Konzeption und Evaluation eines Kinematik/Dynamik-Lehrgangs zur ...

96 5 Entwicklung eines Gesamtkonzeptes zur Kinematik und Dynamik
schriebene Vorgehen ermöglicht diverse
qualitative Aufgaben. Eine solche qualitative
Aufgabe zum Beschleunigungsbegriff
ist in Abb. 5.7 zu sehen, bei der die
Richtung des Beschleunigungsvektors angegeben
werden soll. Umgekehrt kann Abb. 5.8: Eine weitere qualitative Aufgabe
man auch die Bewegungsrichtung und
Beschleunigungsvektoren vorgegeben und eine Beschreibung der Bewegung verlangen (siehe Abb.
5.8).
In dem hier entworfenen Konzept wird die Beschleunigung erst qualitativ an einer zweidimensionalen
Bewegung eingeführt und analysiert. Dann werden diverse qualitative Aufgaben zur Beschleunigung
behandelt, die auf Kosten quantitativer Aufgaben durchgeführt werden. Erst jetzt nach
der Festigung des Begriffs werden die Bewegungsfunktionen für den Spezialfall einer geradlinigen
Bewegung mit konstanter Beschleunigung behandelt und einige quantitative Aufgaben dazu gelöst.
Bei diesen Aufgaben sollte - wo immer möglich - die zurückgelegte Weglänge bzw. der Ort als
Fläche unter dem t-v-Graphen berechnet werden. Das ist ein einfaches und vor allem allgemeingültiges
Verfahren, während die Bewegungsfunktionen nur für besondere Spezialfälle gelten. Die
ausführliche, quantitative Behandlung vieler anspruchsvoller Aufgaben zum Überholvorgang ist in
diesem Unterrichtskonzept nicht vorgesehen, da die Unterrichtszeit zum Aufbau qualitativen
Verständnisses gebraucht wird. Aufgrund der verkehrserzieherischen Relevanz wird ein einfaches
Beispiel behandelt.
Da die Vorstellungen der Schüler den physikalischen Vorstellungen i.A. widersprechen, genügt es
nicht, sich nur anzuhören, wie es die Physik sieht. Man muss sich intensiv damit auseinandersetzen
und Erfahrungen damit sammeln. Deshalb sind hier Schülerübungen besonders hilfreich. Der in
diesem Kapitel beschriebene Unterrichtsgang ist zwar im normalen Klassenunterricht möglich.
Noch effizienter ist es aber, wenn die Schüler im Computerraum selbst Experimente mit der Maus
zur zweidimensionalen Bewegung durchführen, was leicht realisierbar ist (Reusch, Gößwein, Kahmann,
Heuer, 2000a, S. 270 f.). Dabei können alle zur Erarbeitung der Begriffe und Zusammenhänge
genutzten Messprogramme (z.B. Abb. 5.1 bis 5.4) von den Schülern erneut verwendet werden.
Außerdem stehen noch zwei PAKMA-Simulationen zur Verfügung, die bewusst auf die Spielbegeisterung
(Computerspiele mit Wettbewerbscharakter) der Schüler bauen, um auf diese Weise eine
intensive Auseinandersetzung mit dem Thema zu erreichen. Man wird bei diesen Beispielen nämlich
feststellen, dass Probieren nicht zum Ziel führt, sondern dass man sich von der Physik her
Problemlösestrategien überlegen muss. Im einen Simulationsprogramm geht es noch einmal um das
Verständnis der Beschleunigung. Eine Rakete soll innerhalb von 60 Sekunden auf der Mondoberfläche
mit einem Geschwindigkeitsbetrag von weniger als 10 m/s landen und zur Veränderung der
Geschwindigkeit steht im Simulationsprogramm der Schieber „Beschleunigung“ zur Verfügung.
Hier wird sehr schnell deutlich, ob die Schüler meinen, über den Schieber „Beschleunigung“ direkt
die Geschwindigkeit vorgeben zu können oder ob ihnen die Bedeutung der Beschleunigung als Geschwindigkeitsänderung
klar ist. Intuitiv wird häufig als erstes der Schieber „Beschleunigung“ wie