Perimeter Institute Uses Möbius in Physics Camp for High Achieving Students - Maplesoft

Fallstudie:
Perimeter Institute setzt Möbius im Physik-Camp für leistungsstarke Schüler ein

Herausforderung
Das Perimeter Institute wollte den Schülern weiterführender Schulen, die an seinem ISSYP-Programm teilnehmen, eine umfassendere Erfahrung bieten und das Dokument zur Einführung in die Mathematik verbessern, mit dem sich die Schüler vor Beginn des Programms vorbereiten.

Lösung
Das Institut setzte Möbius ein, um ein neues System zu erstellen, mit dem sich die Schüler auf das intensive zweiwöchige Programm vorbereiten. Entwickelt wurde ein interaktives Online-Dokument zur Einführung, das das bisherige PDF-Dokument ersetzt.

Ergebnis
Seit der Einführung von Möbius ist die Anzahl der Schüler, die das Übungsmaterial vollständig durchgearbeitet haben, im Vergleich zu früheren Jahren gestiegen. Es liefert den Schülern sofortiges Feedback zu ihrer Arbeit und hilft ihnen, Konzepte in ihrer Freizeit zu erarbeiten. Diese Lösung ist interaktiver, dynamischer und macht ihnen zudem mehr Spaß. Mit Möbius kann das Institut einen größeren Themenbereich mit mehr unterschiedlichen Fragentypen abdecken.


Das Perimeter Institute ist ein führendes Zentrum für theoretische Physik und die Förderung der Forschung, Lehre und Ausbildung. Das Institut mit Sitz in Waterloo, Ontario, Kanada, veranstaltet ein jährliches Programm mit dem Namen International Summer School for Young Physicists (ISSYP). Ziel des ISSYP ist es, das Interesse einiger der leistungsstärksten Schüler von weiterführenden Schulen aus der ganzen Welt an der modernen Physik zu wecken und zu stärken. Dieses Jahr hat das ISSYP-Programm, mit Hilfe von Möbius, ein neues System eingeführt, um die Jugendlichen auf die beiden anspruchsvollen Wochen beim Perimeter Institute vorzubereiten. Möbius ist die umfassende Umgebung von Maplesoft für Online-Unterrichtsmaterial in den MINT-Fächern (Mathematik, Ingenieurwesen, Naturwissenschaft, Technik). Der Einsatz dieser neuen und einzigartigen Plattform hat den Teilnehmern des ISSYP-Programms eine bessere und produktivere Summer School ermöglicht.

Während des ISSYP-Programms hören die Teilnehmer mehrere Grundsatzvorlesungen von Forschern des Perimeter Institute, sie besichtigen SNOLAB, ein unterirdischen Physiklabor und sie arbeiten eine Woche lang mit einem Mentor an einer Präsentation zu einem physikbezogenen Thema ihrer Wahl. Das Programm deckt viele verschiedene Bereiche der Physik ab, z.B. die Quantenmechanik, die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie und die Kosmologie.

Das Programm erhält durchschnittlich dreihundert Bewerbungen von Schülern der 11. und 12. Jahrgangsstufe aus der ganzen Welt. Der Wettbewerb ist intensiv und die Schüler, die für das Programm ausgewählt werden, sind äußerst intelligent und für ihr Alter weit fortgeschritten. Es gibt jedoch gewisse Unterschiede beim Wissensstand in der Mathematik und Physik. Daher veranstaltet das Institut vor dem Beginn des Programms eine Einführungsrunde, bei der die Schüler eine Einführung zur Mathematik durcharbeiten, um sich auf den für das Programm benötigten Hintergrund vorzubereiten. Dieses Jahr hat das Perimeter Institute Möbius gewählt, um online eine dynamische und interaktive Einführung anzubieten, die das bisherige statische PDF-Dokument ersetzt.

