Phun: Virtueller Physik-Sandkasten

Im Zuge meiner wissenschaftlichen Hausarbeit habe ich mich mit Lernsoftware befasst und möchte dazu das Tool Phun vorstellen. Vorweg: Im Moment macht es eher den Eindruck eines „Spielzeugs“, (wie man auch bei zahlreichen Youtube-Videos das Gefühl gewinnen kann), weshalb mich hier in erster Linie der Einsatz zu Lehr- und Lernzwecken interessiert. Vielleicht können wir hier nach der Vorstellung des Programms einige Ideen sammeln:

Allgemeine Angaben:

Name: Phun – the 2D physics sandbox
Hersteller / Vertrieb: Emil Ernerfeldt / VRLab, Umeå University, Sweden
Website: http://www.phun.at/
Getestete Version: 3.5 beta
Typ: Simulation
Fach / Zielgruppe: Die Software eignet sich hauptsächlich für Physik, speziell im Bereich Mechanik, und technische Fächer, eventuell können durch die freien Gestaltungsmöglichkeiten noch andere Fachrichtungen einbezogen werden.
Einsatzort: In der Schule zu Demonstrations- und Versuchszwecken, aber auch als „Spielzeug“ zuhause.
Preis / Lizenz: Freeware für nicht-kommerzielle Zwecke, näheres hier.

Technische Angaben:

Betriebssystem: Windows XP und früher, Windows Vista, Linux, MacOS ab Version 10.4, läuft auf x86 und PowerPC
Minimale Hardwareanforderungen: „bescheidene“ Rechner, Grafikkarte mit 3D-Unterstützung
Zusätzlich benötigte Software: keine Angaben

Inhalt und Ziel:

Phun lässt sich zurecht als virtueller Sandkasten bezeichnen, der ein neues Projekt lediglich mit einem blauen Himmel präsentiert, durch den träge kleine Wölkchen treiben. Nur mit einem Zeichenstift und einer Werkzeugleiste ausgerüstet kann der Anwender hier seiner Kreativität freien Lauf lassen. Welche Möglichkeiten sich hierdurch ergeben zeigt eindrucksvoll ein Beispielvideo des Herstellers:

(Verwendung mit freundlicher Genehmigung von Emil Ernerfeldt)

Phun eignet sich zum kreativen Experimentieren mit mechanischen Eigenschaften. Hierzu erschafft sich der User seine Experimentiergegenstände und -umgebung komplett selbst. Dies können einfache Klötze bis hin zu komplexen Maschinen sein. Dabei werden die Grenzen (fast) nur von der eigenen Phantasie gesteckt. Youtube-Videos von Usern zeigen, was sich mit Phun etwa realisieren lässt.
Die Einschränkungen liegen in den zur Verfügung stehenden Materialien begründet. Körper lassen sich frei mit dem Pinsel zeichnen, daneben gibt es von Zeichenprogrammen her bekannte Werkzeuge zum Erstellen von Rechtecken und Kreisen, auch Federn, Ketten und Gelenke sind möglich. Leider fehlen zum Beispiel Seile im Repertoire. An manchen Stellen lassen sich diese eventuell durch Ketten ersetzen, aber im Test waren sie beispielsweise für einen Flaschenzug mit zwei Rollen ungeeignet.
Daneben lässt sich mit Phun nur qualitativ aus Beobachtungen heraus arbeiten. Messgeräte, etwa einen Kraftmesser, gibt es nicht.

Lernmotivation / Interessenförderung:

Der große motivierende Aspekt des Programmes ist die völlige Freiheit. Das Programm gibt mit Ausnahme seiner Funktionen im Grunde nichts vor. Der Kreativität sind somit nahezu keine Grenzen gesetzt. Setzt man die Software als Experimentierumgebung im Unterricht sein, so sollte man diesen Aspekt nicht außer Acht lassen. Der Lehrer kann natürlich das Experiment bereits vorbereiten, was Zeit spart und die Schüler ein wenig an die Hand nimmt. Phun aber bietet da Möglichkeiten, die ein einfaches Experiment erweitern können. Etwa kann eine zusätzliche Aufgabe sein, den Versuchsaufbau zu optimieren oder mit selbst kreierten Versuchsmaterialien zu wiederholen. Wurde nichts vorgegeben, können Wettbewerbe veranstaltet werden. Die schönste oder zweckmäßigste Versuchsanordnung kann dann prämiert werden, was zusätzlich motivierend wirkt.

