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

184 6 Evaluation des Unterrichtskonzeptes
sie ein Zahlenwert ist. 28 % dieser Schüler gaben schließlich die fast-richtige Richtungsantwort
�0� und 52 % dieser Schüler die Geschwindigkeitsantwort �0�, so dass insgesamt von 62 % der
Schüler die Richtung der Geschwindigkeit statt die der Beschleunigung angegeben wurde, während
nur 9 % die richtige und 19 % die fast-richtige Antwort gaben.
In der TIMSS III-Testaufgabe G15 (http://www.mpib-berlin.mpg.de/TIMSSIII-Germany/Die_Test
aufgaben/Die_Testaufgaben.htm) wurde analog zu dieser Münzaufgabe nach der Richtung der Beschleunigung
eines springenden Balles gefragt, der zusätzlich zur senkrechten Bewegung noch eine
horizontale Komponente hat (Parabelflugbahn). Während die Aufgabe international von 16 % der
Schüler richtig beantwortet wurde, waren es in Deutschland in der 13. Jahrgangsstufe nur 7 % (in
dieser Untersuchung in der 11. Jahrgangsstufe bei senkrechter Bewegung 9 %), wobei in deutschen
Grundkursen 2 % der Schüler und in deutschen Leistungskursen 14 % der Schüler eine richtige
Antwort gaben.
Vergleich mit den Angaben der Kraft beim Münzwurf:
Es ist noch zu zeigen, dass die Aufgabe zur Beschleunigung beim Münzwurf als kinematisch, nicht als
dynamische Aufgabe zu sehen ist. Dazu wird betrachtet, wie Schüler antworten, wenn beim Münzwurf
nach der resultierenden Kraft statt nach der Beschleunigung gefragt wird. Neben der Aufgabe zur senkrecht
nach oben geworfenen Münze wurde auch eine Aufgabe gestellt, in der ein Spielzeugauto nach
einem Stoß eine schiefe Rampe hinauf- und wieder hinunterrollt. Man kann annehmen, dass die Schüler
hier nur gemäß der Aufgabenstellung über Kräfte nachdenken und nicht von der Beschleunigungsrichtung
auf die Richtung der resultierenden Kraft schließen.
Nur 9 % bzw. 11 % der Schüler
newtonsche fast-newtonsche aristotelische F
antworteten konsequent im new-
Sichtweise Antwort Sichtweise
tonschen Sinne (siehe Tab. 6.13).
Allerdings waren hier die Schwankungen
zwischen den einzelnen
Klassen recht hoch. So gab in drei
Klassen kein einziger Schüler eine newtonsche Antwortkombination, während in einer anderen Klasse
50 % der Schüler dies taten. Die Antwortkombination, bei der nur am höchsten Punkt fälschlich keine
Kraft angegeben wurde, wird hier als „fast-newtonsch“ bezeichnen. Die Aussage, dass die Summe
aller Kräfte auf einen Körper null ist, wenn er sich nicht bewegt, kann hier aber nicht angewandt werden,
da es sich nur um einen Zeitpunkt, nicht um ein Zeitintervall handelt, in dem die Geschwindigkeit
null ist. 80 % bzw. 73 % antworteten „aristotelisch“ (d.h. Kraft in Bewegungsrichtung) (Es wird hier
nicht zwischen aristotelischen Vorstellungen und Impetusvorstellungen unterschieden). Die schriftlichen
Begründungen der Schüler helfen, die gegebenen Antwortkombinationen zu interpretieren. Verwunderlich
ist eine Antwortkombination, bei der die Kraft stets gegen die Bewegungsrichtung geht (je
5 %), also auch für die Abwärtsbewegung eine Kraft nach oben angegeben wurde. Ein Schüler schrieb
hierzu, dass die Kraft, deren Richtung er angegeben hat, die Reibungskraft ist. Allerdings übersieht der
Schüler die auf das Auto bzw. die Münze wirkende Gewichtskraft, was an die aristotelische Vorstellung
erinnert, dass zur natürlichen Fallbewegung keine äußere Kraft nötig ist. Selbst bei einem Lehrer,
der den Münzwurf ausführlich thematisiert hatte, da er den Fragebogen schon von einem Vorlauf her
� gegen
v �
Auto 9 % 3 % 80 % 5 %
Münze 11 % 6 % 73 % 5 %
Tab. 6.13: Auswahlhäufigkeiten bei zwei Kraftaufgaben in 10 Klassen
Gymnasium mit 188 Schülern, Quelle: Eigene Erhebung