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

8 Zusammenfassung 255
komplexere Versuche zum dritten newtonschen Gesetz sind möglich (Kapitel 5.3.4 – 5.3.6). Das
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zweite newtonsche Gesetz wird in der Form a = ΣF
/ m behandelt.
Ikonische Darstellungen können ebenso in qualitativen, Verständnis verlangenden Übungs- und
Testaufgaben verwendet werden. Die Darstellungen ermöglichen außerdem, vor der Durchführung
der Versuche von den Schülern viele genaue Vorhersagen zu fordern (Schüleraktivitäten), insbesondere
über relevante Größen und über die sie darstellenden Pfeile mit ihren Richtungen und ihren
Änderungen (Kapitel 5.4.4). Damit können Schüler immer wieder zum aktiven Denken aufgefordert
werden.
Eine andere bildhafte Darstellung wird beim Erstellen von Wirkungsnetzen genutzt, um alle Abhängigkeiten
der Größen voneinander und damit Strukturzusammenhänge bewusster zu machen
(Kapitel 4). Von einer Software zur graphischen Modellbildung können diese Wirkungsnetze automatisch
in ein Rechenprogramm umgesetzt und der physikalische Ablauf berechnet werden. Das
Erstellen von Modellen zu dynamischen Vorgängen hilft, eigene Vorstellungen über die Strukturzusammenhänge
zu klären und der Ablauf mit einer Animation gibt eine Rückkopplung. Damit werden
Fehlvorstellungen aufgearbeitet und die wenigen Grundgleichungen der Mechanik betont.
Ein wichtiger Punkt bei der Umsetzung des Unterrichtskonzeptes war aber auch die Lehrerfortbildung,
in der den Lehrkräften die vorhandenen Schülervorstellungen vorgestellt und die Ideen des
Unterrichtskonzeptes erläutert wurden. Dabei spielten auch die ausführliche Unterrichtsbeschreibung
und viele Unterrichtsmaterialien (Kapitel 5.5), die nach Lehrerwünschen gestaltet wurden,
eine Rolle. Darin konnten die Lehrer sehen, wie die Ideen umgesetzt werden können, und darin
wurden die verschiedenen Maßnahmen nochmals begründet.
8.3 Ergebnisse der Interventionsstudie zur Modellbildung
In einer Interventionsstudie fanden in drei Gymnasialklassen der elften Jahrgangstufe nach Abschluss
des Kinematik- und Dynamikunterrichtes noch sechs Unterrichtsstunden mit graphischer
Modellbildung statt (Kapitel 4.4). In dieser Studie zur Modellbildung konnten Fehlvorstellungen,
die die Schüler auch nach dem herkömmlichen Mechanikunterricht noch hatten bzw. erst durch
diesen entstanden sind, aufgedeckt und besprochen werden. Dies geschah u.a. dadurch, dass Eingaben
ins Modellbildungssystem entsprechend den geäußerten Schülervorstellungen gemacht wurden
und an der danach ablaufenden Animation deutlich erkennbar war, dass dies zu unrealistischen Bewegungsabläufen
führt (Kapitel 4.5.1). Eine Bewertung der Modellbildung durch die Schüler mit
Hilfe eines Fragebogens ergab, dass die Schüler an der graphischen Modellbildung Interesse haben
und diese positiv einschätzen (Kapitel 4.5.2).
Die Schüler der Studie haben vor und nach dem Zusatzunterricht Concept Maps angefertigt, aus
denen jeweils als Generalisierung Modal Maps erstellt wurden. Die Maps nach dem Unterricht unterscheiden
sich dabei deutlich von den vorhergehenden Maps (Kapitel 4.5.3.3). Die aus physikalischer
Sicht wesentlichen Verbindungen kommen nachher häufiger vor, während physikalisch falsche
Aussagen deutlich seltener vorkommen. So nimmt die Bedeutung des Begriffes „Summe der
angreifenden Kräfte“ durch den Zusatzunterricht stark zu, wohingegen z.B. die Geschwindigkeit
nicht mehr als so zentraler Begriff gesehen wird. Während vorher vor allem angegeben wurde, dass