Fachbereich MN

PROJEKT "Vorkurs Physik"

Der "Vorkurs Physik" soll unseren Studierenden einen effizienten Einstieg in die Physik-Vorlesung ermöglichen. In einem einwöchigen Kurs mit zwei Stunden pro Tag werden in der Woche vor Beginn des Wintersemesters die bei vielen Studierenden verschütteten Kenntnisse wieder freigelegt, die von Beginn an in der Physikvorlesung vorausgesetzt werden. Neben klassischen Mitteln wird in der Veranstaltung ein PC-Programm eingesetzt, das u.a. Diagramme und Animationen zur Veranschaulichung komplexer Sachverhalte enthält.

Der Kern des Programms ist eine erprobte Aufgabensammlung. Als wesentliches interaktives Element bietet das Programm geführte Lösungen an. Die Problemstellung, die Modellbildung und die konkrete Umsetzung einer Lösung werden durch Diagramme, Animationen, Zugang zu kurzen theoretischen Erläuterungen und durch die Veranschaulichung des Zeitverhaltens von physikalisch-technischen Phänomenen verdeutlicht. Das Programm wurde mit dem Autorensystem "Toolbook" als Windows-Programm erstellt.

Die Entwicklung der Oberfläche für den "Physik-Vorkurs" ist unter dem Arbeitstitel "PC-Tutor Physik" Teil des Gemeinschaftsprojektes "Lern-Software-Initiative" (LSI), das von Professoren aus verschiedenen Fachbereichen der FHD durchgeführt und vom IGDV unterstützt wird. LSI wurde 1996 mit Mitteln des Hessischen Ministeriums für Wissenschaft und Kunst aus dem "Programm zur Verbesserung der Lehre" gefördert. Die Hochschule hat im Jahr 1997 das Projekt aus eigenen Mitteln gefördert und auch im Jahr 1998 erneut Mittel für die LSI bereitgestellt.

Im Jahr 1996 wurden für den "PC-Tutor Physik" verschiedene programmtechnische Konzepte erprobt. Im Laufe des Jahres 1997 wurde das Programmkonzept festgelegt und die Oberfläche für einen Prototypen, den "Vorkurs Physik", implementiert. Der Programm-Prototyp wurde im Sommer 1997 inhaltlich gefüllt und vor Beginn des WS 97/98 in einem einwöchigen Vorkurs mit zwei Stunden pro Tag eingesetzt. Die Kursteilnehmer konnten das Programm für die Installation am eigenen PC erhalten, und es wurde ausserdem im Hörsaal über einen Projektor direkt im Kurs eingesetzt. Das Programm wurde nach dem ersten Einsatz im WS 97/98 von den Studierenden in einer Fragebogenaktion sehr positiv bewertet. Die Benutzer- oberfläche scheint ausreichend "selbsterklärend" zu sein, und die Software läuft stabil auf einer grossen Bandbreite von verschiedenen Hard- und Software-Plattformen.

Nach dem jetzigen Kenntnisstand sind die Oberfläche und das Programmkonzept geeignet, die mit dem Projekt verfolgten Ziele zu erreichen. Der "Vorkurs Physik" wurde inzwischen in der vorlesungsfreien Zeit im Winter und im Sommer 1998 inhaltlich um ein Kapitel erweitert und soll jetzt alle Vorkenntnisse abdecken, die wir bei den Studierenden zu Beginn der Physik-Vorlesung voraussetzen möchten. Das Programm "Vorkurs Physik" enthält zur Zeit 34 Aufgaben zu verschiedenen elementaren Fertigkeiten und Kenntnissen, die im Idealfall bei jedem Studierenden vorhanden sein sollten, wenn er in seine erste Physik-Vorlesung geht. Aus vielen Gründen sind diese Kenntnisse bei manchen Studierenden bei Beginn ihres Studiums nicht präsent, auch wenn sie bestimmt irgendwann einmal vorhanden waren. Der "Vorkurs Physik" soll diese Lücke schliessen. Die erweiterte Version wurde in der Breite in drei parallelen Vorkursen mit insgesamt 170 Teilnehmern vor Beginn des WS 98/99 eingesetzt. Der Kurs und die unterstützende Software wurden in einer Fragebogenaktion von den Studierenden wiederum sehr positiv bewertet. Das PC-Programm hat sich auch aus der Sicht der beteiligten Professoren als nützliches Hilfsmittel im Hörsaal bewährt.

Das Programm wurde auf der Veranstaltung "Neue Medien in der Lehre", die die FH Giessen am 22. und 23. Juni 1998 im Rahmen der Weiterbildung an FHs in Hessen ausgerichtet hat, ausführlich vorgestellt und erläutert. Die Resonanz während dieses Treffens von Seiten der Kollegen, die ebenfalls in der Ingenieurausbildung tätig sind, war sehr positiv. Die Studierenden im Vorkurs nehmen das Medium als Lernhilfe auch zum Selbststudium an. Wir fühlen uns dadurch ermutigt, das Projekt weiterzuführen und das Konzept auch auf andere Lehrveranstaltungen anzuwenden.

Im Rahmen des Projektes LSI wird im Laufe des Jahres für den "PC-Tutor" weiter an der Entwicklung und Erprobung von Verfahren gearbeitet. Als zusätzliche Komponenten sollen Videos von Vorlesungsversuchen und 3D-Animationen eingebunden werden. Die Hard- und Softwarekomponenten dafür wurden inzwischen beschafft, die erforderlichen Hilfsmittel werden im Rahmen der Projektarbeiten ab Sommer 1998 exemplarisch entwickelt und erprobt.

Der "Physik-Vorkus" ist inzwischen allgemein verfügbar. Der Fachbuchverlag Leipzig hat die Version 2.0 des Programms in der Reihe "!switch-on" herausgebracht:

Ch. Heckenkamp, "Vorkurs Physik"
ISBN 3-446-21387-2
Fachbuchverlag Leipzig, 2000

In der Programmversion 2.0 sind die bis Ende 1999 bekannten sachlichen Fehler der Version 1.0 korrigiert worden. Der früher erschienene Titel "Physik Vorkurs" (Buch mit Programm-CD, Version 1.0, Verlag Prentice Hall, 1998) ist im Handel nicht mehr erhältlich.

Zum Programm gibt es eine weiterführende Informationsseite.

Wir würden uns freuen, wenn der "Physik-Vorkurs" auch an anderen Hochschulen eingesetzt würde. Falls Sie Interesse haben, einen Vorkurs anzubieten, das Material für einen bestehenden Vorkurs zu nutzen oder wenn Sie sich einfach für unsere Erfahrungen mit dieser Kursform und der Entwicklung von Lernsoftware interessieren, dann schicken Sie mir bitte eine E-Mail: heckenkamp@fh-darmstadt.de.