Technology Enhanced Textbook Provoking active ways of Learning

With this contribution we want to present and explain the demonstrators of the »Technology Enhanced Textbook« (TET) that we developed during the last two years and discuss with the active PLE-community whether TET could be a useful component of a personal learning environment. Instead of using the term PLE to refer to the tool itself we prefer to use it to refer to the whole physical and virtual environment which can be influenced and designed by the learner

Didaktische Konzeption einer Augmented-Reality-Experimentierumgebung

Ziel des Forschungsprojekts “Erfahrungsbasiertes Lernen durch interaktives Experimentieren in erweiterten Realumgebungen - ELIXIER” ist die Verbesserung experimenteller Praktika in der naturwissenschaftlichen sowie ingenieurstechnischen Bildung. Eine adaptive Mixed-Reality-Experimentierumgebung ermöglicht dazu eine nahtlose Lernbegleitung (Seamless Learning) über alle Phasen des Experimentierzyklus (Orientieren - Vorbereiten - Durchführen - Nachbereiten). Die Integration multimedialer und interaktiver Elemente soll die Experimentiererfahrung erweitern und den experimentellen Kompetenzerwerb verbessern. Der Lernprozess wird durch die Analyse von Handlungen, Experimentzuständen und über die intelligente Vernetzung aller Komponenten in einer webbasierten Infrastrukturlösung im “Seamless Smart Lab (S2L)” unterstützt. Eine virtuelle, tutorielle Assistenz begleitet den Experimentierzyklus und stellt bedarfsgerecht Informationen und weiterführende Hinweise zur Verfügung. In ersten Nutzerstudien wurde das System als nützlich zum Lernen eingestuft und die Funktionen als sinnvoll erachtet

tet.table – ein Konzept zur interaktiven, multicodalen Verknüpfung zwischen Animation und Experiment

Mit der Experimentierstation ”Dispersion am Prisma” für die Ausstellung im Berliner Science Center Spectrum demonstrieren wir im Rahmen des Projekts ”Technology Enhanced Textbook” (TET) die multicodale Verknüpfung zwischen digitalen Animationen und Experi-ment. Hierzu projizieren wir computergesteuerte Animationen mittels Beamer direkt auf den Experimentiertisch, auf dem mit Spiegeln und Prismen real experimentiert wird. Neu ist hier, dass die dazu genutzte Lichtquelle ein vom Beamer projizierter Lichtbalken ist, dessen Eigen-schaften vom Besucher veränderbar sind. Diese variable Lichtquelle lässt sich zur Darstellung des Phänomens der Dispersion nutzen und mit Animationselementen (Grafik, Text) verknüpfen. Neben didaktisch-methodischen Gestaltungsmitteln wie der Strukturierung bzw. Sequenzierung des Experimentablaufs ist vor allem auch die Möglichkeit interessant, parallel zum Experiment die Modellebene dynamisch zu visualisieren

Neue Ansätze der digitalen Vernetzung naturwissenschaftlich-technischer Bildungsangebote

Mit dem ”Medienverbund naturwissenschaftlich-technische Bildung” wurden erste Schritte unternommen,lokal verfügbare Bildungsangebote (Vorträge, Ausstellungen) durch den Einsatz digitaler Medien breiter - insbesondere auch für den Unterricht der Schule - zu erschließen. ImProjekt ”Technology Enhanced Textbook” (TET) wurden die Erfahrungen aus vielfältigen Projekten des Medienverbunds aufgegriffen und konzeptionell weiterentwickelt. Heute stehen Aspekte wie eine hochgradige Modularisierung, die Skalierbarkeit und effiziente Strategien für die didaktische Mehrfachverwertung der Medienelemente im Fokus des Interesses der Partner aus den verschiedensten Bildungsbereichen. Sie sind Ausgangspunkt der Validierung des Innovationspotenzials einer ”Integrierten Medienplattform für die naturwissenschaftlichtechnische Bildung” als Basis des TET.Das Projekt TET wird im Rahmen des Förderprogramms ”Validierung des Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung” (VIP) durch das Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert

Neue Ansätze der digitalen Vernetzung naturwissenschaftlich-technischer Bildungsangebote

Mit dem ”Medienverbund naturwissenschaftlich-technische Bildung” wurden erste Schritte unternommen,lokal verfügbare Bildungsangebote (Vorträge, Ausstellungen) durch den Einsatz digitaler Medien breiter - insbesondere auch für den Unterricht der Schule - zu erschließen. ImProjekt ”Technology Enhanced Textbook” (TET) wurden die Erfahrungen aus vielfältigen Projekten des Medienverbunds aufgegriffen und konzeptionell weiterentwickelt. Heute stehen Aspekte wie eine hochgradige Modularisierung, die Skalierbarkeit und effiziente Strategien für die didaktische Mehrfachverwertung der Medienelemente im Fokus des Interesses der Partner aus den verschiedensten Bildungsbereichen. Sie sind Ausgangspunkt der Validierung des Innovationspotenzials einer ”Integrierten Medienplattform für die naturwissenschaftlichtechnische Bildung” als Basis des TET.Das Projekt TET wird im Rahmen des Förderprogramms ”Validierung des Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung” (VIP) durch das Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert

