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

8 Zusammenfassung
Auch nach dem herkömmlichen Mechanikunterricht in der Oberstufe verfügen viele Schüler nicht
über angemessene physikalische Vorstellungen über die verwendeten physikalischen Begriffe und
deren Zusammenhänge. Einführend wurden in dieser Arbeit allgemeine Aspekte zu Schülervorstellungen
(Kapitel 2.1) sowie konkrete Schülervorstellungen zur Mechanik (Kapitel 2.2) und relevante
Lehrervorstellungen (Kapitel 2.3) dargelegt. Ein Ziel dieser Arbeit war, ein Gesamtkonzept für einen
veränderten Kinematik- und Dynamikunterricht ein- und zweidimensionaler Bewegungen in
der Jahrgangsstufe 11 des Gymnasiums zu entwickeln, das möglichst vielen Schülern hilft, möglichst
viele Fehlvorstellungen zur Mechanik aufzuarbeiten. Dazu wurden u.a. computergestützte
Experimente und die Visualisierung der physikalischen Größen mit dynamisch ikonischen Repräsentationen
(siehe Kapitel 3.2) eingesetzt, was neue Elementarisierungen und neue Unterrichtsstrategien
ermöglichte (siehe Kapitel 8.2 oder Kapitel 5). Um gute Chancen zu haben, dass dieses Konzept
den Schulalltag erreicht, wurde es lehrplankonform zum bayerischen Lehrplan konzipiert.
Eine erste Zielsetzung der summativen Evaluation war festzustellen, inwieweit das gesamte Unterrichtskonzept
von verschiedenen Lehrern durchführbar ist und wie diese es einschätzen (siehe Kapitel
8.4 oder Kapitel 6.3). Ein wichtiges Ziel war dann, mit Hilfe von Tests festzustellen, inwieweit
es Veränderungen in den Schülervorstellungen gab (Vor-/Nachtest-Design) und diese Veränderungen
mit konventionell unterrichteten Klassen zu vergleichen (Trainings-/Kontrollgruppen-Design)
(konventionelle Klassen: Kapitel 8.1; Vergleich: Kapitel 8.5; Kapitel 6.4 + 6.5). Dazu wurden
hauptsächlich bereits vorliegende paper-pencil-Tests verwendet, da eine Testneuentwicklung im
Rahmen der Arbeit nicht möglich gewesen wäre. Da diese Tests verschiedene Schwächen haben,
wurden mehrere verschiedene Tests gleichzeitig eingesetzt, die sich gegenseitig ergänzen.
Die graphische Modellbildung in Verbindung mit Animationen ist ein fakultativer Teil dieses Unterrichtskonzeptes.
Hierzu wurde zusätzlich eine eigene Interventionsstudie durchgeführt (siehe
Kapitel 8.3 und Kapitel 4).
8.1 Testergebnisse über Schülervorstellungen in konventionell unterrichteten
Klassen
Bei den im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Tests ergab sich, wie zu erwarten war, dass ein
großer Anteil der Schüler auch nach dem herkömmlichen Mechanikunterricht in der Oberstufe des
Gymnasiums (in Bayern) bei qualitativen Aufgaben noch entsprechend den bekannten Schülervorstellungen
zum Begriff „Beschleunigung“ und zum Begriff „Kraft“ antwortet und nicht nach der
physikalischen Vorstellung (Kapitel 6.4 – 6.6). Außerdem wurde gezeigt, dass es außer vom Kontext
auch von der Art der Aufgabenstellung, von der Aufgabenformulierung, von der Bewegungsart
und sogar von der Bewegungsrichtung abhängt, welche Vorstellung benutzt wird.
Bei Aufgaben, in denen zu beschriebenen eindimensionalen Bewegungen jeweils der passende Zeit-
Geschwindigkeits-Graph gewählt werden soll, lösen schon zu Beginn der elften Jahrgangsstufe die
Schüler diese Aufgaben zu 89 % richtig (Anzahl Schüler N = 373), so dass der Sinn einer intensi-
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