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

126 5 Entwicklung eines Gesamtkonzeptes zur Kinematik und Dynamik
le, d.h. ein Sensor-Cassy nötig). Außerdem gibt es von Leybold keine Laufräder mit so hoher Ortsauflösung.
Deshalb wurden verschiedene Hardware-Alternativen für PAKMA getestet. Attraktive quantitative
Versuche zur eindimensionalen Kinematik und Dynamik kann man auch mit der simplen PC-Maus
und mit PAKMA durchführen. Mit einer Maus ist die Messung einer eindimensionalen Bewegung
möglich (siehe Anhang Kapitel 11.1.3.1). Zu bedenken ist auch, dass in der Maus eine kleine Reibung
vorliegt, die bei idealem Aufbau ca. 0,01 N beträgt.
Zum Messen von zwei eindimensionalen Bewegungen können zwei identische PC-Mäuse verwendet
werden (siehe Anhang Kapitel 11.1.3.2). Alle Abbildungen der Versuche im Kapitel 5.3.5 wurden
mit einem Laptop mit Windows XP und PAKMA 2002+ und zwei Mäusen als ein serielles
Messgerät aufgenommen. Im Gegensatz zur Messung einer einzigen eindimensionalen Bewegung
sind hier mehr Umbauarbeiten nötig (siehe Anhang Kapitel 11.1.3.2).
Eine sehr schöne, wenn auch nicht billige Lösung zur Aufnahme von Stoßversuchen erhält man mit
VideoCom von Leybold Didactic. Mit dieser CCD-Kamera ist eine hochauflösende berührungsfreie
Bewegungsaufnahme möglich (Auflösung: max. 80 Bilder/Sekunde, 0,25 mm bei 1 m registrierbare
Weglänge). In der Software „VideoCom Bewegungen“ können die Messwerte außer in Graphen
und Tabellen auch mit Marken auf einer Skala dargestellt werden, nicht aber als Pfeile. Allerdings
ist es nicht möglich, gleichzeitig nur den F(t)-Graphen und eine Zeigerdarstellung für den Ort anzuzeigen.
Außerdem kann man keine Reproduktion der Messung (in Echtzeit oder verlangsamt) zeigen.
Im Gegensatz zu anderen Messwerterfassungssystemen können aber auch mehr als zwei Objekte
verfolgt werden. Insgesamt gesehen bietet die Maus als serielles Messgerät also das beste
Preis-Leistungs-Verhältnis.
5.4 Unterrichtsstrategien
Eine Veränderung von Vorstellungen von Schülern von der Alltagsvorstellung hin zu einer physikalischen
Vorstellung kann man als Konzeptwechsel beschreiben (siehe Kapitel 2.1.6). Gemeint ist
hiermit auch der Aufbau paralleler 'wissenschaftlicher' Denkstrukturen neben den weiter bestehenden
Alltagsstrukturen, wobei im Sinne eines bewussten Nebeneinanders auch mitgelernt werden
muss, wann welche Begriffe und Strukturen angemessen sind (Niedderer, 1988, S. 88). Ein solches
nicht-unberührtes, bewusstes Nebeneinander schließt eine Kompartmentalisierung des Wissens aus.
In der didaktischen Literatur der letzten 15 Jahre gibt es recht unterschiedliche Vorschläge, wie im
Unterricht ein Konzeptwechsel zu erreichen ist. (Einen kurzen, kommentierten Überblick gibt z.B.
WODZINSKI, 1996, S. 23 ff.). DUIT unterscheidet dabei zwei grundlegende Möglichkeiten (Duit,
1993b, S. 191; Duit, 1996, S. 148; Villani, 1992, S. 228 ff.):
1. Konfliktstrategien, die einen kognitiven Konflikt zwischen Schülervorstellungen und physikalischer
Sichtweise erzeugen und dann versuchen, diesen aufzulösen. Der Lehrer beginnt hier mit
Aspekten der physikalischen Vorstellungen, die sich von den Alltagsvorstellungen deutlich unterscheiden,
und versucht bei den Schülern kognitive Konflikte zu erzeugen. Der Lernende soll
bei Experimenten eine deutliche Diskrepanz zwischen seinen Vorhersagen aufgrund seiner Vorstellung
und dem tatsächlich eingetretenen Ergebnis sehen. „Dies ist ein diskontinuierlicher Weg,