”Technology Enhanced Textbook” - Ein fachdidaktisches Forschungsprojekt

Die Arbeitsgruppe Didaktik der Physik erforscht und entwickelt seit über zehn Jahren Interaktionsformen in computergestützten Lehr-Lern-Szenarien und Medienformaten zur interaktiven Repräsentation realer Experimente und Labore, den Interaktiven Bildschirmexperimenten (IBE) und Bildschirmlaboren (IBL). Auf Grundlage der Forschungsergebnisse soll nun das Innovationspotenzial eines elektronischen interaktiven Lehr- und Sachbuchs der Zukunft – dem ”Technology Enhanced Textbook” – durch Machbarkeitsstudien und die Erprobung verschiedenster Verwertungsszenarien validiert werden.Das Projekt wird im Rahmen des Förderprogramms ”Validierung des Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung” (VIP) durch das Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert

Ein offenes IBE-Portal für den Physikunterricht zur digitalen Erweiterung experimenteller Lernumgebungen

Interaktive Bildschirmexperimente (IBE) lassen sich als „digitale Zwillinge“ realer Experimente zur digitalen Erweiterung von Lernumgebungen vielfach einsetzen. Viele der in den letzten Jahrzehnten produzierten IBE sind jedoch nicht für den Physikunterricht verfügbar. Das neue IBE-Portal will den Bestand systematisch erschließen und für die Nutzung im Unterricht frei zugänglich machen. Dabei steht die unterrichtspraktische Gebrauchstauglichkeit im Vordergrund: Die konsequente Modularisierung der Angebote und die Trennung von IBE, Anleitungen und Lernaufgaben, ermöglicht die weitgehend universelle didaktisch-methodische Adaptierbarkeit an die spezifischen Bedarfe des Unterrichts. Die vollständige Integration von IBE in die Lehr-Lern-Plattform tet.folio ermöglicht sowohl das mobile (online) Lernen mit IBE als auch die Offline-Nutzung, beispielweise über die inzwischen weit verbreiteten interaktiven Whiteboards

Interaktive Augmentierung eines Lehrfilms - historische Quellen für den Unterricht digital erschließen

Lehrfilme sind im Physikunterricht ein Mittel der Anschauung. Sie dokumentieren Experimente und Prozesse der Erkenntnisgewinnung, nutzen aber auch multiple fachsprachliche Ebenen zur Erklärung physikalischer Konzepte. Studien zur Erklärqualität haben gezeigt, dass die passive Rezeption eines Lehrfilms zum Verstehen nicht ausreicht. Verstehen erfordert vielmehr Lernaktivitäten, mit denen Lernende das im Film erklärte Wissen selbstständig verarbeiten können. Unser Ansatz der „Interaktiven Rekonstruktion“ basiert auf der Idee, für die Konstruktion derartiger Aktivitäten Bildmaterial aus dem Film selbst einzusetzen und so zu bearbeiten, dass Lernende die im Film dargestellten (experimentellen) Handlungen oder auch die Auswertung von Messergebnissen interaktiv nachvollziehen können. Eingebettet in eine an die Dramaturgie des Films angelehnte digitale Lernumgebung, bietet diese Verknüpfung aus erklärenden und aktiven Elementen neue didaktische Ge- staltungsmöglichkeiten. Wir erproben dieses Konzept derzeit anhand des Lehrfilms „Time dilation, an experiment with mu-mesons“, der 1963 im Rahmen des US-Bildungsprogramms des Physical Science Study Committee (PSSC) entstand und ein klassisches Experiment zum Nachweis des Phänomens der Zeitdilatation in der speziellen Relativitätstheorie detailliert dokumentiert

Von den Anfängen bis zu ELIXIER

Auf der Suche nach einem Medium, mit dem sich reale Experimente multimedial repräsentieren und damit didaktisch flexibler als mit dem zeitbasierten Film einsetzen ließen, wurden 1996 erst-mals Beispiele Interaktiver Bildschirmexperimente (IBE) entwickelt. Erste Erprobungen fanden an der TU Berlin in der Vorlesung ”Einführung in die Physik für Ingenieure” statt, wo reale De-monstrationsexperimente aus praktischen Gründen nicht möglich waren. Die vielversprechenden Ergebnisse führten in der Folge zu zahlreichen Projekten didaktischer Anwendungen in Schule und Hochschule. Zentrale Probleme dabei waren der hohe Aufwand für die Entwicklung, die Ein-bettung von IBE in multimediales Lernmaterial sowie deren Verbreitung. Ausgehend davon ent- wickelte die AG Didaktik an der FU Berlin die Web-Applikation ”tet.folio”, die unter anderem ei-ne Plattform zur effizienten Herstellung und Einbettung von IBE bietet. Im aktuellen Projekt ”ELIXIER” sind IBE und das tet.folio eine der Säulen für die Entwicklung einer personalisierten Mixed-Reality- Experimentierumgebung, die eine nahtlose und mobil verfügbare Fortsetzung indi-vidueller Experimentierprozesse in virtuellen Umgebungen ermöglichen wird

Nanostructured solid-state hybrid photovoltaic cells fabricated by electrostatic layer-by-layer deposition

We report on the fabrication of hybrid organic/inorganic photovoltaic cells utilizing layer-by-layer deposition of water-soluble polyions and nanocrystals. A bulk heterojunction structure was created consisting of alternating layers of the p-conductive polythiophene derivative poly[2-(3-thienyl)-ethoxy-4-butylsulfonate] and n-conductive TiO2nanoparticles. We fabricated working devices with the heterostructure sandwiched between suitable charge carrier blocking layers and conducting oxide and metal electrodes, respectively. We analyzed the influence of the thickness and nanostructure of the active layer on the cell performance and characterized the devices in terms of static and transient current response with respect to illumination and voltage conditions. We observed reproducible and stable photovoltaic behavior with photovoltages of up to 0.9 V