Multimediale demo’s fysica en opstart expertise netwerk

Projecttitel: Verdere uitbouw van multimediale demo’s fysica en opstart van een expertisenetwerk.
Vakgroep/Dienst: Vastestofwetenschappen (WE04)
Promotor: Prof. Bartel Van Waeyenberge
Projectmedewerkers: Jonas Botterman, Pieter De Clercq, Sandra Vangestel

Korte beschrijving van het onderwijsinnovatieproject:

In de fysica staan waarnemingen en experimenten heel centraal. Uit waarnemingen worden wetmatigheden afgeleid en met deze wetmatigheden kunnen nieuwe waarnemingen voorspeld worden. Daarom nemen demonstraties een belangrijke plaats in het Fysica onderwijs in 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 demonsteren 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 onderbrekingen in het hoorcollege in te bouwen zonder dat hierbij de focus van de les verloren gaat. Om dit op een moderne manier te realiseren, hebben we binnen het lopende onderwijsinovatieproject “Ontwikkeling van een multimedia demonstatiesysteem ter ondersteuning van het bachelor onderwijs Fysica” een hard- en software platform ontwikkeld.

Dit platform maakt het mogelijk om de demonstraties vanuit één of meerdere gezichtspunten te filmen om de zichtbaarheid te verhogen en de beelden samen met de uitlezing van meetinstrumenten, grafieken, ondersteunende figuren en animaties direct te projecteren (zie Figuur 1 en 2).

Momenteel worden een tiental verschillende demo’s op dit systeem geïmplementeerd. De mogelijkheden zijn echter enorm en een veelvoud hiervan zou mogelijk zijn waarmee bijna alle onderwerpen van de basisfysica aan de hand van demo’s geïntroduceerd kunnen worden. Om het enorme potentieel van dit demoplatform volledig te kunnen benutten, en meer demo’s te implementeren is meer tijd en ondersteuning nodig.

Om dit werk te laten renderen, willen we naast het verder uitwerken van demo's ook inzetten op de uitbouw van een expertisenetwerk van bachelor fysica docenten binnen de Associatie UGent. De verschillende opstellingen worden op een aantrekkelijke en laagdrempelige wijze voorgesteld aan de wereld en meer specifiek aan geïnteresseerden binnen de Associatie UGent.

 

demos_fysica_1

Figuur 1: Demoplatform uitgerust voor de valproef (zie Figuur 2)

Doelstellingen van het project + tijdsbesteding

Verdere uitbouw van multimediale demo’s voor het bachelor onderwijs fysica.

Nu de basisinfrastructuur beschikbaar is, zowel de hardware (kar met montage frame, camera’s, voedingen, data acquisitie systeem, zie Figuur 1) als de software (Labview template voor het uitlezen van data en camerabeelden, zie een voorbeeld in Figuur 2), willen het aantal demo’s nog gevoelig uitbreiden. Momenteel hebben we een shortlist van 10 demo’s waarvoor het materiaal voorhanden is en die momenteel uitgewerkt worden, maar we hebben onuitgewerkte voorstellen voor een 30-tal andere proeven. Met extra personeelsondersteuning willen we ook deze proeven uitwerken en implementeren op het demo platform.

Uitbouwen van een expertisenetwerk van bachelor fysica docenten binnen de Associatie UGent.

Er zal in eerste instantie een lijst opgesteld worden van bachelor fysica docenten binnen de Associatie UGent. Zij zullen uitgenodigd worden actief mee te werken aan het netwerk. Dit expertisenetwerk zal gedynamiseerd worden door de projectmedewerkers onderwijsinnovatie van de faculteit wetenschappen en heeft tot doel het ontsluiten en verspreiden van goede demo's voor BA fysica onderwijs. Het netwerk zal begin januari opgestart worden door middel van een aantal uitgewerkte standaardfiches.

Verspreiding en ontsluiting van de proefopstellingen.

Volgende acties zullen ondernomen worden:

  • oplijsten van beschikbare demotoestellen en hun gebruik bij de verschillende BA fysica docenten.
  • opstellen van standaardfiches met beschrijving van de opstellingen (inclusief foto’s, screenshots, gekoppelde opdrachten en vraagstukken, verantwoordelijke,...)
  • videomontage van de opstellingen en demo's zodat studenten/docenten deze kunnen bekijken en een goed inzicht krijgen in de achterliggende mechanismen en de mogelijke inzetbaarheid.
  • online ter beschikking stellen van de beschrijvende fiches van de demo's. De presentatie van de opstellingen zal op aantrekkelijke wijze gedeeld worden met het grote publiek. Een deel van deze informatie is specifiek bedoeld voor docenten binnen de Associatie (uitleenmogelijkheden, download van de Labview programma's,...) en zal gedeeld worden via een Zephyr-cursus of infosite.
  • organisatie van een Broodje Martinnovatie rond het project in het najaar van 2015. Eventueel voorstelling van het project op een onderwijsseminarie in voorjaar 2016.

demos_fysica_2

Figuur 2: Demo valbeweging. Een kogel, gemarkeerd met een stroboscopische LED wordt door elektromagneet losgelaten en de valbeweging wordt door een camera geregistreerd (paneel links). Live worden de posities in functie van de tijd berekend (paneel rechts) en hieruit kan de valversnelling afgeleid worden. Deze proef kan herhaald worden met kogels met verschillende massa.

Tijdsbesteding:

  • Januari - maart 2015: bevraging collega docenten en inventarisatie van bestaande demo’s
  • Januari - mei 2015: Uitwerking en implementatie van demo’s elektriciteit, magnetisme, optica en moderne fysica.
  • Mei - september 2015: online beschikbaar maken van de informatie (website + Zephyr)
  • Juli - december 2015: Uitwerken van aanvullende demo’s mechanica, thermodynamica