Johann Seibert, Matthias Marquardt, Michelle Gebhard, Christopher W.

Reale und digitale Inhalte verknüpfen

Augmented Reality, digitales Lernen, digitale Lernumgebung, Lithium-Ionen-Akkumulator, individuelles Lernen
Erkundung der Symbolebene mithilfe von Augmented Reality, © Foto: Johann Seibert

Johann Seibert, Matthias Marquardt, Michelle Gebhard, Christopher W.M. Kay und Johannes Huwer

Den Aufbau eines Lithium-Ionen-Akkus mit Augmented Reality verstehen

In diesem Beitrag wird ein digitales Werkzeug für den Chemieunterricht vorgestellt, welches sich zur Visualisierung der Teilchenebene (submikroskopischen Ebene) und der damit bewussten Trennung zur makroskopischen Ebene einsetzen lässt. Hierzu dient das Tablet als Visualisierungsins-trument, mit dem die Teilchenebene in Form einer Augmented Reality-Lernumgebung (inklusive Modellen) über dem Realobjekt eines Lithium-Ionen-Akkus beobachtet werden kann.
Worum geht es im Lernarrangement?
Augmented Reality (AR) ist eine relativ neue Technologie, welche digitale Informationen mithilfe von AR-Brillen, Smartphones oder Tablets orts- oder objektbasiert in die Realität einblendet [1]. Bislang findet AR im Chemieunterricht seltener Anwendung, obwohl gerade die Koexistenz von virtuellen und realen Objekten diverse Möglichkeiten für die Unterrichtspraxis bietet. Die Methode kann über drei Charakteristika von anderen Technologien abgegrenzt werden [2]:
  • Verknüpfung digitaler und realer Inhalte,
  • Echtzeitinteraktivität,
  • Verknüpfung im dreidimensionalen Raum.
Die Verknüpfung digitaler Informationen mit Realobjekten kann auf verschiedenste Weise realisiert werden: Für die Unterstützung beim forschenden Experimentieren oder im Fachunterricht selbst bieten sich das 2D- sowie 3D-basierte Triggern an. Auf dessen Basis können Experimente bzw. deren Aufbau mit spezifischen Informationen versehen werden. Dieser Inhalt kann aus statischen Bildern, Texten, Animationen oder Videos bestehen. Augmented Reality bietet damit die Möglichkeit, das Experiment um die submikroskopische Ebene zu erweitern. Dies kann vor allem da helfen, wo sich Blackboxen aufgrund technischer und/oder sicherheitsrelevanter Gründe nicht „öffnen lassen. Am Beispiel des Lithium-Ionen-Akkus wird gezeigt, wie AR dabei helfen kann, diese „Blackbox zu öffnen.
Inhaltliche Voraussetzungen
Der Aufbau sowie die Funktionsweise eines Lithium-Ionen-Akkus stellt den thematischen Kontext des beschriebenen Lehr-Lern-Settings dar. So sollte den Lernenden vor dem Einsatz der Materialien der Redoxbegriff auf Elektronenebene sowie das Aufstellen einfacher Redoxgleichungen bekannt sein. In den vorausgehenden Stunden könnte beispielsweise die Funktionsweise verschiedener Batterietypen besprochen werden, sodass die grundlegenden Inhalte einer Galvanischen Zelle und auch der Elektrolyse als bekannt vorausgesetzt werden können.
Technische Vorbereitungen
Zur Vorbereitung auf den Einsatz von Augmented Reality im Unterricht sind nur wenige Schritte erforderlich. Den Lernenden müssen lediglich das Trigger-Bild (s. Abb.1 ) inklusive eines Lithium-Ionen-Akkus1) und ein mobiles Endgerät mit der App Zappar zur Verfügung gestellt werden. Die hier vorgestellten Materialien wurden mithilfe von ZapWorks Studio erstellt. Dazu ist ein kostenpflichtiger Account bei ZapWorks erforderlich. Bei Zapworks handelt es sich um eine Plattform, welche mithilfe von vorgefertigten Programmcodes die Programmierung dreidimensionaler Augmented Reality-Materialien ermöglicht. Die in den Materialien verwendeten 3D-Objekte wurden mit dem kostenlosen Programm Blender modelliert. Durch die benutzerfreundliche Oberfläche sowie die Vorprogrammierung einzelner Szenarien ist es auch für Anfänger relativ einfach, eigene Materialien zu „programmieren. Den größten Vorteil, den wir in der Anwendung dieses Programms sehen, ist das kostenlose Abrufen von Materialien über die kostenlose App Zappar von jedem mobilen Endgerät aus, sodass keine gesonderten Accounts für die Lernenden erforderlich sind (vgl. Tab.1 ). Über einen eindeutigen Zapcode werden die AR-Informationen heruntergeladen und auf das hinterlegte Tracking Image augmentiert.
Durchführung
Ablauf des Lernsettings
Die Materialien (Material 1-3 ) wurden entwickelt, um...
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aus: Unterricht Chemie Nr. 177 / 178

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