Das digitale Experiment

Die physikalische oder chemische Schülerübung ist eine wichtige Komponente des naturwissenschaftlichen Unterrichts. Gleiches gilt für das digitale Experiment im computerorientierten Unterricht. Damit ist nicht die Nutzung von Anwendungssoftware, wie z.B. Textverarbeitung gemeint, sondern der bewusste Umgang mit digitalen Daten.
Zwei gegensätzliche Wege tun sich auf: Der spielerische und der programmiertechnische Ansatz.

 

Liegen Höhendaten für Gitterpunkte eines quadratischen Netzes (hier im Abstand von 50 m) vor, so spricht man von einem digitalen Geländemodell (DGM). Die Software Vistapro erlaubt den spielerischen Umgang mit solch einem DGM.
Eine beliebige 3D-Ansicht aus einem virtuellen Flugzeug lässt sich erzeugen. Dies hilft bei der Entwicklung des Raumvorstellungsvermögens nicht nur bei Unterstufenschülern.
Liegen Satbild-Daten für einzelne Aufnahmesensoren getrennt in digitaler Form vor, so lässt sich der Informationsgehalt auf mannigfache Art visualisieren. Beispiele für eine digitale Experimentierfolge:
Welche Kanalkombination zeigt Wasseroberflächen am besten?
Wie lässt sich die aktive Biomasse am besten darstellen?

Liegen Sprachelemente (Wörter, Sätze) in digitaler Form vor, so können sie visualisiert werden. Das Experiment besteht hier darin, den Vorsprecher möglichst genau über ein Micro nachzuahmen. Das visualisierte Sprechbild des Imitators muss mit dem Vorbild nahezu übereinstimmen. Unterschiede, die der Schüler nicht hören kann, kann er sehen, das ist hier entscheidend.


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Das RGB-Tool von Birgit Bachmann zeigt sowohl den spielerischen als auch den programmiertechnischen Ansatz.
Über Visual-Basic lässt sich solch eine Anwendung relativ leicht auch von Schülern programmieren. Das Ergebnis erlaubt den experimentellen Umgang mit Farbkompositen:
1. Frage: Wie erzeuge ich am Bildschirm Graustufen?
2. Frage: Wie erzeuge ich einen Orange-Ton? usw.
Das in Q-Basic geschriebene Beispiel zur Simulation der Abhängigkeit von Bahngeschwindigkeit und Erdabstand eines Satelliten soll die Gesetzmäßigkeiten nach Newton ins Bewußtsein bringen. Zu jeder gleichbleibenden Flugbahn der Erdumkreisung gehört eine spezifische Geschwindigkeit, damit sich Erdanziehung und Fliehkraft das Gleichgewicht halten. Bei Erhöhung der Geschwindigkeit entfernt sich der Flugkörper von der Erde, bei Verlangsamung stürzt er ab.

Auch die Erstellung einer GIF-Animation ist ein digitales Experiment. Die gezielte Erzeugung von Bewegungen erfordert zuerst eine analytische Vorgehensweise. Es muss ein kleines "Drehbuch" entworfen werden. Über ein Zusatzprogramm zu PaintShopPro 5.0 lassen sich Einzelbilder problemlos zur Bewegung zusammenfügen, das ist dann die Synthese.