Multimedia demonstratiesysteem voor bacheloronderwijs Fysica

Projecttitel: Ontwikkeling van een multimedia demonstratiesysteem ter ondersteuning van het bacheloronderwijs Fysica
Vakgroep/Dienst: Vakgroep Vastestofwetenschappen (WE04)
Promotor: Prof. Bartel Van Waeyenberge
Projectmedewerkers: Ing. Johan Van Driessche

Korte beschrijving van het onderwijsinnovatieproject

In de Fysica staan waarnemingen en experimenten centraal. Uit waarnemingen worden wetmatigheden afgeleid en met deze wetmatigheden kunnen nieuwe waarnemingen voorspeld worden. Daarom nemen demonstraties een belangrijke plaats in in het fysica-onderwijs en dit al van bij het ontstaan van de discipline.
Demonstraties kunnen aan hoorcolleges een belangrijke didactische meerwaarde geven. Het live aantonen van relaties tussen grootheden of het demonstreren van niet voor de hand liggende fenomenen zijn heel instructief en kunnen gebruikt worden als start voor de opbouw van een theorie of als synthese van een afleiding. Het maakt aan studenten duidelijk dat soms abstracte begrippen en grootheden in fysica wel degelijk een betekenis hebben. Daarenboven geven demonstraties de mogelijkheid om een onderbreking in het hoorcollege in te bouwen zonder dat hierbij de focus van de les verloren gaat.
Willen we deze werkvorm ook vandaag succesvol inzetten voor het bacheloronderwijs, dan is een moderne aanpak vereist. Demonstraties moeten goed in het hoorcollege geïntegreerd kunnen worden, goed zichtbaar en volgbaar zijn voor alle studenten in (meestal) grote groepen en een aantrekkelijk beeld geven van de discipline fysica. De beproefde aanpak van bijvoorbeeld prof. Walter Lewin van MIT (zie bijvoorbeeld https://www.youtube.com/watch?v=7Zc9Nuoe2Ow) met levensgrote demo’s voldoet hier zeker aan, maar is gezien de beperktere infrastructuur en personeelsomkadering moeilijk haalbaar aan de UGent.
Als alternatief willen we een concept uitwerken waarin kleinschaligere demonstaties live worden uitgevoerd door de lesgever, maar ondersteund worden door het gebruik van multimedia. De demo kan vanuit één of meerdere gezichtspunten gefilmd worden om de zichtbaarheid te verhogen en samen met de uitlezing van meetinstrumenten, grafieken, ondersteunende figuren en animaties direct via de beamer geprojecteerd worden. De studenten kunnen op deze manier zowel direct, als indirect op het projectiescherm de demonstratie meevolgen. De docent kan de projectie van de video-beelden gebruiken om op details te wijzen en de ondersteunende grafieken en animaties om de fenomenen te verklaren en te koppelen aan het hoorcollege. Een compacte demo-opstelling die vooraf op roltafel kan klaargemaakt worden, kan met minimale logistieke ondersteuning ingezet worden in het druk bezette auditorium S2 op campus de Sterre, waar de meeste lessen basisfysica gedoceerd worden.
Naast het gebruik voor de live demonstraties, kunnen de opgenomen multimedia-presentaties ook eenvoudig als ondersteunend materiaal toegevoegd worden aan de cursussite op Minerva.

Doelstellingen van het project + tijdsbesteding

Het doel van het project bestaat er in om een demoplatform voor fysica uit te bouwen. Dit bestaat enerzijds uit een fysisch platform, zijnde een roltafel, voorzien van computer en basis-instrumentatie en anderzijds uit een software-template om een multimedia-voorstelling van demonstratie op groot scherm te kunnen weergeven. Voor het aansturen en het uitlezen van de instrumentatie zal gebruik gemaakt worden van Labview.
Voor dit demoplatform zullen dan een 20-tal demonstraties uitgewerkt worden ten behoeve van de vakken Fysica I en II, gedoceerd in de eerste Bachelor van de opleidingen Biologie, Biochemie-Biotechnologie en Geografie. De onderwerpen die hier aan bod komen zijn mechanica, trillingen, golven, thermodynamica, elektriciteit, magnetisme en moderne fysica. Hiervoor zal deels ook gebruik gemaakt worden van het aanwezige (maar deels verouderde) demomateriaal van de vakgroep WE04 (aanwezig in de practicumzaal S2 die aansluit op het auditorium), aangevuld met nieuw aan te schaffen materiaal. Later kan het aantal demonstraties nog verder uitgebreid worden zodat uiteindelijk de lessen rond deze demonstraties kunnen opgebouwd worden.

Tijdsbesteding:

  • Januari - mei 2014: opbouw demoplatform en ontwikkelen van de software template
  • Juli - september 2014: Uitwerken van demo’s ten behoeve van het vak Fysica I (1ste semester)
  • Oktober - december 2014: Implementeren en uittesten van de demo’s in het vak Fysica I; Uitwerken van enkele demo’s ten behoeve van het vak Fysica II (2de semester)