischen Anforderungen wurden im Hinblick auf eine breite Einsatzfähigkeit so gering wie möglich gehalten. Es werden ein Rechner ab Pentium II, eine ISDN-Verbindung oder schneller sowie ein Browser neuerer Generation mit einigen zusätzlichen Plug-Ins (Java, Flash, Video, Shockwave) benötigt. Die Installation spezieller Software ist nicht erforderlich. Offline-Versionen zu den Selbstlerneinheiten sind zudem vorhanden.

Entwicklung
Die "pm2"-Plattform basiert technisch auf der in Perl programmierten Open Source -Plattform "Campus Virtuell", die ursprünglich als studentisches Projekt an der Universität Oldenburg entwickelt wurde. Design und Funktionalität wurden in Zusammenarbeit mit Campus-Virtuell für die Zwecke von "pm2" angepasst und wesentlich weiterentwickelt. Hinweise zu technischen Aspekten der multimedialen Aufbereitung von Inhalten können Sie unter Medientechnik erhalten.

Kosten

Seit 2004 fallen für jede das Lernmanagement-System nutzende Hochschule Kosten von 2500 Euro zzgl. MwSt pro Jahr an. Die Universität schließt mit dem Provider (ISN Oldenburg) einen entsprechenden Vertrag. Alternativ werden für die Einrichtung und Nutzung eines einzelnen Kurses für ein Semester 190 Euro zzgl. MwSt. berechnet.

Zielgruppe

Lehrende und Studierende der Physik, Physikmodule überwiegend für das Nebenfach konzipiert

Ergebnisse

Zentrales Ergebnis ist die Schaffung eines zeitgemäßen und offenen Lernmanagementsystems (LMS) mit Schnittstellen zu thematisch abgestimmte Materialien für die Physiklehre. Die Entwicklung des Kursmanagements brachte viele praktische Erkenntnisse in der Umsetzung von Materialienverwaltung, dem Einsatz von Online-Wochenplänen und der Sichtbarkeit von TeilnehmerInnen und persönlichen Daten.
Die Entwicklung des Aufgabenmanagement-Systems lieferte neue Ergebnisse in der Umsetzung von mathematischen und physikalischen Übungsaufgaben mit individuellen Wertesätzen für große Benutzergruppen. Ein solches System mit einem Assistenten zur Generierung sehr komplexer Rechenaufgaben mit mehreren Zwischenschritten ist bislang noch in keinem der eingesetzten LMS im deutschsprachigen Raum vorhanden.
Die Evaluationsmaßnahmen haben gezeigt, dass die lokalen Unterschiede in der Physik-Nebenfachausbildung weitaus größer sind als erwartet und bisher bekannt. Daraus resultieren entsprechend höhere Anforderungen an Konzeption und Implementation von multimedialen Lernumgebungen. Gleichzeitig wurde gezeigt, dass es gelungen ist, für diese Herausforderungen grundsätzlich angemessene Physikmodule zu entwickeln.
Für die Implementation von Multimedia in der Lehre liefert "physik multimedial" mit seiner Kombination aus fachbezogenem Content und für das Fach (und benachbarte Disziplinen) ausgelegtem Contentmanagement-System aufgrund des bisherigen sehr zufriedenstellenden Erfolges wertvolle Erfahrungen und Daten.

Auf der Webseite finden Sie eine Sammlung von Publikationen sowie Evaluationsergebnisse zum Projekt.

Zum Projekt

Website

http://www.physik-multimedial.de/

Institution

Universität Bremen

Ansprechpartner/in

Prof. Dr. Dr. Eberhard Hilf, E-Mail: hilf@isn-oldenburg.de
ISN Oldenburg GmbH, Ammerländer Heerstraße 121, 26129 Oldenburg

Prof. Dr. Horst Schecker, E-Mail: schecker@physik.uni-bremen.de
Universität Bremen, Fachbereich 1 Physik/Elektrotechnik, Institut für Didaktik der Naturwissenschaften, Abt. Physikdidaktik

Zeitraum

Projektlaufzeit : 4/2001-12/2003

Seit 2004 werden der Betrieb, die Pflege und Weiterentwicklungen durch das Institute for Science Networking übernommen.

Förderung

Förderung : bmb+f  und Projektträger " Neue Medien in der Bildung ", FKN: 08 NM 102, während der Projektlaufzeit mit ca 2 Mill. Euro gefördert, nahm 2004 am Medida-Prix teil.

Beteiligungen und Kooperationen

In Projekt "physik multimedial" haben sich fünf Universitäten des Verbundes Norddeutscher Universitäten (Bremen, Greifswald, Hamburg, Oldenburg und Rostock) als Projektverbund zusammengeschlossen.

Gesamtleitung Koordination:
Universität Bremen: Institut für Didaktik der Physik, Prof. Dr. Horst Schecker
Projektgruppe:
Universität Bremen: Institut für Didaktik der Physik IDP, Institut für Festkörperphysik IFP, Technologiezentrum Informatik TZI
Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald: Institut für Physik, Experimentelle Physik II
Universität Hamburg: 1. Institut für Experimentalphysik Carl-von-Ossietzky-Universität Oldenburg: Institute for Science Networking ISN
Universität Rostock: Fachbereich Physik: AG Didaktik der Physik, AG Polymerphysik

Weitere Kooperationspartner Technische Universität Berlin: Institut für Atomare Physik und Fachdidaktik
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf: Physikalische Grundpraktika
FH Gelsenkirchen: Bundesleitprojekt Virtuelle Fachhochschule, AG Gelsenkirchen
Universität Potsdam: AG Didaktik der Physik

"Physik Multimedial" wird inzwischen an weiteren Hochschulen in der Physikausbildung eingesetzt.
An der Universität Bremen ist die "physik multimedial"-Plattform über den Einsatz im Fachbereich Physik/Elektrotechnik hinaus aussichtsreich in den Entscheidungsprozessen der Hochschulleitung zur universitätsweiten Nutzung bestimmter Lehr- Lernplattformen positioniert.

Kategorisierung

Lehrfunktion

  • Informationsvermittlung
  • Wissenserarbeitung
  • Üben u. Anwenden
  • Diskussion u. Austausch
  • Motivation

Medieneinsatz

  • Hypertext
  • PDF
  • Simulation
  • Animation
  • E-Mail
  • LMS / Lernmanagementsysteme
  • Sonstigs

Fachbereich

  • Naturwissenschaft und Mathematik

Lehrszenarien

  • Vorlesung
  • Übung
  • Tutorium
  • Praktikum
  • Projekt
  • Seminar

Kategorie

  • Lernumgebung