Praktiska inslag i fysikundervisning spelar en betydande roll för elevernas lärande. Praktiska undersökande och utforskande arbetssätt gynnar elevernas kunskapsutveckling och deras uppfattning kring nya begrepp. I skolan och särskilt under gymnasiet börjar eleverna gradvis att utveckla och praktisera sitt lärande och använda sin observations- och analysförmåga för att dra slutsatser. Genom vetenskaplig och teknisk utveckling av exempelvis datorsimuleringsteknik har möjligheter att använda animeringar och interaktiva simuleringar uppkommit för att användas i utbildningssammanhang. I detta examensarbete undersöker vi två olika labborativa läraktiviteter inom fysikundervisning. Labborativa läraktiviteter utgörs dels av laboration med traditionell fysisk utrustning, dels av laboration med digitala PhET (Physics Education Technology) datorsimuleringar. Det område inom fysikundervisningen som omfattas i studien är elevernas möjlighet att utveckla konceptuella uppfattningar och förståelse om parallellkopplade elektriska kretsar. I denna fallstudie har vi följt 40 niondeklassare som vi slumpmässigt delat upp i två kontrollgrupper. 20 elever har arbetat med en traditionell laboration med fysiskt lärmaterial i form av olika elektriska kretskomponenter som ska kopplas ihop medan de andra övriga 20 eleverna har arbetat med en laboration med användning av ett digitalt verktyg i form av Circuit Construction Kit: DC-Lab i- PhET-datorsimuleringsmiljön. Undersökningen handlar om att utforska likheter och skillnader i elevernas upplevelser och uppfattningar av begreppet parallellkopplade elektriska kretsar i de två olika labborativa läraktiviteterna, samt att utforska vilka missuppfattningar som kan uppstå hos eleverna efter att ha deltagit i de två olika labborativa läraktiviteterna. Data utgörs av elevernas svar som fritexter till enkätfrågor efter genomförandet av laborationerna, vilket avspeglar elevernas upplevelser och uppfattningar av begreppet parallellkopplade elektriska kretsar i de två olika labborativa läraktiviteterna. I denna fallstudie används en deduktiv tematisk analysmetod för att identifiera likheter och skillnader i elevernas upplevelser och uppfattningar av den parallellkopplade elektriska kretsen under de två laborativa läraktiviteterna, samt att undersöka vilken laborativ läraktivitet som gynnar elevernas uppfattning av den parallellkopplade elektriska kretsen och deras lärande. Teoretiskt ramverk för analysen baseras på en del av Ingerman m.fl. (2007) kategorisystem. Resultatet av vår studie indikerar att en del av eleverna upplevde och tolkade den parallellkopplade elektriska kretsen på olika sätt under de laborativa läraktiviteterna. En del av eleverna som arbetade med traditionell fysisk utrustning missuppfattade hur den parallellkopplade elektriska kretsen fungerade, medan elever som använde CCK-PhET-simuleringsverktyget uppvisade en högre grad av förståelse om den parallellkopplade elektriska kretsen jämfört med elever som använde traditionell fysisk utrustning. Detta visar hur dessa två olika typer av laborationer kan påverka elevernas kunskapsutveckling och lärande. Resultaten av studien skulle kunna ge lärare inblick för att utforma undervisning som främjar elevernas kunskapsutveckling inom fysikundervisning. / Practical elements in physics education play a significant role in students' learning. Hands-on investigative and exploratory methods promote students' experiences and their understanding of various new concepts. In school, and especially during high school, students gradually develop and practice their learning and use their observational skills and analysis to draw conclusions. Through scientific and technological developments, such as computer simulation technology, opportunities arise to use animations and interactive simulations have emerged for use in educational contexts. In this thesis, we investigate two different lab-based learning activities in physics education. Lab-based learning activities consist of traditional physical equipment experimentation and digital PhET (Physics Education Technology) simulation-based experimentation. The area of physics education covered is students' ability to develop conceptual understandings of parall elelectrical circuits. In this case study, we followed 40 ninth-grade students whom we randomly divided into two control groups. Twenty students worked on a traditional laboratory experiment with physical learning materials consisting of different electrical circuit components that needed to be connected, while the other 20 students worked on a digital laboratory experiment using a Circuit Construction Kit: DC-Lab in the PhET simulation environment. The study aims to explore similarities and differences in students' experiences and perceptions of the concept of parallel electrical circuits in the two different lab-based learning activities, as well as to investigate any misconceptions that may arise in students after participating in the two different lab-based learning activities. Data consists of students' responses as free-text answers to survey questions after completing the experiments, reflecting students' experiences and perceptions of the concept of parallel electrical circuits in the two different lab-based learning activities. In this case study, we use a deductive thematic analysis method to identify similarities and differences in students' experiences and perceptions of the parallel electrical circuit during the two lab-based learning activities, as well as to investigate which lab-based learning activity benefits students' understanding of the parallel electrical circuit and their learning. The theoretical framework for analysis is based on a part of Ingerman et al.'s (2007) categorization system. The results of our study indicate that some students experienced and interpreted the parallel electrical circuit differently during the lab-based learning activities. Some students who worked with traditional physical equipment showed misconceptions about how the parallel electrical circuit worked, while students who used the CCK-PhET simulation tool demonstrated a higher level of understanding of the parallel electrical circuit compared to students who used traditional physical equipment. This shows how the two different types of lab-based learning activities can affect students' knowledge development and learning. The results of the study could provide teachers with input to design teaching that promotes students' knowledge development in physics education.

