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

158 6 Evaluation des Unterrichtskonzeptes
allen Schülern ist klar, wie die Geschwindigkeit und der Ort berechnet werden, und haben Probleme
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mit der kinematischen Kette a→v→x; sie wollen eine Gleichung wie s = a t eingeben.
Nur ein Lehrer hat seine Schüler in der Schule selbst im Computerraum Modelle erstellen lassen.
Die anderen Lehrer ließen Modelle nur gemeinsam im Klassenunterricht erstellen, da sie bei Schülerübungen
abgesehen vom Zeitproblem auch technische Probleme sahen. So scheiterte es in einer
Schule daran, dass man nicht verhindern kann, dass die Schüler während der Zeit im Computerraum
unerlaubt ins Internet gehen. Ein paar Lehrer haben die Software den Schülern mit nach Hause gegeben
und diese wurde von Schülern auch genutzt, woraus wiederum viele softwaretechnische
Rückfragen an die Lehrer entstanden. Die Probleme bei falschen Abläufen lagen im Unterricht häufig
bei falschen Vorzeichen für die Kräfte, unsinnigen Startwerten oder am bei neuen Modellen
standardmäßig eingestellten Eulerverfahren, das manchmal aber zu ungenau ist.
Zwei Referendarinnen nutzten die positiven Erfahrungen mit der Modellbildung und der verwendeten
Software PAKMA/VisEdit, um im Anschluss an das Forschungsprojekt zu einem weiteren
Thema eine Schriftliche Hausarbeit zum Zweiten Staatsexamen in jeweils einer der elften Klassen
zu schreiben. GIGLIOLA hat im Rahmen des Forschungsprojektes entsprechend den ausgegebenen
Unterrichtsmaterialien eine Modellbildung zum Wagen, der mit einer Zugmasse konstant beschleunigt
wird, eine zum Wagen, der mit einer fallenden Gliederkette beschleunigt wird, und eine zum
Barthschen Fallkegel durchgeführt. Nach der Behandlung der Erhaltungsgrößen und der Schwingungen
hat sie dann als Abschluss der newtonschen Mechanik eine Unterrichtseinheit „Trampolinspringen“
über insgesamt sieben Unterrichtsstunden durchgeführt (Gigliola, 2003), wobei dieser
Vorgang physikalisch äquivalent zum Wagen auf der schiefen Ebene mit reflektierender Feder ist,
der in den ausgegebenen Unterrichtsmaterialien zur Modellbildung vorgeschlagen wird 9 . Die Schüler
waren motiviert und interessiert dabei. Vor allem die Schüler, die an der Stunde in der Sporthalle
teilnahmen (4. Std.), waren vom Unterrichtskonzept bis zum Ende begeistert. Besonders lohnenswert
war die Diskussion (3. Std.), warum der Springer nicht sofort gebremst wurde, als er das Tuch
berührte (Betrag der Gewichtskraft noch größer als Betrag der Federkraft). Einige Schüler haben
auch selbst zu Hause mit der Software experimentiert.
THEISMANN hat im Rahmen des Forschungsprojektes ausführlich Modellbildung in einem Kurs in
Nordrhein-Westfalen eingesetzt (schiefe Ebene mit Reflexion am Ende und mit Reibung, Fallbewegung
ohne und mit Luftreibung), wobei die Schüler auch eigenständig modellierten. Insbesondere
die Darstellungen mit Vektorpfeilen wurden von ihr sehr geschätzt. Für ihre Schriftliche Hausarbeit
9 Zunächst sollten die Schüler ihre Vorstellungen bezüglich des Bewegungsablaufs und der Kräfte auf Arbeitsblättern
festhalten (1. Std.). In Einzelarbeit haben die Schüler dann das Wirkungsgefüge auf einem Arbeitsblatt erstellt und ein
Schüler hat es am Computer in VisEdit eingegeben (2. Std.). Als Hausaufgabe sollten die Graphen schriftlich vorhergesagt
werden, was dann mit der Ausgabe in PAKMA verglichen wurde (3. Std.). In einer freiwilligen Zusatzstunde
am Nachmittag wurde die Federhärte eines großen Trampolins bestimmt und ein Video eines Trampolinsprungs aufgenommen
(4. Std. mit nur 10 von 26 Schülern). Nach einigen Überlegungen, wie die Bewegung von den Konstanten
und Anfangswerten abhängt (5. Std.), wurde das Modell mit dem Video verglichen (6. Std.). Dazu wurde das Video
mit dem Videoanalyseprogramm AVA analysiert und die Daten in PAKMA eingelesen (Wilhelm et al., 2003). In der
letzten Stunde wurde eine Aufgabe zum (physikalisch äquivalenten) Bungee-Sprung bearbeitet. Wie in dem Unterrichtskonzept
betont (siehe Kapitel 5) wurden also intensiv Vorhersagen gefordert und viel Zeit für Diskussionen vorgesehen.
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