Cinderella Multitouch

Cinderella

Die Geometriesoftware Cinderella (http://www.cinderella.de/) wird von Wissenschaftlern der Technischen Universität München und der Pädagogischen Hochschule Schwäbisch Gmünd entwickelt.

PC-Anwendung Cinderella

Recherche

Der Einsatz von Geometriesoftware im Unterricht ist im Bildunsplan Baden-Württemberg verankert. Oftmals scheitert der effektive Einsatz aber an schlechter Ausstattung der Schulen, wie auch der komplizierten Bedienung des Softwarepakets mit Maus und Tastatur.

Aufbauend auf der Geometriesoftware Cinderella skizziert dieses Semesterprojekt den Einsatz eines Multitouch-Systems im Mathematikunterricht in Grundschule und Unterstufe. Das Projekt wurde u.a. auch von Prof. Ulrich Kortenkamp, dem Entwickler von Cinderella betreut. 

Ansatz von Cinderella Multitouch

Gewöhnlich verfolgen Multitouch-Anwendungen den Ansatz, möglichst viele Funktionen über Gesten zu steuern. Diese Gesten sind allerdings beliebig definiert und müssen erlernt werden. Ergebnis dieses Ansatzes sind die bekannten Multitouch-Bilderalben. 

Cinderella Multitouch hingegen verzichtet soweit wie nur möglich auf den Einsatz von gestischen Eingaben.

Auf Digitale "Werkzeuge" wie Zirkel, Geodreieck o.ä. wurde verzichtet.

Digitale Werkzeugversuche

Mathematische Zusammenhänge sollen über die kinästhetische Erfahrungen erlernt werden. Sobald der Benutzer einen solchen Zusammenhang erkennt, erschließt sich die Konstruktion selbstständig.

Beispiel: Sobald die Tatsache, dass jeder Punkt eines Kreises den selben Abstand zum Mittelpunkt desselben hat, erkannt wurde, erschließt sich die Konstruktion: Ein Kreis wird gezeichnet, indem sein Mittelpunkt definiert wird und eine gewisse Anzahl von Punkten, die den selben Abstand zu ihm haben.

Der Benutzer verwendet nun beispielsweise zwei Finger oder ein Hilfsmittel (z.b. eine Schnur), um diesen konstanten Anstand zu definieren, ähnlich eines Zirkels. 

Ergebnis ist das bessere Verständnis dieses Zusammenhangs, da er mit dem eigenen Körper erfahren wurde.

Entwurf der Interaktion

Die Erstellung der Konstruktionen wurden abseits des Mediums Bildschirm entworfen und erprobt. Hierzu wurden Probanden Stifte an die Finger geklebt:

Fingerversuche

Diverse Aufgabenstellungen deckten die Konstruktionen in größerem Kontext ab, sodaß keine gezielte Fokussierung auf eine bestimmte Konstruktion erfolgte.

Bedienung und Funktionen

Dynamische Geometrie

Cinderella Multitouch ist keine Adaption von Papier und Stift auf ein digitales Medium! Der Mehrwert des Ansatzes von Cinderella Multitouch liegt im Konzept der dynamischen Geometrie. Sobald eine Konstruktion erstellt wurde, können Parameter verändert werden. Die Auswirkungen dieser Änderung auf die gesamte Konstruktion kann nun erfahren werden. Beispiel: Die Konstruktion des "Satzes des Pythagoras" auf Papier beweist den von Pythagoras formulierten Zusammenhang in einem konkreten Fall. Die Konstruktion mit Cinderella Multitouch hingegen deckt alle Fälle ab, sobald ein oder mehrere Punkte bewegt werden.

Entwurf

In vielen morphologischen Reihen wurden verschiedene Varianten von Bedienelementen sowie geometrischen Elementen entworfen.

Morphologie Punkte

Entwurf Punkte

Interaktionsstudien

Entwürfe wurden stets in interaktiven Prototypen erprobt. Sowohl Details, z.B. Punktgrößen, Drag-&-Drop-Verhalten oder Linienstärken wurden erprobt, wie auch neue Erkenntnisse gesammelt, beispielsweise die notwendige Einführung des "Schweifs" beim Ziehen von Punkten.

Versuchslabor

Flash-Demo Anwendungen*

Flash-Demos

Styleguide*

Die Gestaltung der visuellen Paramter wurde mittels Styleguide festgehalten und für Austausch und Kooperation dokumentiert. Dieser Styleguide in Form eines Banners bietet eine Übersicht über Bedienung und Erscheinung der Multitouch Anwendung.

 Styleguide

Film

Alle konzipierten geometrischen Grundbegriffe wurden definiert und in einem Film zusammengefasst:

Java Multitouch Prototyp

In Zusammenarbeit mit Prof. Ulrich Kortenkamp wurde ein interaktiver Prototyp erstellt. Die Betaversion von Cinderella mit Multitouch-Funktionalität ist unter http://beta.cinderella.de/public/ erhältlich. Cinderella empfängt TUIO-Events (http://www.tuio.org/) von z.B. einem iPod Touch oder einer Blob-Tracking Software und lauscht standardmäßig auf Port 3333.

Prototyp an der Ausstellung

*Alle Demo-Anwendungen sowie der Styleguide stehen im Anhang zum Download bereit.