Die Didaktik lernt das Laufen: STAD-Trickfilme unterstützen den Lernprozess

Auch die Didaktik, die Lehre vom Lernen, entdeckt den Computer. Am Beispiel des Physikunterrichts zeigen wir einfache, aber effektive Einsatzformen.

Gehen wir von dem Problem aus, daß wir einen dynamischen, also bewegten Vorgang erklären möchten. Nehmen wir als Beispiel den Leitungsvorgang in einer Diode. Die gängigsten Hilfsmittel waren dazu bislang Folien auf Tageslichtprojektoren oder Kreidebilder an der Tafel. Mit viel Mühe mußte man an dem statischen Bild den Bewegungsvorgang erläutern. Dank des Computers hat sich diese Situation geändert. Als naheliegendste Lösung würde man zunächst versuchen, mit Programmiersprache und Sprites bewaffnet dem Bewegungsproblem zu Leibe zu rücken. Eine zeitraubende Arbeit, deren Aufwand in keinem Verhältnis zum Nutzen des Ergebnisses steht. Hier helfen fertige Programme. So bietet »STAD«, der Altmeister der Grafikprogramme -und bestimmt nicht das Schlechteste in seinem Menü die Möglichkeit, mehrere geladene Bilder in wählbarer Geschwindigkeit automatisch nacheinander zu zeigen. Der erzielte Effekt gleicht einem Trickfilm.

Das schnelle Zeigen einzelner Bilder erzeugt bei Film und Fernsehen den Bewegungseindruck. STAD arbeitet genauso. Zwar ist die Länge des Filmes dramatisch von der Größe des verfügbaren Speichers abhängig, aber mit nur 15 Bildern kommt man für kleine Lösungen schon zu brauchbaren Ergebnissen. Durch diese Funktion von STAD reduziert sich der Programmieraufwand für unser Problem auf Null, und man muß nur noch die einzelnen Bilder zeichnen.

Doch grau ist alle Theorie, betrachten wir das Ganze am konkreten Beispiel. Die Funktionsweise der Diode läßt sich nur schwer erklären, laufen doch für den Leitungsfall zwei verschiedene »Ladungsträger« aufeinander zu: ln der p-Schicht die Löcher, und in der n-Schicht die Elektronen. Noch schwieriger wird die Erklärung der Zone der Rekombination. Warum erfolgt die Rekombination nicht genau an der Grenzschicht? Betrachten Sie das auf der Diskette enthaltene Beispiel. Entpacken Sie die Bilderfolge und laden Sie nach dem Programmstart von STAD das Bild »DIO-DE01 .PIC«. Die übrigen 15 Bilder lädt das Programm automatisch nach. STAD macht das, wenn aufsteigende Zahlen im Dateinamen als letztes enthalten sind. Durch Einstellen von »az« auf 15 (Anzahl der Bilder), »wt« auf 007 (Bildwiederholfrequenz) und Aktivierung des »los«-Buttons im Menü startet der Trickfilm.

Bild 1. Das Menü »Optionen« von STAD zur Animation des Filmes
Bild 2. Die Leitungsvorgänge im npn-Transistor (Startbild eines Filmes)
Bild 3. Das Schaubild einer Diode in Sperrichtung

Wenn es nicht klappt, vergewissern Sie sich, ob genügend freier Speicher vorhanden ist. Auf einem 512 KByte-Computer läßt sich der Film nicht darstellen. Erscheinen leere Bilder, während der Film abläuft, dann müssen Sie die Bilderzahl auf 15 Bilder begrenzen. Sollten Sie STAD nicht besitzen, so gibt es aus der PD-Szene ein Programm mit dem Namen »CINE 2000«, das ebenfalls mit variabler Geschwindigkeit STAD-Animationen ablaufen läßt.

Folgende Schritte sind für die Zeichnung einer Animation nötig. Zeichen Sie zunächst sehr sorgfältig Ihr erstes Bild, denn es läßt sich für alle anderen Bilder weiterverwenden. Bedenken Sie, daß Ihr erstes Bild nur ein Bild des Bewegungsvorganges ist, also als optischer Eindruck irgendwann mittendrin erscheint. Deshalb sollte auch das gezeichnete Ereignis irgendeinen Zustand mitten im Ablauf wiedergeben. Nach dem Speichern des ersten Bildes können Sie das Bild sofort weiter bearbeiten. Mit Hilfe der Blockfunktion ziehen Sie mit der Maus über dem zu verschiebenden Bereich einen Block auf und verschieben ihn ein kleines Stück. In diesem Beispiel verschiebe ich zwei Blöcke, die der Elektronen und

der Löcher. Entsprechend müssen neue Elektronen und Löcher aus dem Leiter herauskommen. Das erleichtert man sich durch kleine Blöcke über einem Elektron beziehungsweise Loch und der Kopiermöglichkeit von Blöcken mit der Taste . Eventuell müssen Sie durch Blockoperationen zerstörte Linien des Hintergrundes mit der Lupe nach bearbeiten. An den Stellen, an denen es zur Rekombination kommt, färbe ich das Gebilde zunächst schwarz, damit dem Betrachter die Rekombination auch auffällt, bevor die Stelle wegradiert wird. Die Diode läßt sich jedoch nicht nur in Durchlaß-, sondern auch in Sperrichtung darstellen. Hierzu wandele ich das erste Bild so ab, daß die freien Elektronen und Löcher um den jeweiligen anderen Pol umhertanzen. Für diese wenigen Bewegungen beschränke ich mich beim Zeichnen auf sieben Bilder. Dabei steht übrigens nicht unbedingt die physikalische Richtigkeit im Vordergrund, sondern vielmehr der Lerneindruck im Kopf des Betrachters (siehe Bild 2).

Im Anschluß an die Diode folgt in der Sekundarstufe I der Transistor, dessen Leitungsvorgänge sich ebenfalls mit Trickfilmen wesentlich leichter darstellen lassen. Um nicht den Umfang der TOS-Diskette mit diesen Trickfilmen zu sprengen, ist nur das erste Bild auf der Diskette zu finden. Damit ist schon die Hälfte der Arbeit für den Trickfilm geleistet, die restlichen Bilder lassen sich leicht zeichnen (Bild 3). (wk)


Christian Opel
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