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Simulationsprogramme
Multimediale LehrMultimediale Lehr-- und Lernumgebungenund Lernumgebungen
Nadia Benaissa David Kim
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1. Kurzeinführung Konstruktivismus
2. Simulation2.1 Einführung / Motivation2.2 Klassifikation / Methoden2.3 Beispiele
3. Evaluation3.1 Fahrschule 3D3.2 Genlab
Gliederung
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1. Konstruktivismus (1/3)● Der gelernte Inhalt ist abhängig vom Lerner selbst und
seinen Vorkenntnissen
● Wissen wird konstruiert, d.h. aufgenommene Informationen von außen werden zu internen Konstruktionen
● Das konstruktivistische Lernprogramm ist hierbei nur ein passiver Begleiter und besitzt keine führende Funktion
● Dem Lerner wird eine Lernumgebung präsentiert
● Etwas selbst organisiert gelerntes wird nicht so leicht vergessen
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1. Konstruktivismus (2/3)● Der Lerner schafft im Lernprozess eine individuelle
Repräsentation der Welt
● Interaktion mit Lernumgebung steht im Mittelpunkt
● Verständnis fürs Ganze wird geprüft
● Ziel ist es eine bestimmte Situation zu bewältigen –(prozesszentriert)
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1. Konstruktivismus (3/3)
D.K. 2006
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2. Simulation (1/4)
2.1 Einführung / Motivation
● Der größte Teil aus der Definition des Konstruktivismusübertragbar
● Visualisierung des komplexen Zusammenspiels dereinzelnen Faktoren im dynamischen Prozess (Min 1994)
● Näherbringung von Phänomenen die wegen ihrerextremen Geschwindigkeit (zu schnell/langsam) odergefährlichen Bedingungen (z.B. Erdbeben, giftige Gase)nicht zugreifbar sind (Liu 2003)
● Durchleuchtung komplexer Sachverhalte durchTransparente Modelle
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2. Simulation (2/4)
2.1 Einführung / Motivation
● preiswertes und sicheres Labor
● Idealbedingungen können geschaffen werden
● konstruktivistisches Lernen möglich
● motivationsfördernd, da das Lernen nicht zu einem linearen Vorgang wird und (physikalisch, geistig) Unerreichbares erreichbar wird
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2. Simulation (3/4)
2.2 Klassifikation / Methoden (Vygotsky)
● Free Discovery Learning:Lerner tut und macht was er für sinnvoll hält und bringt sichbestimmte Fähigkeiten beiEr wird jedoch nach einer bestimmten Zeit gelangweilt und wirdwegen der Ziellosigkeit nicht empfohlen
● Coached Learning:Die Simulationsumgebung ist wie oben, jedoch mit Extras, wieerweiterter Hilfe, ganzen Tutorial-Blöcken und einem intelligentenTestgenerator (Min, Ephraim)
• Learning by doing assignmentsDer Lerner stellt Vermutungen auf und schreibt seine Hypothesennieder. Diese werden i.d.R. gleich mit einer Simulation überprüft
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2. Simulation (4/4)
● 2.3 Beispiele
● UnterhaltungssimulationenComputerspieleKinofilme
● GesellschaftssimulationenFlugsimulatorenWirtschaftssimulationen (Unternehmensplanspiele)Wettervorhersagen
● Technische SimulationenSchaltungssimulationWindkanalsimulation
● Wissenschaftliche SimulationenChemie-, Biologie- und
Physiksimulationen
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Evaluation
1. Fahrschule 3D
2. Genlab
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Genlab
1. Was ist Genlab?
2. Was ist das Ziel der Software?
3. Wer soll die Software benutzen?
4. Was wird für GenLab benötigt?
5. Evaluationsbogen
6. Fazit
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1. Was ist Genlab?
● „GenLab ist ein multimediales System zum Erlernen der theoretischen und praktischen Grundlagen der Gentechnologie.“
● Das Kernstück ist ein virtuelles Labor zur Simulation gentechnischer Experimente
● Zur Vorbereitung auf die Experimente ist auch eine Theoriekomponente in einemvirtuellen Seminarraum enthalten.
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1. Was ist Genlab?● Im virtuellen Genlabor können Einzeltechniken geübt
werden
● Darüber hinaus können vier gentechnische Experimente mit den zuvor erlernten Einzeltechniken durchgeführt werden.
● „GenLab ist eine Gemeinschaftsentwicklung des ldenburgerForschungs- und Entwicklungsinstituts für Informatik-Werkzeuge und -Systeme (OFFIS), des Instituts für Mikrobiologie an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg. Die Entwicklung der Software ist vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert worden.“
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2. Was ist das Ziel der Software?● „Sie können unabhängig von Zeit und Ort im virtuellen
Raum (erste) praktische Laborerfahrungen sammeln.“
● „Mithilfe von GenLab können Sie sich gezielt und umfassend auf reale Laborversuche vorbereiten und darüber hinaus mit Experimenten vertraut machen, die ggf. aus Zeit-oder Kostengründen im Studium bzw. in der Schule nicht durchge-führt werden können.“
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3. Wer soll die Software benutzen?
● Für Schüle und Studenten geeignet.Jedoch keine genauere Zielgruppendefinitionangegeben.
● Theoretisches Grundwissen nicht explizit vorausgesetzt, da alle, für die Laborexperimente, relevanten Informationen im „Seminarraum“ nachlesbar sind.
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4. Was wird für Genlab benötigt?
