Sven Weissenborn

Virtuelle Sektormodelle:

Entwicklung und Evaluation einer digitalen Lernumgebung zur Allgemeinen Relativitätstheorie

1915 veröffentlichte Albert Einstein seine Arbeiten zur Allgemeinen Relativitätstheorie und stellte, Isaac Newton widersprechend, die Theorie auf, dass Gravitation keine Kraft, sondern das Resultat der Geometrie der Raumzeit ist. Diese fundamentale Theorie hält, trotz ihrer Relevanz für Wissenschaft und Technik, jedoch kaum Einzug in die moderne Schullandschaft. Diesem Missstand begegnend wird am hiesigen Institut für Physik ein Zugang entwickelt, der Einsteins geometrische Beschreibung von Raum und Zeit ohne komplexe Mathematik für Schülerinnen und Schüler verständlich aufbereitet. Mit Stift und Lineal konstruieren die Lernenden Geodäten auf sogenannten Sektormodellen aus Papier, die die Geometrie der gekrümmten Raumzeit maßstabsgetreu abbilden. Mit diesen Modellen lassen sich Phänomene wie die Lichtablenkung in der Nähe massereicher Objekte oder die gravitative Rotverschiebung erklären.

Im Rahmen des Design-Based Research-Ansatzes wird in diesem Dissertationsvorhaben der modellbasierte Zugang aufgegriffen und um neue, virtuelle Komponenten erweitert. Zyklen aus theoriebasierter Entwicklung und empirischer Evaluation verfolgen das Ziel der Bereitstellung einer für die Schule geeigneten digitalen Lernumgebung. Für die Entwicklung geeigneter Materialien werden explorative und systematisierende Experteninterviews mit Lehrkräften durchgeführt.

Die Lernwirksamkeit überprüfend wird auf die Methode der Akzeptanzbefragung nach Jung (1992) zurückgegriffen.

Münden soll der Forschungsprozess in einer Feldstudie, in der die entwickelten Applikationen im Unterricht von Lehrkräften verwendet werden.