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

22 2 Schülervorstellungen zur Kinematik und Dynamik
eine konstante Geschwindigkeit ist eine konstante Antriebskraft nötig“. Reibung wird als ein stets
vorhandener Einfluss aus allen Beschreibungen alltäglicher Bewegungen herausgehalten. Die Reibungswiderstände
im newtonschen Sinne als Kräfte anzusehen, würde die Beschreibung dieser Bewegungen
auch nur unnötig kompliziert werden lassen (Hericks, 1993, S. 130). Da also für jede
unnatürliche Bewegung ein Aufwand von Kraft benötigt wird, wird auch nicht zwischen Bewegungen
mit gleich bleibender oder sich verändernder Schnelligkeit unterschieden; jede Bewegung hat
einen dynamischen Aspekt und beinhaltet Kraft. Deshalb kann auch nicht zwischen Geschwindigkeit
und Beschleunigung unterschieden werden. Die Schüler kennen keine rein kinematischen, bewegungsbeschreibenden
Begriffe.
Vorwissenschaftliche Lernertheorien (KM 2): Das charakteristische Element der vorwissenschaftlichen
Lernertheorien, das gegenüber den Alltagstheorien neu dazugekommen ist, ist die Beschleunigung.
Sie wird als positive Änderung der Schnelligkeit angesehen (skalare Größe). Entsprechend
wird eine negative Änderung der Schnelligkeit als Bremsen (oder negative Beschleunigung) verstanden.
Das Cluster Antriebskraft/-energie wird von der Bewegung an sich auf das Beschleunigen
übertragen. Man braucht also Kraft/Energie zum Beschleunigen und zum Bremsen. Bewegungen
werden somit in Bewegungen mit konstanter Geschwindigkeit und beschleunigte Bewegungen unterteilt.
Die Unterscheidung „natürliche“ oder „unnatürliche“ Bewegungen ist hinfällig geworden.
Alle Bewegungen einschließlich Fallbewegungen sind mechanisch erklärungsbedürftige Bewegungen.
Die beschriebene Vorstellung „aktive Körper üben Kräfte aus, passive Körper leisten Widerstand“
gehört zu den vorwissenschaftlichen Lernertheorien. Hier wird in einer Art Aktivitätsdenken zwischen
aktiven, wirkenden Ursachen (= Kräfte) und passiven, verursachten Folgen (= Widerstände)
unterschieden. Es wird zwar akzeptiert, Widerstände als Kräfte zu bezeichnen, aber trotzdem werden
sie von Antriebskräften unterschieden. Die Antriebskraft bewirkt Bewegung bei Anwesenheit
von Widerständen und Beschleunigung bei Abwesenheit von Widerständen. Bei einer Bewegung
mit konstanter Geschwindigkeit unter Einfluss von sowohl Reibung als auch einer konstanten Kraft
sieht der Schüler zwar, dass sich die gerichtete Antriebskraft (echte Kraft) und die ungerichteten
Widerstände aufheben, er kann diese Bewegung aber nicht wie der Physiker als „kräftefrei“ bezeichnen
(Hericks, 1993, S. 134). Auch das Missverstehen des dritten newtonschen Axioms als
Folge des Aktivitätsdenkens gehört zu den vorwissenschaftlichen Lernertheorien. Hier wird deutlich,
dass die Vorstellungen der vorwissenschaftlichen Lernertheorien erst durch den Physikunterricht
entstehen.
Wissenschaftliche Lernertheorien (KM 3): Auf dieser Niveaustufe werden Bewegungen unter dem
Einfluss von Kräften zutreffend beschrieben. SCHENK (1984, S. 117) bezieht das allerdings nur auf
eindimensionale Bewegungen eines Körpers, während mehrdimensionale Bewegungen und die Bewegung
zweier Körper wie Mond und Erde nicht korrekt beschrieben werden können.
Kritisch regredierte Konzeptualisierung der Mechanik (KM 0): Die Schüler dieser Stufe vermeiden
jede mechanische Konzeptualisierung und wollen Aufgaben nur über Gleichungen und Rechnungen
lösen, was ihnen bei konventionellen Aufgaben durchaus gelingt.