Das Thema meiner Diplomarbeit hatte ich auf ganz andere Weise rund 15 Jahre vorher schon bearbeitet: Photographisch habe ich eine Technik umgesetzt, die ich in einer Photozeitschrift gelesen habe:
Sichtbarmachen des Drucks, Film Nummer 220, Agfachrome CT 100, 36, 2.9.85 Dianummer 3641 bis 3645
Computeralgebra-Systeme in der Lehre der Ingenieurwissenschaften
Einsatz des CA-Systems MuPAD in der interaktiven Lehreinheit "Maschinenlabor Optische Spannungsanalyse" im Maschinenbau
Die Lehreinheit "Spannungsoptische Untersuchungen mittels der digitalen
Bildanalyse" im Maschinenlabor (ML-5) beschäftigt sich mit der optischen
Spannungsanalyse.
Dabei wird ein Bauteil aus spannungsoptisch aktivem
Material mit einer Kraft F belastet und führt im Polariskop zu einem
Isochromatenbild (Isochromaten = Linien gleicher
Hauptspannungsdifferenz).
Die Auswertung dieses Bildes mit bestimmten mathematischen Algorithmen führt zu
den Spannungsintensitätsfaktoren K I, K II, usw., die eine Aussage über den
Spannungszustand im Bauteil und die Entfernung zum kritischen Punkt zulassen.
Die Arbeit soll folgende Punkte behandeln:
Teil 1
Meine Arbeit soll sich zuerst mit der Umsetzung der mathematischen
Hintergründe und Algorithmen befassen und diese in einer
MuPAD-Notebook-Session realisieren und dokumentieren.
AUSSICHT: Inwiefern lassen sich die verwendeten mathematischen
Vorgehensweisen und Algorithmen verbessern oder speziell an das
Problem (Lösen eines - wie auch immer gearteten - massiv
überbestimmten Gleichungssystems) anpassen. Welche Möglichkeiten
bietet hier MuPAD.
Dies umfaßt zwei Richtungen:
Teil 2 + 3
Das zur Zeit in Printversion vorliegende Tutorium zum Maschinenlabor
ML-5 muß überarbeitet und für die Verwendung im elektronischen Medium
angepaßt werden. Das Tutorium ist wie folgt aufgebaut:
Die Lehreinheit des Maschinenlabors soll in elektronische Form
umgesetzt werden.
Die Vorbereitung auf das Maschinenlabor soll mittels
dieser Einheit von jedem Web-Browser aus möglich sein.
Der mittels MuPAD realisierte mathematische Teil soll dem Studenten die
Zusammenhänge visualisieren und die Möglichkeit geben, interaktiv
eigene Berechnungen durchführen zu lassen. Dabei soll den Studierenden
nicht nur Ergebnisse präsentiert sondern durch MuPAD ein Gefühl
für den Zusammenhang der einzelnen Parameter geben werden.
Beide Wege - Berechnung der Spannungsintensitätsfaktoren K I,
K II, usw. aus vorgegebenen Isochromatenbildern und die
Umkehrung - finden hierbei Berücksichtigung.
Diplomarbeit als PDF (1.4 MB)
Maschinenlabor-Tutorim als PDF (0.8 MB)
Neben meinem Job in der Lehrerausbildung an der LMU im Institut für Informatik beschäftige ich mit Fragen der technischen Unterstützung von Lehr- und Lernprozessen in der Erwachsenenbildung.
Folgende Seite gibt eine Übersicht über den Werdegang meiner Forschungstätigkeit: Ehem. Homepage in der Arbeitsgruppe LMU IFI TCS HDJ
Dazu entwerfe ich ein Szenario, in dem Erwartungen der Lehrer in der
Ausbildung - teils Fernstudium mit tutorieller Unterstützung - an
technische Unterstützung (allg. E-Learning: Neue Medien, Multimedia,
Simulation/Animation, synchrone und asynchrone
Kommunikationsunterstützung wie Email, Foren, Chat, White-Board,
virtuelle Lerngemeinschaften unterstützt durch Kooperative Werkzeuge
im Internet, BSCW und LSCW etc.) im Lehr- und Lernprozeß untersucht
werden. Im folgenden soll die Nutzung der Techniken untersucht werden
im Hinblick auf Effekte von "Vorbedingungen" wie soziales und
berufliches Umfeld, Vorkenntnisse, Motivation, Familienstand etc. und
welche der Techniken dann von den Lehrern im Unterricht bei der
Vermittlung der Inhalte an Schüler eingesetzt werden.
Verweisen möchte ich hier nur auf meine UNI-Website: http://www.tcs.informatik.uni-muenchen.de/~hdjaeger [30.9.2009]
Zum Inhalt zitiere ich die Zusammenfassung des Berichts; Arbeitsmaterialien stehen zum Herunterladen und Verändern zur Verfügung.
Im Zentrum dieser Untersuchung steht der Vergleich von zwei Unterrichtskonzepten in der siebten Jahrgangsstufe im Fach Natur und Technik/Informatik unter Verwendung der Programmierumgebung Karol: Zum einen der traditionelle Unterricht, zum anderen das Entdeckenden Lernen. Es werden in erster Linie die subjektiven Eindrücke der SuS sowie der Lehrkraft im Unterricht berücksichtigt und ausgewertet.
Ziel dabei ist es, die Meinungen und Einstellungen der SuS (Abk.: Schülerinnen und Schüler) zu den beiden Unterrichtsmethoden in Erfahrung zu bringen; Auslöser dafür war eine bei vielen SuS beobachtete intrinsische Motivation bei der Beschäftigung mit der Programmierumgebung Karol.
In einem Fazit interpretiere ich die Ergebnisse der Befragung der SuS, stelle diese der gängigen Fachliteratur gegenüber und spreche eine Empfehlungen für den Einsatz der Unterrichtsmethode des Entdeckenden Lernens aus.
Ziel der Untersuchung ist nicht die detaillierte Evaluation der beiden Unterrichtsumsetzungen gegen den Lernerfolg. Es bestätigen sich lediglich gängige Forschungsergebnisse (Auswertung der Frage 3). Eine Fortführung dieser Arbeit könnte sein, die subjektiven Eindrücke der SuS in Verbindung zu setzen mit den tatsächlichen Lernerfolgen.
Finale Versionen:
Bericht als PDF (18 MB)
Arbeitsanleitung, Arbeitsblatt und Lösungsvorschläge als odt, doc, PDF (360 KB)
Einführung der Klasse ABSATZ, Klasse 6, Fach Informatik im Rahmen von Natur und Technik (Darstellung von Informationen in einem Textdokument) PDF (49 KB)
Einführung der Kontrollstruktur Wiederholung mit Anfangsbedingung, Klasse 10, Fach Informatik im Rahmen des Additums der Mathematik (Algorithmik) PDF (101 KB)
Ein Optimierungsproblem als Anwendung der Ableitungsregeln, Klasse 11, Fach Mathematik (Analysis: Ableitungen und Extremwertaufgaben) PDF (48 KB)