Dresden 2026 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 26: Poster – Hochschuldidaktik

DD 26.3: Poster

Dienstag, 10. März 2026, 14:00–16:00, P5

Modellierung von Blickbewegungen bei der Beurteilung der Divergenz von Vektorfeldern — •Niklas Weiß, Larissa Hahn, Pascal Klein und Stefan Klumpp — Universität Göttingen, Institut für Dynamik komplexer Systeme

Formeldarstellungen visuell zu interpretieren ist eine grundlegende Komponente des Verständnisses von mathematischen und physikalischen Konzepten. Diese Übersetzungsleistung wird bei der Beurteilung der Divergenz zweidimensionaler Vektorfelder relevant. Bei einer Eye-Tracking Studien mit 141 Studienanfängern (Klein et al. 2021) wurde gezeigt, dass systematische Augenbewegungen in horizontale und vertikale Richtung bei der Lösung solcher Probleme ein korrektes Vorgehen andeuten. Auf diesen Beobachtungen aufbauend wurde aus den Sakkadenbewegungen ein Modell entwickelt, welches Augenbewegungen durch eine symbolische Dynamik repräsentiert und mit dem diese als diskreter Markov-Prozess simuliert werden können. Der Vergleich von Beobachtung und Simulation zeigt, dass sich wiederholende horizontale und vertikale Sakkaden in den Beobachtungen überrepräsentiert sind, und legt nahe, dass diese die korrekte Beurteilung der Divergenz unterstützen. Mit diesen Erkenntnissen wurde mit Machine-Learning ein Algorithmus trainiert, der anhand des Sakkaden-Modells die Antwort der Probanden mehrheitlich vorhersagen kann.

Keywords: Eye-Tracking; Studienanfänger; Divergenz von Vektorfeldern; Symbolische Dynamik; Machine-Learning