PyVo 2.0 – Durch PYthon begleitete VOrlesung im Fach Grundlagen Physik den flipped classroom unterstützen.
Die mit der Digitalen Transformation einhergehenden Kompetenzanforderungen, Programmcode verstehen, generieren und ändern sowie die Fähigkeit zur computergestützten graphischen Darstellung physikalisch-mathematischer Modelle soll durch PyVo 2.0 so früh wie möglich ins Studium integriert werden und die Ausbildung zum Ingenieur und Naturwissenschaftler optimal ergänzen. Die Einbindung der Programmierung soll durch Browser basierte Jupyter Notebooks (JN) in der Vorlesung und im Seminar realisiert werden. Die Struktur der JNs soll unabhängig vom Themenfeld immer gleich gestaltet werden und folgende Punkte beinhalten:1. Physikalische Frage- oder Problemstellung, 2. Mathematisch-Physikalischer Lösungsansatz, 3. Realisierung im Python Programmcode, 4. Graphische Darstellung mittels Python Programmcode, 5. Parametervariation und Diskussion. Diese Struktur wird auf alle behandelten Themenfelder (Mechanik, Schwingungen und Wellen, Wärmelehre, Optik) abgebildet und zu einem Notebook-Katalog ausgebaut. Dieser Katalog ist in Zukunft beliebig erweiterbar. Um das Konzept gemeinsam mit den Studierenden zu realisieren und evtl. vorhandene Barrieren abzubauen, wird die Installation der Programmiersprache zusammen mit einem entsprechenden Compiler und Editor (z.B. für Python 2.7) erläutert. Das Konzept wird danach in der Vorlesung non·chalant eingeführt, genutzt und den Studierenden im Anschluss auf einer E-learning Plattform (z.B. OPAL oder Github) zur Verfügung gestellt. Das PyVo Konzept konzentriert sich darauf Physik programmatisch in JNs zu visualisieren, ohne das Erlernen der Programmiersprache in den Vordergrund zu stellen; Konzepte der Programmierung sollen angewendet und vorgestellt werden, ohne dabei Programmierkenntnisse vorauszusetzen.
Details
Projektträger
Sächsisches Staatsministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus (SMWK)
Lessons Learned
Nachnutzungsmöglichkeiten
Alle erarbeiteten Materialien werden über eine open access Plattform z.B. github zugänglich gemacht. Dem potentiellen Anwender werden so nicht nur der verwendete Programmcode und damit die Aufgabenstellung, Lösung und deren graphische Darstellung übertragen, sondern auch das Konzept und dessen Implementierung in die Veranstaltungen in ansprechender Form näher gebracht. Plattformen wie github ermöglichen die Entwickler-unabhängige Verteilung des Inhaltes und garantieren die Verfügbarkeit des Inhaltes über einen langen Zeitraum >5 Jahre. Gleichzeitig wird der Zugang und die Nutzung der geteilten Inhalte durch die Internetseiten-spezifische Metrik und Statistik erfasst; Nutzerstatistiken und die potentielle Verbreitung des Inhaltes sind damit leicht zugänglich und können ausgewertet werden. Der Zugang auf nationaler und internationaler Ebene erhöht die Sichtbarkeit des Inhaltes und ermöglicht die unkomplizierte Erweiterung des Inhaltes durch andere Dozenten/Lehrende.
Weitere Informationen
Projektzeitraum: 01.07.2021 bis 31.12.2022
Weiteres
Das Projekt PyVo 2.0 wird das erste Mal im Rahmen der Veranstaltung 17. Netzwerktreffen „Mathematik/Physik + E-Learning“ vorgestellt. Die Veranstaltung wird am 14. September 2021 an der Hochschule Mittweida stattfinden und von Richard Börner organisiert. Da das Projekt PyVo 2.0 erstmalig im WS 2021 in die aktive Lehre eingebunden wird, sollen zunächst die didaktischen Ansätze, Umsetzung und die Programmierung der Python-basierten Physikaufgaben und deren Implementierung in Jupyter Notebooks vorgestellt werden. Ein Erfahrungsaustausch und -bericht sowie eine Evaluation durch Studierende (Studiengang Maschinenbau, Media and accoustical engineering sowie Biotechnologie) und eingebundene Dozenten / Lehrkräfte der neuen didaktischen Ansätze/Konzepte wird dann Ende 2022 erfolgen.
Kontakt
Prof. Dr. Richard Börner
Hochschule Mittweida