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

3 Ikonische Repräsentationen 41
dass sie auch sofort als vektorielle Größen erkennbar sind, nämlich indem sie als Pfeile dargestellt
werden. Dabei gibt die Länge der Pfeile den Betrag der Größen an und die Richtung der Pfeile die
Richtung der Größen. Diese Darstellung der Größen ist anschaulich und leicht verständlich. Damit
sollen die Schüler von Anfang an mit dem vektoriellen Charakter der betrachteten Größen vertraut
gemacht werden. Denn häufig werden vektorielle Größen von den Schülern auf ihre Beträge reduziert
(z.B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Reibungskraft). Wird diese „Pfeildarstellung“ konsequent
eingesetzt, tritt ein Übungs- und Gewöhnungseffekt auf und der Richtungscharakter wird von
den Schülern verinnerlicht. Vielleicht wurde diese Darstellungsform bisher nicht im Unterricht eingesetzt,
da deren Benutzung beim Medium Tafel aufwändig ist.
Natürlich stellen dynamisch ikonische Repräsentationen auch neue Anforderungen an die Lernenden.
Die Darstellungen müssen ebenso gelesen und verstanden werden. Dabei muss die Aufmerksamkeit
teilweise auf verschiedene Stellen gleichzeitig gerichtet werden. Schließlich müssen aufeinander
folgende Einzelbilder verarbeitet bzw. zueinander in Beziehung gesetzt werden. In dem
hier dargelegten Konzept (siehe Kapitel 5) wurde deshalb anfangs ausschließlich die eine Darstellung
mit Vektorpfeilen verwendet, wobei deren Bedeutung und der Umgang mit ihnen sorgfältig
eingeführt wurde und eine Vertrautheit damit geschaffen wurde. Auch später im Kurs wurde darauf
geachtet, dass nicht zu viele verschiedene Repräsentationen gleichzeitig dargestellt werden. Weitere
Probleme beim Einsatz von Animationen fassen GIRWIDZ ET AL. (2004) zusammen.
3.2.2 Verschiedene Abstraktionsniveaus in der Darstellung
Mit der Hilfe dynamisch ikonischer Repräsentationen ist es möglich, schrittweise von einer anschaulichen
Darstellung zu einer abstrakten Darstellung physikalischer Größen zu gelangen. Als
Erstes werden Möglichkeiten aufgezeigt, eine Größe darzustellen, um den Verlauf der Größe zu
erkennen. Danach werden Möglichkeiten gezeigt, mehrere Größen zu vergleichen, um Strukturaussagen
zu finden.
3.2.2.1 Der Verlauf einer Größe
Verschiedene Darstellungsmöglichkeiten werden im Folgenden anhand eines Beispiels vorgestellt,
wobei im Unterricht weder alle Zwischenschritte benutzt werden, noch damit alle Möglichkeiten
erwähnt sind. Als Beispiel einer physikalischen Größe, deren Verlauf über die Zeit betrachtet werden
soll, wird die Geschwindigkeit gewählt.
Als Vorgang wird ein Wagen betrachtet, der
eine schiefe Ebene mit Reibung hinunterfährt
und durch eine Feder wieder nach oben
zurückgestoßen wird.
Ist es nicht möglich, einen Versuchsablauf
real zu zeigen, kann man ein Video des Versuchs
vorführen (siehe Abb. 3.5 a), an dem
allerdings die relevante Größe (in der Abb.
Abb. 3.5 a, b, c: Drei verschiedene Darstellungsmöglichkei-
die Geschwindigkeit) noch nicht zu entneh- ten eines Versuchs zur eindimensionalen Kinematik