Be-greifbare Experimente: Theorie und Praxis im MINT-Studium verbinden

Im interdisziplinären Projekt ‚Be-greifen‘ hat studio klv an neuartigen Anwendungen von Mensch-Technik-Interfaces geforscht. Das vom Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) initiierte Verbundvorhaben stellte die Frage: Wie können innovative Interaktionsformen, die digitale Informationen in die reale Welt einbeziehen, dabei helfen, die komplexen Lernstoffe der MINT-Studienfächer (Mathematik, Informatik, Natur- und Technikwissenschaften) verständlich zu vermitteln? Als Planer von Science Centern, interaktiven Ausstellungen und außerschulischen Lernorten haben wir unsere Erfahrungen aus der Praxis eingebracht, um neue didaktische Wege zu finden, die junge Menschen für diese Themen begeistern. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Experimente mit AR und Tangibles

Die Idee des Projekts war, theoretische Grundlagen naturwissenschaftlicher Experimente nicht mehr nur in klassischer Buchform zu vermitteln. Stattdessen können Augmented Reality Brillen und Tangible Objects als Benutzerschnittstellen dienen, die Themen in interaktiven Experimenten veranschaulichen. In dieser Mensch-Technik-Interaktion liegt ein hohes Potenzial, Zusammenhänge leichter be-greifbar zu machen. So haben wir einen AR-Luftkissentisch und einen Wärmeversuch in dieser Interaktionsform entwickelt.

Luftkissentisch und Wärmeversuch interaktiv

Die Benutzer*innen experimentieren zunächst ganz klassisch mit ihren Händen. Doch während sie experimentieren, werden ihnen über die AR-Brille zusätzliche Informationen einblendet, die sonst nicht sichtbar wären. Beispielsweise sehen sie durch die Brille, wie warm die Versuchsobjekte beim Wärmeversuch sind und wie sich der Wärmetransport vollzieht. Alle Informationen sind in Echtzeit, genau zum Zeitpunkt des Experiments erfahrbar. Zudem kann die Brille Feedback über den Lernfortschritt geben.

Der Prototyp des AR-Luftkissentischs steht an der TU Kaiserslautern, Studierende führen hier im Rahmen ihres Praktikums im Physikstudium verschiedene Experimente durch. Für das Science Center Dynamikum in Pirmasens haben wir eine robustere Variante entwickelt: Hier ersetzt eine zweidimensionale Darstellung auf einem Bildschirm die empfindlichen Brillen.

Partner des Projekts

Partner des Forschungs-Projekts waren neben dem DFKI und studio klv die Technische Universität Kaiserslautern, das Institut für Philosophie und das Institut für Visualisierung und interaktive Systeme (VIS) der Universität Stuttgart, die xCon Partners GmbH (Ubimax), die auf AR-Software und Wearable Computing Geräten spezialisiert sind, und die Embedded Systems Academy GmbH (EmSA).