Special relativity is an area of physics that is abstract and consists of concepts and effects that is hard to link to everyday experience. From a learning perspective, that is problematic as we form new knowledge by linking it to old experiences. One approach to experience a relativistic environment is through computer simulations. MIT game lab has developed the game “A Slower Speed of Light” where the user slows down the speed of light in discrete steps. That allows the user to experience what the surroundings would look like if we were traveling at a relativistic speed. As the user does that, he/she will experience that certain visual effects do not appear as the course literature describes it. In this project, we study how visual effects of special relativity are perceived by students by letting them play the game and solve an assignment. In the assignment, there was one problem where they were instructed to identify two relativistic effects and describe the physics behind them. The project aims to find an answer to what students while playing the game think they see and how they relate the visual effects to quantities arrived by applying the Lorentz transformation. The project also investigates whether the game can be used productively in teaching. The findings of project show that it is easier for students to describe visual effects where observation match with what the students actually see. We have also found that the students' perception of visual effects is that they are consistent with the predictions of the Lorentz transformation as they try to force their observations onto the theory. That despite the fact that the game clearly shows that it is not the case. The game can be used productively by a teacher when lecturing e.g. relativistic optics. / Speciell relativitetsteori är ett område inom fysiken som är abstrakt och består av begrepp och effekter som är svåra att länka till vardagslivet. Från ett lärandeperspektiv blir det problematiskt då vi bildar ny kunskap genom att länka det till gamla erfarenheter. Ett sätt att få uppleva en relativistisk miljö är genom datorsimuleringar. MIT game lab har utvecklat spelet “A Slower Speed of Light” där användaren stegvis saktar ner ljusets hastighet. Detta gör det möjligt för användaren att uppleva hur omgivningen skulle se ut om vi färdades i en relativistisk hastighet. När användaren färdas relativistiskt kommer han/hon uppleva att vissa visuella effekter inte stämmer överens med beskrivningar från kurslitteratur. I detta projekt studerar vi hur visuella effekter av den speciella relativitetsteorin uppfattas av studenter genom att låta dem spela spelet och lösa en inlämningsuppgift. I inlämningsuppgiften fanns ett problem där de skulle identifiera två relativistiska effekter och beskriva fysiken bakom dessa. Projektet försöker att besvara vilka effekter studenter tror att de ser när de spelar spelet men också hur de relaterar de visuella effekterna till värden som förutsägs genom Lorentz transformationen. Projektet undersöker också om spelet kan användas produktivt i undervisning. Projektets observationer visar att studenterna har lättare att beskriva visuella effekter där observation stämmer överens med vad studenterna faktiskt ser. Vi har ocksånoterat att studenternas föreställning om visuella effekter är att de stämmer överens med Lorentztransformationens förutsägelser då de försöker tvinga sina observationer att överensstämma med teorin trots att spelet tydligt visar att det inte är fallet. Spelet kan användas produktivt av en lärare vid föreläsning av t.ex. relativistisk optik.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-413670 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Ringstam, Andreas |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för fysik och astronomi, Fysikens Didaktik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | FYSAST ; FYSPROJ1188 |
Page generated in 0.0025 seconds