Konzeption und Evaluation eines Kinematik/Dynamik-Lehrgangs zur ...

56 4 Interventionsstudie zur graphischen Modellbildung mit VisEdit
SANDER ET AL. (2001, S. 160 f.) zeigen, dass es bei Studenten nur zu oberflächlichen Vergleichen
führt, wenn die Graphen nicht in einer Software übereinander gelegt werden können. Nur Coach 5
bietet noch die Möglichkeit, einen Graph von Modell und Experiment übereinander zu legen. Manche
Modellbildungsprogramme behelfen sich damit, dass Messdaten umständlicher über Excel eingelesen
werden können. Meist ist keine Darstellung in Echtzeit oder mit anderen Repräsentationsformen
möglich.
In VisEdit ist es nun möglich, nicht nur graphisch eine Simulation für PAKMA zu programmieren,
sondern auch graphisch mit Hilfe weiterer Symbole (z.B. einem Symbol „Messwert“) eine Messung
für PAKMA zu programmieren (siehe Abb.
4.5). Dabei spielt ein Symbol namens „Veränderungsgröße“
eine entscheidende Rolle,
die numerisch die Veränderung (die der Ableitung
entspricht) berechnet. Dabei stehen
als Differentiationsverfahren nicht nur die
Bildung von Differenzenquotient, sondern
auch eine quadratische und eine Fünfpunkte-
Näherung zur Verfügung. In der Version 1.5
kann eine Messung mit der PAKMA-
Hardware, mit dem Sensor-Cassy, mit einer
PC-Maus oder einem seriellen Messgerät Abb. 4.5: Programmierung einer Messung eines Fahrbahnwagens
auf der schiefen Ebene in VisEdit (mit
programmiert werden. Da die Bewegung Veränderungsgröße v_exp) und mit Messwerttransfer in
das Modell
eines gemessenen Objektes in der Regel
nicht gleichzeitig mit der Berechnung der zugehörigen Simulation startet, wurde implementiert,
dass auf Knopfdruck Messwerte aus dem Experiment (wie z.B. Ort und Geschwindigkeit) als neue
Startwerte für die Modellrechnung übernommen werden (siehe Abb. 4.5).
Weitere zwei Möglichkeiten des Vergleichs mit der Realität ergeben sich bei sichtbaren Vorgängen
aus der klassischen Mechanik durch den Einsatz von Videos (Suleder, Wilhelm et al., 2004): 1.
Man kann den Modellablauf direkt mit einem Video vergleichen, das digital vorliegt und in PAK-
MA abläuft. Dazu wird ein Animationsobjekt wie z.B. ein Kreis, der sich als Animation nach dem
VisEdit-Modell bewegt, über dem ablaufenden Video eingeblendet, wodurch die Zeit-Ort-Zeit-
Übereinstimmung zwischen Animationsobjekt und realem Objekt im Video leicht zu überprüfen ist.
Man versucht dann, das Modell bzw. die Startwerte so lange zu ändern, bis sich dieses Animationsobjekt
auf dem Bildschirm genauso bewegt wie das bewegte Objekt im Video (Beispiel siehe Wilhelm
et al., 2003, S. 25). 2. Für einen detaillierten Vergleich mit der Realität ist ein Vergleich der
Daten aus einer Videoanalyse und der Modellbildung gleichzeitig in einem Fenster sinnvoll. Dazu
kann man in PAKMA und im Java-Programme JPAKMA dynamisch ikonische Repräsentationen
entsprechend den Daten sowohl aus der Videoanalyse als auch aus der Modellbildung gleichzeitig
mit in das Video einblenden oder man kann im gleichen Fenster die zugehörigen Graphen direkt
vergleichen (Suleder, Wilhelm et al., 2004). Ein Vergleich nur der entsprechenden Graphen ist auch