WissenschaftlerInnen der Julius-Maximilians-Universität Würzburg entwickeln gemeinsam mit Studierenden eine Augmented Reality-taugliche App mittels derer physikalische Vorgänge, insbesondere Elektronik für Schülerinnen und Schüler greifbar vermittelt werden kann. Das Projekt PUMA gewann den AVRiL-Wettbewerb 2024.

Würzburg, 01. Oktober 2024. Als ich in den 1990er Jahren meine erste Ausbildung begonnen habe, da war das Verständnis wie das mit dem Strom, insbesondere mit dem Elektronenfluss funktioniert lange Zeit das am größten zu lösende Problem. Mein Bedürfnis mir ein mentales Bild vom Elektronenfluss machen zu können war sehr gross. Daraus ist in mir das gedankliche Bedürfnis entstanden ob es kein Möglichkeit gibt diesen Fluss visuell entstehen zu lassen.

Aktuell entwickelten WissenschafterInnen des Lehrstuhls für Physik und ihre Didaktik der Universität Würzburg eine App mittels derer Elektronik per Augmented Reality sichtbar werden kann. Das Projekt Puma, PUMA steht in diesem Fall für „Physik-Unterricht Mit Augmentierung“ wurde gemeinsam mit Studierenden entwickelt und steht nach erfolgreicher Evaluation kostenfrei für die Nutzung im Physik-Unterricht zur Verfügung.

Das „PUMA : Spannungslabor“ wurde von der Gesellschaft für Informatik als Gesamtsieger des AVRiL-Wettbewerbs 2024 für gelungene VR/AR-Lernszenarien ausgezeichnet. Gefördert wurde das Team durch das BMBF-Projekt „CoTeach“ im Rahmen der Qualitätsoffensive Lehrerbildung,

„Unsere PUMA-App ‚Spannungslabor‘ unterstützt Lernende dabei, ein korrektes Konzeptwissen zur Elektrizitätslehre aufzubauen“, erklärt Christoph Stolzenberger. Dafür werden mittels Augmented Reality reale Stromkreise mit Darstellungen verständnisfördernder Modelle überblendet. „Das ermöglicht es den Lernenden beispielsweise, die Bewegung der Elektronen in einem geschlossenen Stromkreis intuitiv zu verfolgen und zu verstehen“, so der Physikdidaktiker.

Die Einbindung einer Bluetooth-Messbox erlaube zusätzlich die Aufnahme von Spannungs- und Stromstärkedaten. Weiterhin ist in die App ein Simulationsmodus implementiert, damit die Schülerinnen und Schüler auch außerhalb des Unterrichts ohne das Realexperiment die Inhalte nachvollziehen und wiederholen können.

Gegenüber dem AVRiL-Wettbewerb kam die Jury zu dem Schluss, dass die Applikation nicht nur durch ihre technischen Aspekte, sondern auch durch ihre didaktische Exzellenz besticht und einen hohen Reifegrad und Praxistauglichkeit aufweist. Das Spannungslabor sei ein „ausgezeichnetes Beispiel dafür, wie AR-Technologien den Lernprozess revolutionieren können“.

Studie an bayerischen Gymnasien

In einer von Christoph Stolzenberger geleiteten Interventionsstudie an bayerischen Gymnasien wird nun die Lernwirksamkeit der Applikation im Rahmen einer vollständigen Unterrichtsreihe zur Elektrizitätslehre untersucht. Im Fokus steht hier die Frage, inwiefern der Einsatz einer solchen App zum Lernen von und mit Analogiemodellen das Modellverständnis und die Modellkompetenz der Lernenden beeinflusst.

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