Am Lehrstuhl für Didaktik der Physik der Universität Würzburg wurde über mehr als zehn Jahre das Softwaresystem PAKMA (Physik Aktiv Messen, Modellieren, Analyse, Animation) entwickelt und während dieser Zeit entscheidend erweitert. Das Ziel war dabei, dem Benutzer die Möglichkeit zu geben, seine Ideen wie das lernen durch Einsatz des Rechners speziell in Physik mit einem möglichst universell einsetzbaren Werkzeug zu realisieren.
PAKMA ist als ein offenes Softwaresystem geschaffen worden. Ein Schwerpunkt ist dabei, Versuchsabläufe zu den verschiedensten physikalischen Fragestellungen mit dem Computer aufnehmen und aufbereiten zu können. Hier stehen dem Benutzer verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, die mit PAKMA erfaßten Messwerte zeitgleich zum Experiment möglichst aussagekräftig darzustellen. Zum einen können relevante Versuchsaussagen, wie z.B. funktionale Abhängigkeiten, in Diagrammen oder anderen Anzeigeformen veranschaulicht werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Vorgang des physikalischen Experiments auf dem Bildschirm durch ikonisch dynamische Repräsentation zu visualisieren. So kann beispielsweise die Schwingung einer Masse an einer Feder parallel zum realen Experiment auf dem Bildschirm durch das Anzeigen von bewegten Animationselementen dargestellt werden, die dann z.B. auch Geschwindigkeit, Beschleunigung und Kräfte als Vektoren anzeigen. In der Reproduktion können dann mit aufgenommenen Versuchsdaten Versuchsabläufe auf dem Bildschirm wiedergegeben, auch in Zeitlupe betrachtet und in einer Abfolge von Standbildern detailliert analysiert werden.
Der bisher am häufigsten genutzte Einsatzbereich des PAKMAs ist das Zeigen und Analysieren von fertig erstellten Simulationen. Hier werden physikalische Phänomene und ihre Abhängigkeit von physikalischen Größen am Bildschirm schematisch dargestellt. Wie bei der Aufbereitung experimenteller Daten werden physikalische Größen und relevante Zusammenhänge durch dynamisch ikonische Repräsentationen visualisiert. Das PAMKA-System kann aber nicht nur dazu eingesetzt werden, um Messwerte und Experimente zu fassen und diese dann zu analysieren, an ihnen physikalische Phänomene zu studieren und in ihren Abhängigkeiten kennen zu lernen.
In einem dritten Einsatzbereich können Lernende mit PAKMA auch physikalische Modelle erstellen. Hierbei kann man beliebige physikalische Sachverhalte nummerisch iterativ berechnen lassen und diese ebenfalls durch graphische Darstellungen nämlich durch Diagramme, aber auch dynamisch ikonische Repräsentation darstellen. Diese Modellbildung ist nicht nur gleichungsorientiert möglich. Mit dem Zusatzmodul VisEdit besteht nämlich auch die Möglichkeit, Wirkungsgefüge am Bildschirm zu entwerfen und dies automatisch in ein lauffähiges Kernprogramm umzusetzen. Gegenüber anderen Modellbildungssystemen bietet PAKMA mit dieser Erweiterung zwei entscheidende Vorteile: Einerseits können auch Messvorgänge und ihre Auswertung mit in zu erstellende Netzwerkgefüge integriert werden, so daß Messwerterfassung mit Auswertung und Modellbildung parallel ablaufen und ihre Ergebnisse in Realzeit verglichen werden können, so dass sich sofort Aussagen über die Angemessenheit des zugrunde gelegten Modells ergeben. Andererseits können die Ergebnisse eines ablaufenden Modells nicht nur durch Graphen sondern auch durch dynamisch ikonische Repräsentationen visualisiert werden.
Weitere aktuelle Informationen zum PAKMA und seinen Einsatzmöglichkeiten finden Sie im Internet auf der PAKMA-Homepage www.pakma.de