Beispielbild für ein digitalisiertes Experiment

Digitalisierte Experimente

Um der oberflächlichen Verwendung der Bezeichnungen AR oder VR im Zusammenhang mit Experimenten entgegenzuwirken, wird eine Klärung der Begrifflichkeiten für digitalisierte Experimente in realen und virtuellen Umgebungen angestrebt.

Klassifikation digitalisierter Experimente

Experimente lassen sich anhand der Merkmale Raum, Objekte und Inhalte in den zwei Ausprägungen real ...

Piktogramm realer Raum

Realer Raum

Experimente finden im realen Raum statt: im Freien, auf Fußböden und Tischen. Er wird direkt oder durch portable AR-fähige Geräte bzw. AR-Brillen egozentrisch betrachtet.

Piktogramm reale Objekte

Reale Objekte

Experimente werden mit realen Objekten durchgeführt: alltäglichen Gegenständen und natürlichen Materialien. Sie befinden sich im realen Raum oder sind maximal originalgetreu im virtuellen Raum modelliert worden.

Piktogramm reale Inhalte

Reale Inhalte

Mit Experimenten werden reale Inhalte vermittelt: mit den Sinnen wahrnehmbare Phänomene. Sie basieren auf phänomenologischen Beschreibungen und enthalten keine nicht beobachtbaren Elemente.

... oder virtuell unterscheiden.

Piktogramm virtueller Raum

Virtueller Raum

Experimente finden im virtuellen Raum statt: auf Bildschirmen von Computern und VR-Brillen. Er besteht aus künstlichen 2D- bzw. 3D-Umgebungen oder exozentrisch betrachteten Aufnahmen des realen Raums.

Piktogramm virtuelle Objekte

Virtuelle Objekte

Experimente werden mit virtuellen Objekten durchgeführt: konstruierten Gegenständen und speziellen Materialien. Sie werden als Visualisierungen naturwissenschaftlicher Ideen im virtuellen Raum konstruiert oder existieren als ihre künstlichen Ausdrucksformen im realen Raum.

Piktogramm virtuelle Inhalte

Virtuelle Inhalte

Mit Experimenten werden virtuelle Inhalte vermittelt: mit Modellen erschließbare Zusammenhänge. Sie basieren auf naturwissenschaftlichen Ideen und sind auf nicht beobachtbare Elemente angewiesen.

Acht Klassen digitalisierter Experimentierumgebungen

Klassen digitalisierter Experimente

Neben den komplett realen und virtuellen Umgebungen (RE und VE) gibt es jeweils drei gemischte Klassen, bei denen ein Merkmal eine andere Ausprägung hat (XR). Auf diese Weise werden insgesamt acht Klassen digitalisierter Experimentierumgebungen im Reality-Virtuality Continuum [1] unterschieden.

Publikationen zu digitalisierten Experimenten

in Druck

Hauptsache Augmented? Klassifikation digitalisierter Experimentierumgebungen

Created with Sketch.
Beispiel für ein AR-Experimet

Experimente als klassische Unterrichtsmedien werden zunehmend durch digitale Medien erweitert oder gänzlich ersetzt. Anknüpfend an eine Taxonomie für immersive Technologien wird im vorliegenden Beitrag eine dreidimensionale Klassifikation digitalisierter Experimente aufgestellt. Sie basiert auf der Unterscheidung, ob im realen oder virtuellen Raum mit realen oder virtuellen Objekten reale oder virtuelle Inhalte vermittelt werden.

Teichrew, A., & Erb, R. (2020). Hauptsache Augmented? Klassifikation digitalisierter Experimentierumgebungen. In K. Kaspar, M. Becker-Mrotzek, S. Hofhues, J. König, & D. Schmeinck (Hrsg.), Bildung, Schule und Digitalisierung. Waxmann.

GDCP-Jahrestagung 2019 in Wien

Überzeugungskraft digitalisierter Experimente zum Teilchenmodell

Created with Sketch.
Beispiel für ein interaktive Experimentiervideo

Die Vorführung einzelner Experimente trägt nur in einem begrenzten Umfang dazu bei, dass Lernende ihre individuellen Teilchenbilder hinterfragen. Es werden deshalb Inhalte entwickelt, die den Prozess der Erkenntnisgewinnung beim Bearbeiten der Experimente durch den gezielten Einsatz digitaler Medien unterstützen sollen. 

Glatz, L. C., Erb, R., & Teichrew, A. (2020). Einsatz und Evaluation eines Augmented Reality-Experiments zur Optik. In S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019.

Experimentierumgebungen am Beispiel des Spiegels

Real Environment

Real Environment: 

In einem realen Experiment werden reale Inhalte im realen Raum und mit realen Objekten vermittelt.

Augmented Reality

Augmented Reality: 

In einem realen Experiment mit Einblendung einer idealen Darstellung werden virtuelle Inhalte im realen Raum und mit realen Objekten vermittelt.

Real Virtuality

Real Virtuality: 

In einem idealisierten Experiment werden reale Inhalte mit virtuellen Objekten im realen Raum vermittelt.

Mixed Virtuality

Mixed Virtuality: 

Mit einer Einblendung eines realen Experiments als Darstellung werden reale Inhalte mit realen Objekten im virtuellen Raum vermittelt.

Virtual Environment

Virtual Environment: 

Mit einer idealen Darstellung werden virtuelle Inhalte mit virtuellen Objekten im virtuellen Raum vermittelt.

Augmented Virtuality

Augmented Virtuality: 

Mit einer idealen Darstellung mit Einblendung eines realen Experiments werden reale Inhalte mit virtuellen Objekten im virtuellen Raum vermittelt.

Virtual Reality

Virtual Reality: 

Mit einer realistischen Darstellung werden virtuelle Inhalte mit realen Objekten im virtuellen Raum vermittelt.

Mixed Reality

Mixed Reality: 

Mit einer Einblendung einer idealen Darstellung als Experiment werden virtuelle Inhalte mit virtuellen Objekten im realen Raum vermittelt.

Literatur

  1. Milgram, P., & Kishino, F. (1994). A Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays. IEICE Trans. Information Systems, E77-D(12), 1321–1329.