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

3 Ikonische Repräsentationen 43
sich der Wagen außerdem mit der Zeit langsam gleichmäßig nach unten, erhält man schon eine
Vorstufe eines Graphen, bei dem nach unten die Zeit und nach rechts der Ort aufgetragen ist (siehe
Abb. 3.6, unten).
Genauso wie das Animationsobjekt Wagen
gestempelt wurde, kann man auch den Pfeil
für die Geschwindigkeit stempeln. Sinnvollerweise
bewegt sich der Pfeil nicht mit
dem Objekt, sondern wandert nur mit der
Zeit nach unten (siehe Abb. 3.7 a). Betrachtet
man nur die Spitzen der Pfeile, erhält man
eine Vorstufe eines Graphen, bei dem nach
unten die Zeit und nach rechts die Geschwindigkeit
aufgetragen ist (Stempeldiagramm).
In einem nächsten Schritt kann man
das Stempeldiagramm um 90° drehen, um so
näher an einen Zeit-Geschwindigkeitsgraphen
zu kommen (siehe Abb. 3.7 b). Wenn
der Pfeil nun, während er mit der Zeit nach
rechts läuft (Anfangspunkte auf der x-
Achse), mit seiner Spitze eine Linie zeichnet
und nicht mehr gestempelt wird, erhält man
einen Zeit-Graphen mit einem mitlaufenden
Pfeil (siehe Abb. 3.7 c, Pfeil gerade bei Abb. 3.7 a, b, c: Weitere drei verschiedener Darstel-
6,4s). Hiermit soll der Schwierigkeit der lungsmöglichkeiten der Geschwindigkeit eines Wagens
Schüler entgegengewirkt werden, die x-
Achse als Zeitachse zu erkennen, denn im Versuch entspricht die Horizontale meist dem Ort und
bei der zweidimensionalen Kinematik betrachtet man zuerst x-y-Diagramme. Der entscheidende
Vorteil dieser Repräsentationen ist, dass man die relevanten Größen nicht nur zu jeweils einem
Zeitpunkt sieht, sondern mit dem ganzen, bis dahin abgelaufenen Versuch vergleichen kann, also
hier die zeitliche Entwicklung dokumentiert wird (Längsschnitt).
In der üblichen Darstellung werden fertige Zeitgraphen gezeigt, ohne dass sie langsam durch Pfeile
erstellt werden. Aber „erst nachdem der Lernende [...] Konzepte aufgebaut und qualitative Zusammenhänge
erkannt hat, sollten Graphen [...] zur Präzisierung physikalischer Abhängigkeiten herangezogen
werden, deren Interpretation dann zusätzliche Verarbeitungsprozesse erfordert“ (Heuer,
1993d, S. 371).
Mit den vorgestellten Zwischenschritten kommt man von einer anschaulichen Darstellung zum
Zeitgraphen. Je nachdem wie neu oder vertraut den Lernenden Liniengraphen sind, müssen mehr
oder weniger Zwischenstufen gewählt werden. Möglich ist auch, dass man neben der gerade zu betrachtenden
Darstellung eine ältere anschaulichere Darstellungen wie die Animation weiterhin zum