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

38 3 Ikonische Repräsentationen
Programm JPAKMA genutzt werden (Schönberger et al., 2002; Gößwein et al., 2002, Gößwein et
al., 2003).
3.2.1 Vorteile dynamisch ikonischer Darstellungen
Dynamisch ikonische Repräsentationen haben viele Vorteile, die über die Dekoration der Darstellung,
die Motivierung der Schüler und die Steuerung der Aufmerksamkeit durch die Bewegung hinausreichen.
Für Schüler ist es nämlich nicht leicht, aus Versuchen neue Sachverhalte zu erschließen
und Zusammenhänge zu erkennen, insbesondere wenn in quantitativen Versuchen Messdaten mit zu
interpretieren sind. So kommt es manchmal sogar vor, dass die Schüler entgegen den tatsächlichen
Gegebenheiten das sehen bzw. annehmen, was sie aufgrund ihrer Alltagsvorstellungen erwarten
(Duit, 1992, S. 283). Daher ist es wichtig, die Versuchsdaten so aufzubereiten, dass im Kurzzeitgedächtnis
genügend Ressourcen zur Verfügung stehen (kein cognitive overload), Versuchsaussagen
im Zusammenhang mit anderen Sachverhalten zu analysieren und sie dann zueinander in Beziehung
zu setzen.
Häufig werden funktionale Abhängigkeiten physikalischer Größen durch Graphen wiedergegeben.
Dies ist aber nur ein effizientes Vorgehen für diejenigen, die bereits über angemessene physikalische
Konzepte verfügen und außerdem Erfahrungen haben, mit Graphen umzugehen, Graphen also
sicher lesen können. Denn hier kommen auf Schüler zwei Schwierigkeiten gleichzeitig zu: Die Aussagen
des oder sogar der Graphen müssen erfasst, zueinander in Beziehung gesetzt, interpretiert und
zweitens mit den vorhandenen Vorstellungen in Beziehung gebracht werden (Heuer, 1993b, S.
369), was für Nicht-Experten schwierig ist. Deshalb haben Schüler Schwierigkeiten, Liniengraphen
zu verstehen und mit ihnen zu arbeiten (Berg, Smith, 1994; Heuer, Wilhelm, 1997).
Eine leichter zu erfassende, weniger abstrakte Darstellung der relevanten Größen ist deshalb wünschenswert.
„Eine Codierung von Aussagen in ein bildhaft orientiertes Notationssystem schlägt
Brücken zu bestehenden Vorstellungen. Dadurch und durch die Visualisierung wird eine Hilfe für
ein späteres Erinnern erleichtert“ (Heuer, 1993b, S. 369). Solche piktogrammartige Darstellungen
einer Versuchssituation finden sich in vielen Schulbüchern. Ihr häufiges Vorkommen zeigt offensichtlich,
dass sich Aussagen mit ihnen prägnant verdeutlichen lassen. Sie haben aber einen prinzipiellen
Nachteil: Es handelt sich stets um statische Einzelbilder, die nur eine Momentansituation
aufarbeiten und nicht einen Versuchsablauf (Wilhelm, Heuer, 2002b, S. 2). Mit einem Computer
und geeigneter Software ist es jedoch möglich, solche physikalische Repräsentationen eines realen
wie auch simulierten Versuchsablaufs dynamisch mit den zugehörigen zeitlichen Veränderungen
am Bildschirm aufzuzeigen.
So ist es möglich, physikalische Größen zu veranschaulichen, die man sonst nicht direkt sehen oder
wahrnehmen kann, wie z.B. Kräfte, Beschleunigungen, Spannungen oder Ladungen. Damit sind
dynamisch ikonische Repräsentationen eine Hilfe zum Aufbau von qualitativen Vorstellungen. Besonders
günstig ist, dass mehrere Größen (wie Ort, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Kräfte)
gleichzeitig darstellbar sind, was eine Hilfe für Erklärungen sein kann. Dazu werden die verschiedenen
Größen nicht unberührt nebeneinander einzeln dargestellt, sondern in Beziehung zueinander
gebracht. Dynamisch ikonische Darstellungen werden genutzt, um durch ihre Anordnung nicht nur