Im Rahmen der Diplomarbeit wurde nach einem zeitgemäßen Umgang von direkter sinnlicher Erfahrung und deren Erweiterungsmöglichkeiten durch informationsverarbeitende Technologien gesucht. Dabei wurde eine Schnittstelle zwischen zunehmend komplexen und umfassenden computergestützten Entwurfswerkzeugen und der Ebene direkter spielerischer und experimenteller Konstruktion definiert. So wird in dem Entwurf HOOK* Medienkompetenz und das Verständnis abstrakter Zusammenhänge auf der Basis individueller Erlebnisse mit Objekten der realen Welt ermöglicht.
Die Arbeit zitiert dabei unter anderem den Philosoph und Psychologen Jean Piaget, der die Ausbildung von logischen Strukturen, gewonnen aus der spielerischen und explorativen Auseinandersetzung mit der Umwelt, im kindlichen Denken untersucht hat. So wird im kindlichen Spiel ein Erfahrungswissen erworben, das sich oftmals weder in Worte fassen lässt noch durch abstrakte formale oder logische Sätze zugänglich wird. Wenn etwa der Staudamm, errichtet, um den Fluss auf ganzer Breite aufzustauen, bricht, noch ehe er zu einem Drittel mit Wasser gefüllt ist oder das Baumhaus unter Belastung nachgibt, lernen wir aus der aufmerksamen Beobachtung ohne die notwendigen Gesetze der Physik zu kennen. Vielmehr wird aus der Erfahrung ein Wissen generiert, das, so Piaget, die Grundlage eines logisch abstrakten Verständnisses bildet.
Hierzu wurde das Konzept der »kommunizierenden Struktur« erarbeitet, welche die in ihr wirkenden Kräfte visualisiert, und exemplarisch auf das Themenfeld Statik angewendet. Mit HOOK wurde das System in einen Funktionsprototyp umgesetzt und mögliche Interaktionsweisen evaluiert. So ist es möglich statische wie dynamische Belastungen zu erfahren, aufzuzeichnen und anschließend differenzierte zu analysieren. Die Größe wurde so gewählt, dass ein aktives Testen der Konstruktion, etwa durch Betreten, möglich ist. Zentrale Elemente sind die Knotenpunkte, welche die wirkenden Zug und Druckkräfte darstellen sowie als konstruktive Rahmenelemente fungieren.
Das umgesetzte Konzept ist für Workshops und Proektarbeiten in Schulen, Museen und Bildungseinrichtungen gedacht, wo das Thema Statik in Gruppen spielerisch erlebt wird. Abhängig von Vorwissen und Interesse wird den Jugendlichen so die Auseinandersetzung mit Statik auf unterschiedlichen Ebenen der Komplexität ermöglicht. In der direkten konstruktiven Auseinandersetzung, wo gemeinsam mit einfachen Mitteln Bauwerke errichtet werden und das Wirken statischer Kräfte unmittelbar erlebt werden kann. Genauer durch die Verwendung der Knoten, die eine differenzierte Darstellung und Untersuchung der Zug und Druckkräfte im Inneren der Konstruktion ermöglichen. Diese werden in Farbcodes übersetzt und durch RGBLeuchtdioden ausgeben. Von zentraler Bedeutung ist dabei die Möglichkeit unterschiedliche Baumaterialien zu nutzen und so im Kontext der Konstruktion auf ihre statischen Eigenschaften zu untersuchen. Indem die Knoten die Kräfte digital erfassen, definieren sie zudem eine Schnittstelle von der real räumlichen Konstruktion zur deren weiterführenden rechnergestützten Auswertung. So wird eine Schnittstelle zwischen der sinnlich haptischen Erfahrung und den abstrakten informationstechnischen Werkzeugen gelegt.
Aufbauend auf dem realisierten Grundkonzept wird das System zukünftig erweitert, um neben Zug und Druck auch Dehnung und Torsion erfassen zu können und in unterschiedlichen Konstruktionselementen (z.B. Flächentragwerken, Aussteifungselementen oder Verspannungen) erfahrbar zu machen. Im Rahmen dieser Erweiterung wird notwendig ein Modulset folgen, welches Konstruktionen im kleineren Maßstab erlaubt und so den Aufbau komplexer Strukturen ermöglicht. So soll neben der Möglichkeit Makrostrukturen wie Brücken, Türme oder Flächentragwerke aufzubauen besonders auch der differenzierte Blick in die Materialien und deren Mikrostrukturen ermöglicht werden.Analog zu den Untersuchungen der Biomechanik wird es durch handlichere Module möglich, statische Prinzipien, wie sie sich etwa in einem Blatt finden, vergrößert nachzubilden und zu untersuchen. So wird zudem der Bereich Leichtbau und adaptive Architektur als Betrachtungsgegenstand erschlossen. Gerade bei den komplexen Funktionsabhängigkeiten, die dort anzutreffen
sind, ermöglicht das Konzept der Visualisierung von Kräften und Abhängigkeiten in der Konstruktion einen intuitiven Zugang zu deren Wirkungsweisen.
Erweitert durch die Möglichkeit der digitalen Erfassung sind dem experimentellen und spielerischen Konstruieren von Kindern und Jugendlichen so Erfahrungen mit Objekten der realen Welt und fortschrittlichen digitalen Auswertungs und Konstruktionswerkzeugen möglich.
*Benannt nach dem englischen Mathematiker und Physiker Sir Robert Hooke (1635-1703), dessen Hookesches Gesetz von 1678 eine Grundlage der Statik bildet.