INTERAPT - interaktive und adaptive Physikpraktika

Ziel des Projekts ist die Überarbeitung eines Laborpraktikums-Moduls für Physikstudierende mit Fokus auf die Bereitstellung interaktiver, adaptiver Skripte in allen Phasen des Praktikums und einer hierauf basierenden motivations- und wissensgeleiteten Adaption der Skripte und Versuche. Hierdurch soll eine bessere Verknüpfung zwischen theoretischem Wissen und experimenteller Praxis ermöglicht und der Heterogenität der Gruppe, insbesondere in Bezug auf Lern-/Wissensstand, Studienziel und Interessensgebiete, Rechnung getragen werden. Ziel ist neben der fachlichen Vermittlung die Förderung von Motivation und Neugierde der Studierenden.

In unserem Projekt wollen wir der erlebten Diskrepanz zwischen Zielsetzung und Erfahrung durch den Einbau interaktiver und adaptiver Skripte, die den Prozess von Vorbereitung, Durchführung und Auswertung begleiten, begegnen. Das Ziel ist die Erarbeitung eines multimedial verankerten Gesamtkonzeptes für ein Praktikumsmodul, bei dem interaktive und adaptive Elemente in allen Praktikumsphasen genutzt werden, um die aktive Hypothesenbildung der Studierenden bereits im Vorbereitungsprozess zu unterstützen und die Motivation der Studierenden und das Lernpotential der Lehrveranstaltung durch Individualisierung der Lernwege zu stärken.

Lesen Sie hier einen Bericht aus der Online-Ausgabe von "Forschung & Lehre" über adaptive Lehre, der auch das Projekt "INTERAPT" aufgreift.

Von der Voruntersuchung zur ersten Umsetzung

Bevor das Projekt erstmals praktisch umgesetzt werden konnte, wurde im Juni 2025 zunächst eine Voruntersuchung durchgeführt, bei der Professor:innen, Tutor:innen und Studierende nach den Zielsetzungen des Praktikums, nach bisherigen Erfahrungen, nach Herausforderungen und nach Verbesserungswünschen befragt wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass das Praktikumsskript für viele Studierende die wichtigste Grundlage der Vorbereitung darstellt, diese Vorbereitung jedoch oft nur vergleichsweise kurz ausfällt. Für die Nachbereitung und das Schreiben der Protokolle wurden zudem häufig ältere Protokolle herangezogen, wodurch Eigenarbeit teilweise in den Hintergrund trat und physikalische Zusammenhänge nicht immer selbstständig erschlossen wurden.

Auf dieser Grundlage wurde anschließend zunächst für einen ausgewählten Versuch ein Pilot-Lernmodul entwickelt. Die erste Umsetzung fand dann im Grundpraktikum I im Wintersemester 2025/26 statt. Begleitet wurde diese erste Implementierung durch zwei Erhebungszeitpunkte, nämlich eine Befragung am Versuchstag beziehungsweise kurz davor und eine weitere etwa zwei Wochen später, wenn das Versuchsprotokoll abgegeben werden musste. Auf diese Weise sollte nicht nur die Einführung des Moduls erprobt werden, sondern von Anfang an auch sichtbar werden, wie die Studierenden mit dem Material arbeiten und wie sie die Verbindung von Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung wahrnehmen.

Pilotprojekt: Pohlscher Resonator

Als erster überarbeiteter Versuch wurde der Pohlsche Resonator ausgewählt. Dafür gab es mehrere Gründe. In den Rückmeldungen wurde dieser Versuch eher als überarbeitungsbedürftig eingeschätzt. Zugleich behandelt er mit Schwingung, Dämpfung und Resonanz ein zentrales physikalisches Basiskonzept. Darüber hinaus ist er fachlich so angelegt, dass sich adaptive und vertiefende Elemente gut integrieren lassen. Damit eignet er sich besonders gut als erster Versuch, an dem das neue Konzept erprobt und weiterentwickelt werden kann.

