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

98 5 Entwicklung eines Gesamtkonzeptes zur Kinematik und Dynamik
Unterrichtsstunden benötigt. Für die anschließende Herleitung der eindimensionalen Bewegungsfunktionen,
für das quantitative Rechnen damit und für eine Verkehrserziehung durch Behandlung
von Bremswegen und Überholvorgängen wurden nochmals fünf Unterrichtsstunden verwendet.
5.3.3 Verschiedene Realisierungsmöglichkeiten zur Kinematik
Bei der Analyse von zweidimensionalen Bewegungen wird man sicher nicht damit zufrieden sein,
nur erfundene und auf Tafel oder Papier gezeichnete zweidimensionale Bewegungen zu betrachten.
Man möchte im Physikunterricht auch reale zweidimensionale Bewegungen messen und untersuchen
können. Dazu gibt es verschiedene Möglichkeiten.
5.3.3.1 Messung mit Maus oder Graphiktableau
Eine normale PC-Maus ist ein leistungsfähiges, präzises und günstiges Messgerät zur Erfassung
zweidimensionaler Bewegungen. In PAKMA gibt es zwei Realisierungsmöglichkeiten: 1. Die von
einer von Windows erkannten Maus gesendeten Daten werden vom Windows-Maustreiber bearbeitet
und von PAKMA übernommen (siehe Anhang Kapitel 11.1.1.1). 2. Eine in der Systemsteuerung
abgemeldete oder erst nach Systemstart angemeldete serielle Maus kann von PAKMA als serielles
Messgerät ausgelesen werden (siehe Anhang Kapitel 11.1.1.3). Im Unterricht wurde stets die erste
Variante gewählt, da man nur eine Maus zur Bedienung und zur Messung braucht (Beispiele siehe
Abb. 5.1 – 5.4).
Statt einer PC-Maus kann auch ein Graphiktableau verwendet werden (Wilhelm, Koch, 2004, S.
36). Während man bei der Maus darauf achten muss, dass sie nicht verdreht wird, also immer in die
gleiche Richtung ausgerichtet ist, hat man beim Graphiktableau nicht dieses Problem (siehe Anhang
Kapitel 11.1.1.2).
Wenn die Bewegung von einer geeigneten Software, z.B. mit PAKMA 2002, aufgenommen wird
sowie alle gewünschten Vektoren sofort konstruiert und dargestellt werden (siehe Abb. 5.4), spart
man Zeit, die man für weitere Versuche nutzen kann. Für eine schriftliche Übung kann man aber
auch nur die Bahnkurve mit Zeitmarken erstellen und ausdrucken, so dass die Schüler selbst die
Vektoren konstruieren müssen.
Mit allen drei Varianten sind nicht nur Demonstrationsexperimente, sondern auch Schülerübungen
im Computerraum möglich (Reusch, Gößwein, Kahmann, Heuer, 2000a, S. 270 f.). Die Messung
mit Maus oder Graphiktableau hat entscheidende Vorteile gegenüber den anderen Varianten (Kapitel
5.3.3.2 bis 5.3.3.4): Die Schüler können - falls gewünscht - die Geschwindigkeits- und insbesondere
Beschleunigungspfeile sofort gleichzeitig mit der Bewegung der eigenen Hand sehen und Zusammenhänge
zwischen der Bewegung und der Darstellung herstellen. Es kann versucht werden,
bestimmte Bewegungen zu erzeugen und wenn das Ergebnis nicht dem Wunsch entspricht, kann die
Messung sofort wiederholt werden. Man gewinnt dadurch Unterrichtszeit, dass man nicht jedes Mal
selbst die Geschwindigkeits- und insbesondere Beschleunigungspfeile zeichnen muss, sondern dies
von der Software übernommen wird.