Konzeption mathematischer und physikalischer Animation mit “manim”

Visuelle Darstellungen physikalischer Inhalte sind überaus hilfreich in der Schul- und Hochschullehre. In diesem Kurs sollen Studierende der Physik (sowohl Mono-Studierende als auch Lehramtsstudierende) lernen, Animationen mit “manim” zu erstellen. Zum einen werden Herangehensweisen für das didaktische Konzipieren von Animationen vermittelt, zum anderen wird die praktische Umsetzung von der Skizze zum Bewegtbild gelehrt. Dabei können Studierende einen neuen Blickwinkel kennenlernen, um physikalische Phänomene zu betrachten.
Manim ist eine etabliertes Open-Source Python Modul für wissenschaftlich-didaktische Animationen. Geometrische Formen, Vektorfelder, Matrizen und Koordinatensysteme können mit intuitiv programmierbarem Code leicht mit physikalischen Formeln verbunden werden und physikalische Größen bleiben exakt (z.B. Zeitskalen, Größenverhältnisse, wirkende Kräfte, Symmetrien, etc.). Hier ein paar Video-Beispiele. Grundlegende Python-Vorkenntnisse sind erforderlich, können sich aber auch im ca. 4-stündigen Selbststudium vor dem Kurs selbst angeeignet werden (insbesondere Variablentypen, Funktionen, Schleifen, Listen, und numpy arrays). Materialien dazu werden im Stud.IP vor Kursbeginn bereitgestellt.
Lernziel sind Kompetenzen zur Abstraktion und ästhetischer Aufbereitung physikalischer Konzepte, eigenständiges Erstellen physikalischer Animationen und das Erlernen bzw. Erweitern grundlegender Python Kenntnisse. Mögliche Einsatzgebiete der erworbenen Fähigkeiten sind viefältig: das Erstellen wissenschaftlicher Animationen für Vorträge, das Konzipieren von Unterrichtsmaterialien für den Schulunterricht bzw. für Übungsgruppen an der Universität, sowie das Kreieren von Physik-Animationen für Social Media (z.B. “Physik im Advent”).

Impressionen aus dem Kurs im SoSe 2022:


1. Strahlengang vom Beamer, erstellt von Paul Weber


2. Planetenbahnen, erstellt von Lionel Morgenstern


3. Satz des Thales, erstellt von Yvonne Geppert


4. Winkelfunktionen, erstellt von Moritz Thiel


5. Feynman-Diagramm, erstellt von Merten Dahlkemper