Projektbeschreibung

phyphox – Physical Phone Experiments (ETS285)

Idee und Ziel

Demonstrationsversuche sind ein fester Bestandteil jeder Physikvorlesung. Sie dienen sowohl der Veranschaulichung physikalischer Gesetzmäßigkeiten als auch der Motivation der Studierenden. Diese beiden Effekte sind jedoch dadurch begrenzt, dass die Studierenden in der Regel eine rein passive Rolle einnehmen während ihnen das Experiment vorgeführt wird.

Hier soll phyphox Abhilfe schaffen. Dabei handelt es sich um eine App, die die Sensoren moderner Smartphones für physikalische Experimente nutzbar macht. Die Bewegung eines Pendels kann beispielsweise direkt über die Sensoren eines Smartphones der Studierenden aufgezeichnet werden, so dass als weiteres Hilfsmittel lediglich ein Faden benötigt wird. In phyphox kann dabei auch gleich eine Datenauswertung stattfinden. So werden z.B. über den Drucksensor Höhenänderungen erfasst und damit die Geschwindigkeit eines Fahrstuhls errechnet. Mit Hilfe eines Editors kann jeder Nutzer aus der Vielzahl der verfügbaren Sensoren eigene Experimente mit eigener Datenauswertung zusammenstellen.

Die App kann zudem von einem zweiten Gerät (z.B. Notebook, Tablet oder zweites Smartphone) ferngesteuert werden. Ein Smartphone an einem Pendel ist schwer zu bedienen und sein Display auf der Bühne eines Hörsaals für den Zuschauer nicht zu erkennen. Hier hilft die Möglichkeit, die Messung von beliebigen Geräten zu steuern und beispielsweise mit Hilfe eines Projektors groß darzustellen.

Mit diesen Werkzeugen wird es möglich, gezielt Experimente aus der Vorlesung in die Übung zu verlagern, so dass die Studierenden selbständig Versuche durchführen können.

Projektverlauf

Die direkteste Anwendung von phyphox liegt in der Experimentalphysik, so dass die App zunächst in den Veranstaltungen "Experimentalphysik I" (WS 2016/2017) und "Experimentalphysik II" (SS 2017) zum Einsatz kam. Dort kam die App in einigen Demonstrationsversuchen sowie in insgesamt sechs Übungen zum Einsatz, wobei dies in den meisten Fällen in Form einer freiwilligen Leistung geschah, um nicht Studierende zu benachteiligen, denen kein geeignetes Smartphone zur Verfügung steht. Dabei wurde auch deutlich, dass der naheliegendste Einsatzbereich aufgrund der verfügbaren Sensoren in der Mechanik und damit der Experimentalphysik I liegt, so dass phyphox hier deutlich öfter genutzt wurde als in der Experimentalphysik II zu den Themen Thermodynamik und Elektromagnetismus.

Während des Einsatzes in den Vorlesungen wurde die App fortlaufend weiter entwickelt und zeitnah um neue, thematisch passende Experimente ergänzt. Dabei erwies sich die Möglichkeit, Experimente aus externen Quellen einzubinden, als äußerst nützlich, da so auch Experimente angeboten werden konnten, die einen starken Bezug zur Vorlesung haben, für andere Nutzer der öffentlich zur Verfügung gestellten App aber nicht nützlich sind.

Über die regulären Physikvorlesungen hinaus wurde die App auch in den Physik-Vorlesungen für Nebenfächer sowie im Praktikum zur Veranstaltung "Einführung in die Medizin" vorgestellt. Um anderen Dozierenden die Einbindung von phyphox in weitere Veranstaltungen so einfach wie möglich zu gestalten, sollen in Zukunft noch mehr vorgefertigte Materialien, wie Experimente in der Sammlung der Physik ergänzt werden.

Ergebnis

Nicht nur im Rahmen der Experimentalphysikvorlesungen wurde phyphox zu einem großen Erfolg. Bei einer einfachen Befragung der Studierenden im Lernraum der Veranstaltung im Laufe des ersten Semesters wurde phyphox als sehr motivierend eingestuft. Diese Einschätzung wurde in einer späteren Umfrage zwar dadurch abgeschwächt, dass die Studierenden die Meinung vertraten, dass das Studium keine Zeit für aufwändigere Experimente übrig lasse, doch sollte diese Schwachstelle dadurch beherrschbar sein, dass die phyphox-basierten Übungsaufgabe klarer einen Teil der üblichen Übung darstellen und deutlicher kommuniziert wird, dass diese teils andere Aufgabenformen ersetzen.

Über die von uns durchgeführten Vorlesungen hinaus wurde die App zudem weltweit an verschiedensten Lehreinrichtungen von Schulen bis hin zu Universitäten angenommen. Sie wurde innerhalb kürzester Zeit Bestandteil von Praktika, Lehrerfortbildungen und schulinternen Lehrplänen. In Deutschland wurde sie durch die Aufnahme in die Plattform "LEIFIphysik" im Physikunterricht recht präsent und es bestehen Bestrebungen durch Verlage, phyphox-basierte Experimente in Schulbücher aufzunehmen. Darüber hinaus wurde in diversen Medien (unter anderem "Die Zeit" und "chip.de") über die App berichtet. Auf Einladung wurde und wird die App auf vielen Fortbildungen und (teils internationalen) Konferenzen vorgestellt und Übersetzungen in weitere Sprachen sind bereits in Arbeit.

In Zahlen ausgedrückt kann die App nach etwas mehr als einem Jahr über 150.000 Installationen weltweit auf den Plattformen Android und iOS verzeichnen. Auf Google Play erhielt phyphox dabei über 700 Rezensionen mit einem Durchschnitt von 4,9 von 5 möglichen Sternen.

Weitere Informationen

http://phyphox.org