In den Weiten des Alls fühlt sich alles so leicht und schwerelos an… Als Astronaut*in lässt es sich dort herrlich zwischen den Sternen treiben, befreit von den Gesetzen der Schwerkraft.

Wer hier innerlich zustimmend mit dem Kopf nickt, sitzt jedoch einer verbreiteten Fehlvorstellung auf: Die Gesetze der Physik hören nicht an der Grenze der Erdatmosphäre einfach auf zu wirken, sondern werden nur schwächer oder werden durch andere abgelöst. Das Serious Game Gravitas nähert sich verschiedenen physikalischen Fehlkonzepten, die in Unterrichtseinheiten rund um Gravitations- und Beschleunigungskräfte häufig auftreten. Durch kleine Simulationen macht es die jeweils ausschlaggebenden physikalischen Prinzipien und Regeln anschaulich begreifbar und zeigt dynamisch auf, wie sich Fallgeschwindigkeiten, Umlaufbahnen und Kräfte durch Veränderung verschiedener Parameter entsprechend physikalischer Gesetzte verändern.

Die eine oder andere falsche Vorstellung zu haben, ist also gar nicht schlimm – mit Gravitas werden diese im Physikunterricht schon bald kein Thema mehr sein!

Das kostenfreie Browsergame Gravitas kann in Unterrichtseinheiten im Fach Physik ab der 7. Klasse in Themenbereichen zu Kräften, Gravitation und Beschleunigung. Im Zentrum stehen dabei physikalische Fehlkonzepte, die Lernende bei diesen komplexen Themen potenziell entwickelt haben und löst diese durch wissenschaftlich fundierte, regelbasierte Konzepte auf.

In rund 20-30 Minuten durchlaufen die Spielenden sechs Level, die jeweils ein physikalisches Fehlkonzept behandeln. An ihr Vorwissen aus dem Unterricht oder aus dem Alltag anknüpfend erarbeiten sie sich nach und nach anhand anschaulicher Beispiele aus der Raumfahrt und Experimentalphysik Gravitationskräfte, Gesetze der Impulserhaltung und der Geschwindigkeiten, die dann im Unterricht aufgegriffen und gefestigt werden können. Dazu kommen Quizfragen zum Einsatz, bei denen z. B. ausgewählt werden muss, wie sich ein im luftleeren Raum losgelassenes Objekt verhalten wird oder warum Astronat*innen auf der Raumstation ISS das Erlebnis der Schwerelosigkeit haben. Nach der Auflösung erhalten sie zu jeder Frage eine kurze Erklärung, die ihr richtiges bzw. falsches Konzept einordnet. Adaptiv geht diese Rückmeldung dabei darauf ein, welche Art von Fehlkonzept durch die Antwort der Lernenden ausgedrückt wird.

Anhand kleiner Simulationsumgebungen im jeweiligen Level können die Spielenden auch selbst handlungsorientiert herausfinden, wie sich Objekte in bestimmten Situationen verhalten und so ihre eigenen Konzepte auf die Probe stellen. Im virtuellen Vakuumsexperiment können sie etwa untersuchen, wie die Fallgeschwindigkeit verschiedener Objekte wie eines Autos und eines Basketballs durch den Luftwiderstand beeinflusst wird. Im All können sie die Beschleunigung der Raumstation ISS variieren und dadurch erfahren, wie sich ihre Umlaufbahn durch die Wechselwirkung von Beschleunigung und Erdgravitation verändert. Und im Sprungtest sehen sie, wie die unterschiedliche Schwerkraft auf einzelnen Planeten unseres Sonnensystems sich auf die Sprunghöhe eines Menschen auswirken würde. Diese Experimente können im Unterricht gemeinsam besprochen und reflektiert werden, indem die Lehrkraft die Darstellungen im Spiel mit Bezug zu zusätzlichen wissenschaftlichen Quellen kontextualisiert.

Begleitet werden die Experimente durch die jeweils relevanten physikalischen Formeln, wie sie auch im Unterricht zu Einsatz kommen. Auf optionalen Informationstafeln werden dazu weiterführende Erklärungen bereitgestellt und zentrale physikalische Größen wie die Erdbeschleunigung eingeführt. Diese sind für den Unterricht entsprechend voll anschlussfähig und können für den weiteren Verlauf der Einheit für Transferaufgaben herangezogen werden. Als auflockernde, spielerische Anwendungsaufgaben kommt in Level 5 und 6 auch jeweils ein Minispiel zum Einsatz, das die entsprechenden Gesetzmäßigkeiten als Spielmechanik veranschaulicht. In Level 5, das sich mit dem Einfluss unterschiedlich starker Gravitationskräfte auf die Sprunghöhe von Astronaut*innen auseinandersetzt, muss etwa die Gravitationskraft auf verschiedenen Planeten zum Bestehen eines kleinen Jump ’n’ Runs passend eingesetzt werden, um genau richtig springen zu können. Die Minispiele sind jedoch optional und können je nach verfügbarer Zeit und Zielsetzung einfach übersprungen werden.