Als erster überarbeiteter Versuch wurde der Pohlsche Resonator ausgewählt. Dafür gab es mehrere Gründe. In den Rückmeldungen wurde dieser Versuch eher als überarbeitungsbedürftig eingeschätzt. Zugleich behandelt er mit Schwingung, Dämpfung und Resonanz ein zentrales physikalisches Basiskonzept. Darüber hinaus ist er fachlich so angelegt, dass sich adaptive und vertiefende Elemente gut integrieren lassen. Damit eignet er sich besonders gut als erster Versuch, an dem das neue Konzept erprobt und weiterentwickelt werden kann.

Im zugehörigen interaktiven Lernmodul wird diese Offenheit konkret umgesetzt. Das Modul arbeitet mit Selbstlernelementen wie Entscheidungsbäumen, Kurzfragen, optionalen Zusatzinformationen und interaktiven Simulationen und ist bewusst nicht linear aufgebaut. Statt eines einzigen festen Ablaufs werden unterschiedliche Wege durch den Versuch eröffnet, ohne dass die Studierenden dabei jedes Mal ausdrücklich zwischen vollständig getrennten Pfaden wählen müssen. So können je nach Zugang eher theoretische, eher experimentelle oder auch stärker vertiefende Wege im Vordergrund stehen.

Zu diesen Wegen gehören stärker theorieorientierte Zugänge, experimentell ausgerichtete Wege mit einem genaueren Blick auf Aufbau und Messung, Varianten mit vertiefter Auswertung sowie ein Weg mit zusätzlichem Programmieranteil und numerischer Modellierung. Für fortgeschrittene Studierende sind außerdem offenere und schnellere Zugänge vorgesehen. Auf diese Weise wird auf unterschiedliche Vorkenntnisse, Interessen und Lernstände reagiert, ohne dass sich die gemeinsamen Lernziele verändern. Gerade dadurch kann das Projektziel erreicht werden, da die Vorbereitung intensiver wird, Theorie und Experiment enger miteinander verbunden werden und das Praktikum stärker als eigenständiger experimenteller Lernraum erfahrbar wird.

Pfad-Diagramm und interaktive Selbstlernelemente

Pfaddiagramm und interaktive Lernelemente des Lernmoduls

Erste Rückmeldungen der Studierenden

In den Rückmeldungen der Studierenden nach der ersten Umsetzung wurde insgesamt deutlich, dass die Grundidee des Lernmoduls durchaus positiv aufgenommen wurde. Vor allem die interaktiven Elemente, die Visualisierungen und die Möglichkeit unterschiedlicher Wege durch den Versuch wurden mehrfach als sinnvoll beschrieben. Gleichzeitig wurde aber auch klar, dass die konkrete Umsetzung an einigen Stellen noch verbessert werden muss. Das Modul wurde von mehreren Studierenden als recht umfangreich und teilweise auch als unübersichtlich wahrgenommen. Dazu kamen Schwierigkeiten bei der Navigation, Verwirrung durch viele Tabs und Rücksprünge sowie einzelne technische Probleme, zum Beispiel bei den Tests auf dem iPad. Auch die verschiedenen Wege durch das Modul wurden nicht immer nur als Hilfe erlebt, sondern zum Teil auch als verunsichernd, weil die Sorge bestand, auf anderen Wegen etwas Wichtiges zu verpassen. Insgesamt zeigen die Rückmeldungen also, dass die Idee hinter dem Lernmodul gut angenommen wird, die Benutzerführung und die Übersichtlichkeit aber noch klarer werden müssen.

Ausblick

Aktuell wird bereits am nächsten Versuch gearbeitet. Dabei sollen die bisherigen Rückmeldungen der Studierenden nicht nur mitgedacht, sondern ganz bewusst für die weitere Überarbeitung genutzt werden. Es bleibt daher spannend, auch das Feedback der nächsten Umsetzung aufzunehmen und daraus weitere Verbesserungen für das Projekt abzuleiten.

DPG Dresden 2026

In Dresden haben Jasper Cirkel und Josefine Neuhaus im Rahmen der DPG erste Einblicke in unser Projekt gegeben. Mit vielen Menschen aus den Bereichen der Fachdidaktik, der Festkörperphysik und der Physikalischen Chemie haben wir unsere Implementierung besprochen und weiterführende Ideen diskutiert. Der Austausch war sehr bereichernd und wir freuen uns, weitere Ideen mit in das Projekt reinzunehmen.
Hier noch einmal das Poster