Universit?t Paderborn richtet virtuelles Labor für Studierende ein
Laborpraktika sind essenzieller Bestandteil naturwissenschaftlicher Studieng?nge. Durch verschiedene Experimente lernen die Studierenden, wie chemische Prozesse ablaufen und Substanzen miteinander reagieren. Gerade zu Beginn zeigt sich allerdings, dass Studienanf?nger*innen mit unterschiedlichen praktischen Erfahrungen aus der Schule an die Universit?t kommen. Um dieser Diskrepanz Rechnung zu tragen, wurde an der Universit?t Paderborn mit ?VirtuChemLab“ ein virtuelles Chemielabor eingerichtet. Damit ist es nicht nur m?glich, grundlegende Vorg?nge der laborpraktischen Arbeit zu erlernen, sondern auch orts- und zeitunabh?ngig Versuche durchzuführen. M?glich wird das durch den Einsatz von Virtual Reality (VR).
Den Gasbrenner mit der VR-Brille einschalten
?Das virtuelle Labor wird mittels einer VR-Brille betreten. ?ber Controller, die die Handbewegungen erkennen, kann mit der Umgebung interagiert werden. Die Studierenden k?nnen mit diesen speziellen Ger?ten also alle Objekte im Labor bedienen, wodurch die virtuelle Umgebung als besonders real empfunden wird. So ist es beispielsweise m?glich, Stoffportionen abzuwiegen oder den Gasbrenner einzuschalten“, erkl?rt Jan-Luca Hansel, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Fachgruppe ?Theorie verteilter Systeme“, die das Projekt nach dem Ende der Fachgruppe ?Algorithmen und Komplexit?t“ des Heinz Nixdorf Instituts, die das Projekt ursprünglich geleitet hat, weiterführt.
Das ?VirtuChemLab“ wurde unter Betreuung durch die Fachgruppe von einem Team aus 15 Studierenden aufgebaut. Das im vergangenen Jahr begonnene Vorhaben wird aus F?rdermitteln der Universit?t in H?he von rund 957.000 Euro finanziert und wurde durch Mitwirkung der Bereiche Chemie, Chemiedidaktik, Informatik, dem Zentrum für Informations- und Medientechnologien, der Fakult?t für Kulturwissenschaften und den Medienwissenschaften der Universit?t Paderborn ins Leben gerufen. Die grundlegende Idee von ?VR@UPB“ ist es, einen virtuellen Campus zu erstellen, bei dem sich Lehrende und Studierende einbringen k?nnen. Die entwickelten Umgebungen werden durch die Fachdidaktik Chemie wissenschaftlich evaluiert und zusammen mit Studierenden der Bachelor- und Lehramtsstudieng?nge erprobt.
Chemische Reaktionen sehen und messen
Ein beispielhafter Anwendungsfall für das virtuelle Labor ist das Messen der Temperaturver?nderung beim L?sen von Natriumhydroxid in Wasser. Hansel: ?Für diesen Versuch nehmen Studierende die notwendigen Ger?te und Materialien aus den Schr?nken des virtuellen Labors, stellen sie auf die virtuelle Laborzeile und bereiten deren Einsatz vor. Die Chemikalien werden dann virtuell so bearbeitet, dass die einsetzende chemische Reaktion für die Studierenden sicht- und messbar ist.“
Im Multiplayer-Modus k?nnen mehrere Teilnehmer*innen gleichzeitig im virtuellen Labor arbeiten und dabei von Lehrenden unterstützt werden. ?ber die in der VR-Brille verbauten Mikrofone und Kopfh?rer ist ein kommunikativer Austausch zwischen den Anwesenden m?glich. Für Besprechungen steht zus?tzlich ein virtueller Seminarraum zur Verfügung, in dem Pr?sentationen oder Dokumente geteilt werden k?nnen.
Im ?VirtuChemLab“ k?nnen Anwender*innen auch ohne vorherige Programmier- oder Softwarekenntnisse neue Versuchsaufbauten hinzufügen. Künftig soll es au?erdem einen Mechanismus geben, mit dem das VR-System auf die Handlungen der Studierenden im Labor in Form von Feedback oder Hilfestellungen interaktiv eingehen kann.
