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

5 Entwicklung eines Gesamtkonzeptes zur Kinematik und Dynamik 109
dert, die Versuche nur als Veranschaulichung der Grundgleichung der Mechanik vorzustellen
(Kuhn, 2001, S. 219).
Perfekte logische Sauberkeit und ein streng logischer Aufbau ist im Physikunterricht nicht von
höchster Wichtigkeit. So wie NEWTON von Kraft als physikalische Realität ausgeht, werden deshalb
auch in diesem Konzept für die elfte Klasse zunächst (ohne auf eine Definition einzugehen) Kräfte
als bekannte, physikalische Realitäten, die mit Kraftmessern gemessen werden, angenommen und
der Zusammenhang mit der Beschleunigung entdeckt. Später wird den Schülern dann mitgeteilt,
� �
dass die Gleichung m⋅
a = ΣF
in der Physik als Definition von Kraft verwendet wird und genau das
als Kraft bezeichnet wird, was auf der rechten Seite berücksichtigt werden muss – aber nichts anderes.
Damit ist klar, dass sich die Definition in Übereinstimmung zumindest mit dem Kraftbegriff der
Statik und dem bisher im Physikunterricht verwendeten Kraftbegriff befindet. Es wird darauf hingewiesen,
dass Kraft so in der achten Klasse definiert wurde und deshalb kein experimentell beweisbares
Gesetz vorliegt, wobei aber die Frage nach Definition oder Gesetz Schüler kaum interessiert.
Zu bedenken ist, dass es für Schüler viel motivierender ist, einen Zusammenhang im Experiment
zu entdecken als sich nur Beispiele zu einer Definitionsgleichung anzuschauen. Schließlich ist
es auch einfacher, Lehrer zum Unterrichten nach diesem Konzept zu überzeugen, wenn sie in diesem
eigentlich unwichtigen Punkt nicht völlig umdenken müssen.
5.3.4.2 Erarbeitung des zweiten newtonschen Gesetzes
Experimente spielen im Physikunterricht seit langem eine bedeutende Rolle. Ein wichtiger Grund
dafür ist, dass Schüler viele konkrete Situationen kennen lernen sollen, in denen wichtige physikalische
Konzepte verdeutlicht, wieder erkannt, zur Erklärung angewandt oder sogar erschlossen werden
können. Dazu ist es nötig, eine größere Anzahl von Experimenten zu unterschiedlichen Situationen
durchzuführen. Dabei sehen Schüler außerdem die Tragfähigkeit und die Reichweite von
Konzepten und Gesetzmäßigkeiten, was eine Basis schafft, evtl. auch inadäquate Vorstellungen zu
ändern. Die Anwendung der gewonnenen Erkenntnisse in immer wieder neuen Situationen hilft
dem Schüler, selbst ein angemessenes mentales Modell zu entwickeln und nicht beim Lernen einzelner
Wissenselemente oder sogar nur bei Formeln stehen zu bleiben. Natürlich kostet es Zeit, viele
Experimente quantitativ mit herkömmlicher Messtechnik durchzuführen. Deshalb ist es sinnvoll,
nachdem Schüler die Bedeutung des Messens, Auswertens und Zeichnens durch eigenes Tun erfahren
haben, diese Arbeiten durch den Einsatz des Rechners zu automatisieren. Dann ist es möglich,
die aufbereiteten Messergebnisse von Versuchsvarianten sofort zur Verfügung zu haben, um ihre
Aufbereitung unmittelbar zu diskutieren und zu interpretieren sowie auch spontan auf Schülervorschläge
für Versuchsänderungen eingehen zu können.
Zur experimentellen Bestätigung der Aussage, dass die äußere Kraft F � , die an einem Körper an-
greift, eine zu F � proportionale Beschleunigung a � bewirkt, werden herkömmlicherweise eindimensionale
Beschleunigungsversuche mit konstanten äußeren Kräften durchgeführt, in denen aus Zeit-
Weg- oder Zeit-Geschwindigkeits-Messung die Beschleunigung berechnet wird. Mit dem Computer
kann man statt vieler Einzelmessungen in einem einzigen Versuchsablauf viele Messdaten erheben