Bildet ovenfor viser hvordan grafer kommer direkte på iPad-en og viser sammenhengen mellom trykk og volum i henhold til Boyles lov.

 

Bakgrunn

I dette prosjektet er det blitt utviklet og prøvd ut digitale arbeidsformer i laboratorieundervisningen i fysikk. Første del bestod i å vurdere dataloggere samt prøve dem ut på laben med studentene. Nye laboratorieøvelser ble utarbeidet som var tilpasset disse loggerne. Dette ble bla. gjort i FYS126 Termodynamikk. Dataloggere fra Vernier ble valgt da de er mest brukervennlige og fungerer bra med iPad o.l. Bruk av videoanalyse som et alternativ til bevegelsessensorer ble også testet ut. Det ble utarbeidet laboratorieøvelser tilpasset denne teknologien. Videoer til bruk i fysikkundervisningen ble produsert, og i tillegg ble det laget quiz i Canvas som ble testet ut i forelesningene.

Førsteamanuensis Geir Solgaard har vært ansvarlig for prosjektet.

Resultater

Det ble i første omgang brukt tid på å øke egenkompetansen for å lære bruk av programvare og generell bruk av dataloggere som var tilpasset fysikkundervisningen. Dette inkluderte også hvordan dataloggerne kommuniserer trådløst med mange forskjellige typer enheter. Dette er viktig siden studentene benytter seg av forskjellig typer mobiler, nettbrett og datamaskiner med forskjellige operativsystem.

Valg av dataloggere

Dataloggere er sentrale i fysikkøvelser og to forskjellige loggere ble først vurdert. Disse var Vernier LabQuest og Pasco. LabQuest viste å være den best egnet i fysikkøvelser, og tillegg var det positivt at disse også brukes i biologiundervisningen allerede. Tilbakemelding fra biologene er at disse har fungert veldig bra, mens Pasco og tilhørende programvare (Datastudio) har fungert dårlig pga. tregt system og lite brukervennlighet. Produktet fra Vernier har derimot vært mer brukervennlige og i større grad plattformuavhengig. Det fungerer sammen med Windows, Mac OS og Linux, i tillegg til håndholdt enheter som iPad/nettbrett og mobiltelefoner (iPhone/Android) hvor kommunikasjonen er trådløs (blåtann og wifi). Denne plattformuavhengigheten er meget viktig for god samhandling blant lærer og studenter i fysikkundervisningen. Pasco produktene som har vært brukt på laben er utdaterte og egner seg ikke til moderne, digital laboratorieundervisning. Innkjøp av moderne Pasco-produkter med tilsvarende funksjoner ville vært dyrt og lite hensiktsmessig siden nye, moderne dataloggere fra Vernier allerede er i bruk og erfaring fra disse var veldig gode. Det ble derfor bestemt å satse på LabQuest i dette prosjektet. Det ble utarbeidet laboratorieøvelser til disse loggerne, som ble brukt i FYS126.

 

Bruk LabQuest i fysikkundervisningen

Bilde over: Faglærer demonstrer bruk av datalogger (Vernier LabQuest) og iPad i fysikkforsøk om Boyles lov. Trådløs overføring ved hjelp av wifi eller blåtann.

Dataloggeren fra Vernier (LabQuest) ble prøvd ut i FYS126 Termodynamikk. Data som ble logget var trykk, volum og temperatur. Studentene kunne velge om de ville bruke stasjonær PC på lab, egen PC/Mac eller håndholdt enhet. Egen PC/Mac fungerte best siden det ble meget lett å dele data med lærer og mellom studentene i laboratoriegruppen. I tillegg var det nyttig at studentene kunne behandle data i Excel, hvilket er upraktisk på håndholdte enheter. Teknologien til disse loggerne effektiviserer laboratorieundervisningen siden måledata kan analyseres kort tid i etterkant av selve forsøket. Før var man i større grad avhengig av å overføre data ved hjelp av minnepinne eller ved å sende filene til hverandre ved bruk av e-post. Nå har studentene mulighet til å dele data umiddelbart siden forsøkene kan «streames» direkte til Mac/PC og håndholdte enheter. På denne måten kan studentene fokusere i større grad på selve øvelsen og dataene istedenfor å bruke tid på digital infrastruktur. Flere studenter brukte funksjonene til Office Online/OneDrive slik at de kunne bruke samskriving i forbindelse med laboratorierapport. Bruk av LabQuest vil bli videreført i årstudiet i fysikk.

 

Bruk av Videoanalyse

 

 

 

 

 

 

 

Bildene ovenfor: Fritt fall analysert med «VidAnalysis», og bevegelse på skråplan analysert med «Tracker»

Fysikkstudentene brukte eget mobilkamera til å filme fysikkforsøk (fritt fall, skråplan og skrått kast). En egen app på telefonen analyserte videoene slik de fikk data til å beskrive bevegelsene (x, y, z og tid). Ut i fra disse dataene beregnet de i hastighet og akselerasjon. I tillegg ble dataprogrammet «Tracker» brukt av noen av studentene. Denne måten å utføre lab i mekanikk viste seg å fungere meget bra. Det kreves i mindre utstyr enn det man trengte før, og er derfor en meget rimelig og praktisk mulighet i skolen og på universitetet.

Erfaringen var så god at videoanalyse vil bli brukt i laboratorieundervisningen i årstudiet i fysikk og i fysikkundervisningen i lærerutdanningen.

 

Undervisningsvideoer

Programmering og teknologien er temaer i fysikkundervisningen. I den forbindelse ble det laget tre undervisningsvideoer om programmering mikrokontroller (koding i blokkeditor og Micro:Bit). Disse ble lagt ut i Fronterrommet i NAT114. I tillegg er det laget en video som viser hvordan brytningsloven får en lysstråle fra vann til luft til å få en knekk. Videoen kan du se her:

 

Digitale vurderingsformer

Skriftlig eksamen i fysikk bør foreløpig være med penn og papir siden besvarelsene inneholder mange ligninger med matematiske symboler. Det er tungvint og tidskrevende å skrive disse på PC. En eventuell mulighet er bruk av skriveplate som kan kobles til datamaskin.

 

Quiz

I forbindelse med prosjektet har vi utviklet Quiz i den nye plattformen Canvas som er blitt utprøvd i fysikktimene. Disse er ikke karaktergivende, men er et nyttig hjelpemiddel da de har hjulpet oss med å vurdere nivået i klassen hvilket er nyttig fordi det gir bedre utgangspunkt for tilpasset undervisning.

 

Konklusjon

Ny digital teknologi har blitt implementert i fysikkundervisningen. Disse hjelpemidlene har vært meget nyttig i laboratorieundervisningen siden de har effektivisert laboratorieøvelsene samt gitt studenter og faglærere tid til i større grad å samhandle i undervisningen. De nye dataloggerne (Vernier LabQuest) har i større grad gitt oss mulighet til å utnytte ny teknologi. Dataprogram for videoanalyse har i tillegg gjort at vi kan utnytte teknologi som alle studenter allerede har. Prosjektet har hjulpet oss i å videreutvikle fysikkundervisningen ved instituttet.