Lernunterstützung:

Durch seine Offenheit unterstützt Phun genetisches Lernen. Die Schüler können, wie schon erwähnt, selbstständig am Versuch arbeiten und diesen bei Bedarf komplett verändern. Sie können zusätzliche, ihnen geeignet erscheinende Materialien einbauen oder entfernen, können Reibungswerte verändern und noch vieles mehr. Der große Vorteil ist dabei die direkte Visualisierung der Ergebnisse. Die Software beschränkt sich dabei auf deine zwei-dimensionale Darstellung. Sie kann sowohl zur einfachen Veranschaulichung, etwa als Simulation oder „Lehrerexperiment“ dienen, als auch als Experimentierumgebung für die Schüler. Dabei muss der Lehrer stets abwägen, in welchem Maß die Software zur Verdeutlichung eines Inhaltes auch einsetzbar ist. Mit Phun kann etwa ein Ottomotor schematisch gebaut und die einzelnen Phasen darsgetellt werden. Wäre es nicht besser, hierfür eine bereits existierende Animation zu nehmen, die speziell für diesen Zweck entwickelt wurde (wie etwa bei Wikipedia)? Einfache Reibungsexperimente lassen sich auch mit kostengünstigen Materialien druchführen. Welche Vorteile bietet dabei die Software? Ein Einsatz des Programms ist daher stets abzuwägen, was aber prinzipiell für jeglichen Softwareeinsatz gilt.

(Zusammen-)Arbeiten mit der Software:

Beim Start präsentiert sich die Software in englischer Sprache, welche sich aber leicht auf Deutsch umstellen lässt. Der User hat die Möglichkeit, die Auswirkungen seiner Arbeit in Echtzeit zu verfolgen oder aber er baut und platziert seine Konstruktion erst in völliger Ruhe zusammen und startet abschließend die „physikalischen Gesetmäßigkeiten“ durch einen Klick auf den grünen Start-Button.
Die Bedienung ist intuitiv und durchdacht. Die Icons sind nahezu selbsterklärend und auf ein überschaubares Maß reduziert. Neben dem üblichen Laden und Speichern, den Optionen, um Feinheiten am Programm vorzunehmen bildet die Werkzeugleiste ein zentrales Element. Für gezeichnetete Objekte können mit einem Rechtsklick noch weitere Optionen individuell eingestellt werden, etwa ob ein Gelenk automatisch rotieren soll, welche Reibung der Körper besitzt und dass sich das eben gezeichnete Objekt in Wasser verwandeln soll. Hinzu kommt noch die Möglichkeit, mittels „Durchstreichen“ einen Gegenstand zu löschen oder Kettenglieder zu zerteilen. Das Video oben zeigt schon sehr viele der Bedienmöglichkeiten, so dass eine aufwändige Einarbeitung entfällt.
Weitere Unterstützung liefert die Website, wo es neben einem FAQ und einem Tutorial auch ein gut besuchtes Forum gibt, wo sich auch über den Einsatz von Phun zu Bildungszwecken unterhalten kann. Ebenso stellen dort User ihre selbst erstellten Szenarien ein und diskutieren über diese. Ein Ausbau dieses Angebot mit Hinwendung zum schulischen Bereich wäre denkbar. Vielleicht kann man sich irgendwann einmal bei von Plattformen wie 4teachers.de nicht mehr nur Arbeitsblätter und Unterrichtsentwürfe herunterladen, sondern auch Phun-Anleitungen und -Szenarien.

Wie gezeigt bietet die Software eine Menge Möglichkeiten. Was haltet ihr davon? Welche Vorteile bietet Phun, wo sind Schwierigkeiten beim Einsatz im Unterricht zu sehen? Welche Unterrichtsszenarien mit Phun sind neben den oben genannten noch denkbar? Ich freue mich schon sehr auf Ideen und Diskussionen!