Die motorischen Fähigkeiten humanoider Roboter werden häufig von antriebsbedingten Nichtlinearitäten und Reibungseffekten negativ beeinflusst. Zur deren Kompensation werden üblicherweise modellbasierte Regelkreise genutzt, die i.d.R. von einer hochfrequenten Signalverarbeitung und mehreren Sensorqualitäten abhängen. Entgegen solch modellbasierten Techniken werden in der vorliegenden Arbeit modellfreie Steuerungsmethoden auf Basis parallel gekoppelter Antriebe entwickelt. Zur Entwicklung und Untersuchung dieser Steuerungsmethoden wird nach der von Pfeifer in seinem Werk “How the body shapes the way we think” beschriebenen synthetischen Methodik vorgegangen. Entgegen modellbasierten Untersuchungen auf Basis von Simulationen stehen bei der synthetischen Methodik empirische Untersuchungen am realen System im Vordergrund. Als Ausgangspunkt dienen konventionelle elektromechanische Antriebe mit deren bekannten leistungseinschränkenden Nichtlinearitäten und Reibungseffekten. Durch die parallele Kopplung mehrerer Antriebe an einem einzelnen Gelenk wird das Spektrum der Steuerungsmöglichkeiten deutlich erweitert. Es zeigt sich, dass (1) durch eine konstante antagonistische Vorspannung das Arbeitsverhalten von konventionellen Proportionalreglern optimiert werden kann, (2) durch dynamische asymmetrische Änderung der Vorspannung Nichtlinearitäten bei niedrigen Geschwindigkeiten ausgeglichen werden können und (3) getriebebedingte Reibungseffekte mit einer phasenverschobenen Pulsmodulation der Steuersignale kompensiert werden können. Weiterhin wird gezeigt, wie die erarbeiteten Steuerungsmethoden auf beliebig viele parallel gekoppelte Antriebe übertragen werden können. Für den praktischen Einsatz der Steuerungsmethoden werden diese in einer hybriden Steuerung zusammengeführt. Diese wird durch eine weitere Funktion, den Energiesparmodus beim Halten statischer Positionen, ergänzt und am humanoiden Roboter Myon implementiert und experimentell evaluiert. / Motor functions of humanoid robots are often negatively influenced by nonlinearities and friction effects of the actuators. The popular means of compensation are control circuits based on modelling, which rely on powerful HF Signal processing and various sensor qualities. In contrast, this thesis develops non-modelling control methods based on parallel coupled actuators. Development and exploration of these control methods follow Pfeifer’s synthetic methodology as described in his work “How the body shapes the way we think”. In contrast to the analysis based on emulation as used in modelling, the synthetic methodology focuses rather on empirical tests within the real system. The present work explores control methods for parallel coupled actuators for use in robot points. It starts from conventional electromechanical actuators with their known power limiting nonlinearities and frictional effects. Linking several parallel coupled actuators to a single joint significantly expands the spectrum of control capabilities. Using two parallel coupled actuators as an example, it is examined to which extent undesirable properties of single actuators can be compensated. The results show that (1) the Performance of conventional proportional controllers can be optimized by a constant antagonistic bias voltage, (2) nonlinearities at low velocities can be balanced out by a dynamic asymmetrical adjustment of the bias, and that (3) gear related frictional effects can be compensated by a phase shifted pulse modulation of the control signals. In addition, it is shown how the developed control methods can be applied to a random number of parallel coupled actuators. For practical use, the various control methods are combined in a hybrid control, which is supplemented by an energy saving mode when maintaining static positions. The hybrid control is being implemented into the humanoid robot Myon and evaluated by experiment.