● Windows:Intel Pentium III Prozessor (oder kompatibel)Betriebssystem ab Windows 9864 MByte ArbeitsspeicherGrafikkarte 1024 x 768 Auflösung,
High Color (16 bit)
● Macintosh:mind. Power PC G3, 233 MhzBetriebssystem ab Mac OS 8.164 MByte ArbeitsspeicherMonitor 1024 x 768 Auflösung, 32768 Farben
● Quicktime wird für einige Theorieteile benötigt. Wird aber auf de CD mitgeliefert.
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Evaluation
Beamerklasse Notebookklasse Selbststudium
Möglich: ● Animationen zum Theorieteil
● Vorführung eines Versuchsablaufs
Jedoch:● Ziel der Software ist das eigenständige Lernen durch probieren
Sinnvoll:● Durchführung eines bestimmen Experimentes mit Anweisungen des Lehrers
Am besten geeignet:● Lernen durch Probieren“
● Wiederholung der individuellen Schwächen
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Evaluation (1/8)
● Lerntheorie:behavioristisch:
Nein● Es soll nichts theoretisches eingepaukt werden
kognitivistisch: Teilweise
● Erforderliche Aktionen werden aufgelistet und sollen abgearbeitet werden
● Bei Bedarf lassen sie sich überspringen und vorführenkonstruktivistisch:
Ja● Der Experimentierprozess soll ins Fleisch und Blut gehen● Kein automatisches Vorführen oder Instruktionen für die
Bewältigung der Aktionen
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Evaluation (2/8)
● Lernsystemvoraussetzungen:Kontakt(Autor, Verlag) angegeben:
JaEinfache Installation:
JaAbsturzfreier Ablauf:
Ja
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Evaluation (3/8)
● Inhalt und Struktur:klare Strukturierung:
JaKapitelvoraussetzung /- Ziel:
Nein / JaAufwandsangabe:
NeinWiederholungsmöglichkeit:
JaEinstiegstest zwecks Selbsteinstufung:
Nein
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Evaluation (4/8)
● Bedienung und Benutzerführung:Selbstständige Menüführung:
JaDurchgehendes Hilfemenü:
Teilweise• Allgemeine Hilfe, Querverweise von schwierigen Begriffen• Alles andere soll wie im realen Leben in der Bibliothek
nachgelesen werden (im virtuellen SeminarraumMerkfuntion für den monentanen Arbeitsstand:
Nein• Der spaziergang in den Seminarraum, um sich Videos
anzuschauen oder Texte zu lesen, ändert nichts am aktuellen Arbeitsstand.
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Evaluation (5/8)
● Bedienung und Benutzerführung:Möglichkeit der Wissensüberprüfung:
Jein● Da eine Prozedur erlernt werden soll, kein Test sinnvoll● Feedback: Checkliste für Einzelaktionen; gelingen / nicht
gelingen des ExperimentesMehrere Antwortmöglichkeiten:
TeilweiseGlossar:
Ja● Für Grundlagen, Geräte, Zubehör und Substanzen in der
Bibliothek
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Evaluation (6/8)
● Pädagogisch-didaktische Gestaltung:Gratis-Demoversion:
Ja • Das getestete Evaluationsobjekt ist solch eine Version
Ausdruck des schriftlichen Lernteils: Ja
Individuelle Anpassung: Nein, nicht sinnvoll
Querverweise: Ja
• Geräte- und SubstanzenlieferantenlinksAbschlusstest:
Nein, nicht sinnvollErfolgserlebnisse: Beurteilung nicht möglich
• in der Testversion ist die Beendigung eines Kapitels nicht möglich
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Evaluation (7/8)
● Multimediale Umsetzung:Mehrwert gegenüber textorntm. Lernmaterial:
JaSchwierige Sachverhalte in Animationen:
Ja● Videos, Grafiken und Ton
Gliederung nach Medienformen: Ja
● Animation, Text, Foto, 3D ModellAkustische Elemente:
Ja● Hinweiston, Sprachausgabe in Animationen, realistische
Geräusche im LaborexperimentHypertextartige Struktur einzelner Programmteile:
Ja
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Evaluation (8/8)
● Schwächen: Navigation durch eine vorgerenderte Welt (Bewegung im Raum nur in vier Himmelsrichtungen● Schwierigkeiten in der Orientierung● kein echtes 3D Feeling wegen eingeschränkter
Bewegungsmöglichkeit und feste Perspektive auf das Experiment
keine vollständige Simulation● Nur vorgegebene Experimente durchführbar● bestimmte Fehler nicht machbar: z.B. Gleiche Pipettespitze für 2
versch. Substanzen nicht benutzbar, wegen Verschmutzungsgefahr
● Stärken:Ganze Versuchsprotokolle vorhandenViele Links zu relevanten WebsitesSehr stark ausgeprägte MultimedialitätVorführung jedes einzelnen Arbeitsschrittes möglichUmfangreiches Glossar
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Fazit+ Preiswerter Einstieg in die Praxis
- Nur als Vorbereitung auf die ersten Versuche brauchbar
+ Gelungene Zusammenfassung der Orientierungsmaterialen
- Wenig Freiraum, als man es für ein Labor erwartet
+ Niedrige Systemanforderung (keine 3D-Karte nötig)
- Harte Bewegungen und eingeschränkte Perspektive
+ Vorführung eines beliebigen Arbeitsschrittes jederzeit möglich
- Keine Statistik über Fehlerrate, Zeit etc.
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Diskussion
● Ist ein virtuelles Laborexperiment auf die Praxis überhaupt übertragbar? (Maus-Navigation vs. Touch & Feel)
● Mehrwert gegenüber einer Bilderserie von echten Versuchsfotos?
● Würdet ihr das benutzen?
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FRAGEN / ENDE
Danke!