Fellow-Klasse 2022-2023 Prof. Dr. Wolfram Pernice
Arbeitsvorhaben am Marsilius-Kolleg
Mix and Match?! Chancen und Herausforderungen von Mixed-Reality Lehr-Lernumgebungen
Technologieunterstütztes Lernen kann Realität und virtuelle Welt in Mixed-Reality Lehr-Lernumgebungen (MRLL) verbinden. Mit diesem hoch innovativen, zukunftsorientierten Ansatz werden Lerninhalte auf neue Art erfahrbar. Unser Arbeitsvorhaben untersucht den Einsatz von MRLL im Vergleich zu „klassischen“ Lehr-Lernumgebungen im Rahmen des Fortgeschrittenenpraktikums in der Physik. Konkret im Themengebiet der Quantenphysik, da hier die abstrakte Formulierung nicht direkt beobachtbarer Größen eine zentrale Rolle bei der Modellierung der Messungen spielt. MRLL stellen besondere Anforderungen an die Lehrenden (z.B. adaptive Gestaltung der Lernumgebung) und die Lernenden (z.B. selbstreguliertes Lernen) und adressieren grundlegende Fragestellungen der Bildungswissenschaft. Das Arbeitsvorhaben basiert auf der Kooperation von Physik und Bildungswissenschaft. Im ersten Schritt wird die MRLL entwickelt und mit wenigen Studierenden erprobt. Danach folgt eine Optimierung unter inhaltlichen und bildungswissenschaftlichen Gesichtspunkten. Im dritten Schritt erfolgt die Erprobung der MRLL im Rahmen einer quasi-experimentellen Studie mit Treatment-Kontrollgruppe („klassische“ Lehrveranstaltung). Die Lernumgebungen werden in Bezug auf Reaktion (Qualität der Lernumgebung / Usability), Lernen, Verhalten und Resultate bei Lehrenden und Lernenden verglichen. Zur Datenerhebung werden Fragebögen und Interviews eingesetzt. Abschließend erfolgt die Ableitung von Implikationen für die universitäre Lehre.
FORSCHUNGSGEBIETE
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Nanophotonik
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Quantenoptik
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Neuromorphes Rechnen
Lebenslauf
- 2021 – Professor (W3), Kirchhoff-Institut für Physik, Universität Heidelberg
- 2015 – 2021 Professor (W3), Physikalisches Institut, WWU Münster
- 2011 – 2015 Emmy-Noether Nachwuchsgruppenleiter, KIT
- 2008 – 2011 Feodor-Lynen Fellow der Alexander von Humboldt Stiftung, Dept. of Electrical Engineering, Yale University (USA)
- 2004 – 2007 DPhil, Electrical Engineering, University of Oxford (GB)
- 1998 – 2004 Diplom in Mikrosystemtechnik, Universität Freiburg
- 2001 – 2002 Auslandsstudium Informatik, Indiana University, Bloomington (USA)
Ausgewählte Publikationen
Table
C. Kaspar, B. J. Ravoo, W. G. van der Wiel, S. V. Wegner and W.H.P. Pernice, “The rise of intelligent matter”, Nature 594, 345 (2021). |
J. Feldmann, N. Youngblood, M. Karpov, H. Gehring, X. Li, M. Stappers, M. Le Gallo, X. Fu, A. Lukashchuk, A. S. Raja, J. Liu, C. D. Wright, A. Sebastian, T. Kippenberg, and W.H.P. Pernice, and H. Bhaskaran, “Parallel convolutional processing using an integrated photonic tensor core”, Nature 589, 52 (2021). |
B.J. Shastri, A.N. Tait, T. Ferreira de Lima, W.H.P. Pernice, H. Bhaskaran, C.D. Wright and Paul R. Prucnal, “Photonics for artificial intelligence and neuromorphic computing”, Nature Photonics 15, 102 (2021). |
A. Eshari, W.H.P. Pernice, K. Srinivasan, O. Benson and V. Zwiller, “Hybrid integrated quantum photonic circuits”, Nature Photonics 14, 285 (2020). |
J. Feldmann, N. Youngblood, C.D. Wright, H. Bhaskaran, and W.H.P. Pernice, “All-optical spiking neurosynaptic networks with self-learning capabilities”, Nature 8, 1256 (2019). |
X. He, H. Htoon, S.K. Doorn, W.H.P. Pernice, F. Pyatkov, R. Krupke, A. Jeantet, Y. Chassagneux and C. Voisin, “Carbon nanotubes as emerging quantum-light sources”, Nature Materials 17, 663 (2018). |
F. Pyatkov, V. Fütterling, S. Khasminskaya, B.S. Flavel, F. Hennrich, T. Scherer, D. Wang, M. Kappes, R. Krupke and W.H.P. Pernice, “Cavity-enhanced light emission from electrically driven carbon nanotubes”, Nature Photonics 10, 424 (2016). |
S. Khasminskaya, F. Pyatkov, K. Słowik, S. Ferrari, O. Kahl, V. Kovalyuk, P. Rath, A. Vetter, F. Hennrich, M. M. Kappes, G. Gol'tsman, A. Korneev, C. Rockstuhl, R. Krupke and W.H.P. Pernice, “Fully integrated quantum photonic circuit with an electrically driven light source”, Nature Photonics 10, 727 (2016). |
C. Ríos, M. Stegmaier, P. Hosseini, D. Wang, T. Scherer, C.D. Wright, H. Bhaskaran, W.H.P. Pernice, „Integrated all-photonic nonvolatile multi-level memory“, Nature Photonics 9, 725 (2015). |
M. Li, W.H.P. Pernice, C. Xiong, T. Baehr-Jones, M. Hochberg, H.X. Tang, “Harnessing optical forces in integrated photonic circuits.”, Nature 456, 480 (2008). |
KONTAKT
Prof. Dr. wolfram Pernice
Fakultät für Physik und Astronomie
Kirchhoff-Institut für Physik
Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
E-Mail: wolfram.pernice@kip.uni-heidelberg.de