Virtuelles Physikalisches Praktikum für Physik Bachelor und Lehramt: Dr. Falk Röder (#FR1)

Format

Praktikum / asynchron

Schlagworte

Physik, Praktikum, virtuelle Experimente, 3D-Simulation, individuelle Messwerte

Beschreibung

In jedem Semester veranstaltet die Fakultät Physik ein Physikalisches Praktikum, in dem wissenschaftliches experimentelles Arbeiten im Fach Physik erlernt und physikalisches Grundwissen sowie Methodik vertieft werden soll. Aufgrund geltender Regelungen zum Infektionsschutz im Sommersemester 2020 konnte das Praktikum nicht in Präsenz durchgeführt werden. Um die Studierenden ersatzweise nicht mit der bloßen Auswertung von vorgefertigten Messwerttabellen zu beschäftigen, haben wir nach Wegen gesucht, experimentelle Bedingungen individuell definieren zu lassen und eigenständig Messungen an virtuellen Versuchsaufbauten durchzuführen. Hierfür wurden mit der Programmiersprache ,,python‘‘ 3D-Virtualisierungen von insgesamt 17 ausgewählten Versuchsaufbauten aus den Bereichen Mechanik, Thermodynamik, Optik und Quantenmechanik programmiert, die eigenständige Durchführungen der Versuche ermöglichen. Im Versuch ,,Gekoppelte Schwingungen‘‘ kommen beispielsweise Schieberegler zum Einsatz, um die jeweiligen Pendel gezielt auszulenken. Der Zeitverlauf der daraus resultierenden Schwingungen wird in Messreihen elektronisch aufgezeichnet und in einem Diagramm zur Auswertung grafisch dargestellt (siehe Ressourcen). Die Studierenden können die Programme lokal auf deren Computern oder alternativ auf dem Jupyter-HUB des ZIH im Web-Browser ausführen. Neben den bisherigen Versuchsanleitungen wurden spezielle Anleitungen für Durchführung der virtuellen Experimente in OPAL zur Verfügung gestellt. Die gewonnenen Messwerte wurden in Protokollen dokumentiert, entsprechend der Versuchsaufgaben ausgewertet, diskutiert und zur Korrektur auf OPAL hochgeladen. Ein Team von SHK/WHK und Promovierenden wurde zusammengestellt und mit speziellen Instruktionen und Musterlösungen in die Lage versetzt, die eingehenden Protokolle zu korrigieren und qualifiziertes Feedback an die Studierenden zu geben. Foren- und Email-Funktionen in OPAL bieten Möglichkeiten zum Austausch zwischen den Studierenden und Betreuenden für Diskussionen und Klärung von fachlichen Fragen. Die nun zur Verfügung stehenden virtuellen Versuche sind keinesfalls nur ,,Eintagsfliegen‘‘, sondern sollen in Zukunft gezielt die Schulung neuer Betreuerinnen und Betreuer sowie die studentische Vorbereitung auf die realen Versuche des Physikpraktikums unterstützen und bereichern.

Beispiel Gekoppelte Schwingungen: https://bildungsportal.sachsen.de/opal/auth/RepositoryEntry/22770614272/CourseNode/102287058967275

Ansprechpartner

Dr. Falk Röder

Abstimmungskennung

#FR1