TU BRAUNSCHWEIG

Chemie3D

Im Rahmen des Förderprogramms in medias res entwickeln wir derzeit ein Lehrkonzept für die Verwendung eines 3D-Druckers und einer Virtual-Reality-(VR-)Brille in unseren Vorlesungen und Übungen.

     
In der Chemie sind dreidimensionale Darstellungen von Molekülstrukturen und von Funktionen wie Potentialflächen oder Molekülorbitalen von zentraler Bedeutung. Die Herausforderung in der Lehre besteht hauptsächlich in der Übertragung von dreidimensionalen Inhalten in zweidimensionale Darstellungen beim Einsatz von traditionellen Medien. Dies stellt nicht nur für die Lehrenden, sondern vor allem für viele Studierende eine wesentliche Hürde beim Verstehen und Begreifen der Lehrinhalte dar. Im Rahmen unserer Lehrveranstaltung Computerchemie sollen daher zwei neue technische Ansätze eingesetzt werden um diese Hürde zu überwinden. Ein zentraler Ansatz ist die Verwendung eines 3D-Druckers um den Studierenden echte dreidimensionale Anschauungsobjekte zur Verfügung stellen zu können. Im Rahmen der Computerübung soll außerdem die Möglichkeit geschaffen werden eine VR-Brille zu verwenden mit welcher die Studierenden die Inhalte in 3D erleben und interaktiv verändern können. Die in diesem Projekt entwickelten Konzepte lassen sich in weitere Lehrveranstaltungen in den chemischen Studiengängen der Lebenswissenschaften übertragen. 

Ziel unseres Projektes Chemie3D ist es, den Studierenden die Möglichkeit zu geben sich abseits der traditionellen Methoden ein dreidimensionales Bild der behandelten Aspekte zu machen. Die Studierenden schulen dabei ihr räumliches Vorstellungsvermögen indem Sie die verschiedenen Darstellungsmöglichkeiten direkt miteinander vergleichen und selbst erleben können.

Die technischen Entwicklungen der letzten Jahre ermöglichen zwei sehr interessante Ansätze, welche im Rahmen dieses Projektes ausgearbeitet werden sollen.

  1. Das Begreifen von dreidimensionalen Inhalten durch „Erfühlen“, d.h. echte Gegenstände, die man in der Hand halten kann. So können z.B. Moleküle mitsamt Orbitalen oder Potentialflächen mit Hilfe eines 3D-Druckers erstellt und allen Studierenden zum „Begreifen“ zur Verfügung gestellt werden.
  2. Das Erleben von Inhalten durch interaktive dreidimensionale Darstellungsformen wie einer sog. virtuellen Realität. Hier wird die Dreidimensionalität durch technische Lösungen simuliert (vgl. 3D im Kino) und es ergibt sich die Möglichkeit die Inhalte interaktiv zu betrachten und zu verändern.  

[ 1 ]

H. B. Wedler et. al., Applied Computational Chemistry for the Blind and Visually Impaired, J. Chem. Educ., 2012, 89, 1400-1404.

[ 2 ]

M. J. Robertson et. al., Illustrating Concepts in Physical Organic Chemistry with 3D Printed Orbitals, J. Chem. Educ., 2015, 10.1021/acs.jchemed.5b00682.

[ 3 ]

P. Lolur et. al., 3D Printing of Molecular Potential Energy Surface Models, J. Chem. Educ., 2014, 91, 1181-1184.

[ 4 ]

M. Norrby et. al., Molecular Rift: virtual Reality for Drug Designers, J. Chem. Inf. Model., 201555 (11), 2475–2484.


  aktualisiert am 16.02.2016
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