Dr. Kelly Foyle, Outreach-Scientist beim Perimeter Institute, und ihr Team haben das Material hierfür mit Möbius erstellt und den Schülern zwei Monate vor dem Beginn des Programms zur Verfügung gestellt. „Unser früheres Einführungsdokument war nichts Besonderes, einfach ein statisches Dokument, das die Schüler durcharbeiten sollten“, so Dr. Foyle. „Mit Möbius konnten wir das Dokument sehr viel interessanter und interaktiv machen. Es stellte sich heraus, das mehr Schüler es genutzt hatten, um sich auf den Besuch bei uns vorzubereiten.“

Möbius ist speziell für Fächer mit Mathematikbezug ausgelegt und daher für das ISSYP-Programm die perfekte Plattform. Die natürliche mathematische Notation, die in der Möbius-Plattform benutzt wird, ist die gleiche Notation wie die, die ein Lehrer an der Tafel verwendet. Die Fragen, die die Schüler bearbeiten müssen, sind die gleichen, wie bei einer Hausaufgabe oder Klassenarbeit.

Der Versand des ausgedruckten Dokuments in den früheren Jahren hatte noch andere Nachteile. So hatte ein Schüler, der eine Frage hatte oder Feedback zu seiner Arbeit wollte, keinen Lehrer, an den er sich wenden konnte. Mit der Möbius-Onlineplattform erhalten die Schüler augenblickliches Feedback zu ihrer Arbeit. Sie sehen sofort, wo sie Fehler gemacht haben und welche Fragen sie richtig beantwortet haben. Außerdem erhalten die Schüler die Möglichkeit, zu üben, indem ihnen algorithmisch erzeugte Varianten derselben Frage angeboten werden, bis sie das Konzept verstanden haben. Das ist eines der Features, die Dr. Foyle besonders hilfreich gefunden hat. Auf diese Weise konnten die Schüler das Dokument vor dem Beginn des Sommer-Camps durcharbeiten und bis zum Beginn des Camps weiter damit üben. „Das ist gegenüber dem, was wir vorher hatten, eine wesentliche Verbesserung.“

Möbius bietet mehrere Fragentypen, einschließlich des Skizzierens von Graphen, Freikörperbilder, numerische Antworten, Multiple-Choice, Vervollständigen von Lückentexten uvm. „Im Unterschied zu anderen Lehrwerkzeugen werden mathematische Inhalte in Möbius sehr stark unterstützt“, sagte Dr. Foyle. „Ich kann die mathematischen Themen, die wir abdecken, weiter ausbauen und in einer größeren Vielfalt von Fragentypen anbieten. Für die Schüler entsteht so eine interaktivere und dynamischere Lernumgebung, die das Erlernen neuer Konzepte erleichtert und zudem noch Spaß macht.“

Dies ist nicht das erste Mal, wo Maplesoft-Technologie am Perimeter Institute eingesetzt wird. Schon früher wurden den Schülern beim Abschluss des ISSYP Maple-Lizenzen geschenkt. Im Sommer 2014 wurde Maple in den Lehrplan des Programms aufgenommen. Den Schülern wurden Probleme in Maple angeboten, um ihre Fähigkeiten auszubauen. Diejenigen, die noch weiter kommen wollten, konnten optionale Aufgaben in Maple bearbeiten. Nach einer erfolgreichen Einführung von Maple beim ISSYP-Programm war der Übergang zu Möbius sehr einfach.

Seit der Einführung von Möbius ist die Anzahl der Schüler, die das Übungsmaterial vollständig durchgearbeitet haben, im Vergleich zu früheren Jahren enorm gestiegen. „Das Onlineangebot der neuen Inhalte scheint bei den Schülern besser anzukommen und hat bei den Teilnehmern für einen einheitlicheren Wissensstand gesorgt“, erkennt Dr. Foyle an. Für künftige ISSYP-Programme will Dr. Foyle Möbius-Material noch früher verfügbar machen, damit die Schüler bei den Konzepten, die sie für das Camp beherrschen müssen, einen noch besseren Start erhalten. Sie plant außerdem, mit Hilfe der Flexibilität von Möbius noch mehr individualisierte Fragen zu erstellen. Dr. Foyle und ihr Team erwarten, auf diese Weise die Vorbereitungszeit im Hörsaal zu verkürzen und den Schülern eine tiefgehendere und nutzbringendere Erfahrung im Camp zu eröffnen.


Kontaktieren Sie Maplesoft, um zu erfahren, wie Möbius bei Ihren Projekten angewandt werden kann.