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

3 Ikonische Repräsentationen 45
einzuzeichnen (siehe Abb. 3.9 c). Auch hier können die verschiedenfarbigen Pfeile wieder eingezeichnet
werden, so dass die Anfangspunkte dabei der Zeitachse entlang laufen und die Pfeile nach
oben oder unten weisen. An der Spitze der Pfeile entstehen den Pfeilen farblich entsprechende Linien,
so dass quasi die Pfeile den Graphen erstellen (Wilhelm, 1994, S. 152 f.). In der Physik würde
man eine Größe in Abhängigkeit von einer anderen darstellen (siehe Abb. 3.9 d), was die abstrakteste
Darstellung ist. Sie wird leichter verstanden, wenn sie nicht von Anfang an, sondern erst nach
der Diskussion anschaulicherer Darstellungen gezeigt wird.
In allen Darstellungsformen der Abb. 3.9 wird visualisiert, dass die Beschleunigung a und die
Hangabtriebskraft F_hang stets proportional zueinander sind, womit Strukturaussagen gemacht
werden. Diese Aussage wird besonders im Teil b der Abb. 3.9 durch eine dynamisch ikonische Repräsentation
in Form einer Verbindungslinie vom unteren Punkt zur Pfeilspitze von F deutlich.
3.2.3 Forschungsergebnisse
Es gibt viele Forschungsergebnisse zum Lernen mit Bildern oder Animationen bzw. zur Multicodierung,
aber nur wenige, die sich mit dynamisch ikonischen Repräsentationen beschäftigen, bei denen
physikalische Größen dynamisch in quantitativer Form in ikonischen Bildelementen, insbesondere
mit Pfeilen, dargestellt werden. Zwei Studien haben sich bereits mit dynamisch ikonischen Repräsentationen
beim Mechaniklernen beschäftigt.
BLASCHKE hat in einer Feldstudie in zwei Schuljahren (von 1996 bis 1998) in vier mathematischnaturwissenschaftlichen
Klassen eines Gymnasiums im Kinematik- und Dynamikunterricht eindimensionaler
Bewegungen in der Jahrgangsstufe 11 intensiv dynamisch ikonischen Repräsentationen
eingesetzt (Blaschke, 1999) (siehe auch Kapitel 5.2). Dabei wurden die Ergebnisse sowohl von Realexperimenten
als auch von Simulationen mit dynamisch ikonischen Repräsentationen wiedergegeben.
In den gleichen Klassen hat REUSCH (private Mitteilung; Blaschke, Heuer, 2000, S. 90) später
im Schuljahr einen Unterricht zur zweidimensionalen Kinematik und Dynamik ebenfalls mit
dynamisch ikonischen Repräsentationen gehalten. Verschiedene Multiple-Choice-Testaufgaben
wurden zu Beginn des Schuljahres (Vortest), nach der eindimensionalen Dynamik (Zwischentest)
und am Schuljahresende (Endtest) gestellt, u.a. Testaufgaben mit Beschleunigungs-Zeit-Graphen,
mit Kraft-Zeit-Graphen, mit Kraft-Text-Aufgaben und der FCI-Test (Informationen zu den Tests
und Ergebnisse traditionell unterrichteter Klassen siehe Kapitel 6.4.2, 6.5.1 und 6.5.2). Die Vortestwerte
befinden sich dabei im Bereich von Vergleichsklassen, während die Nachtestwerte extrem
gut sind (Beschleunigungs-Zeit-Graphen: Vortest 9 %, Zwischen 70 %, End 91 %; Kraft-Zeit-
Graphen: Vor 11 %, Zwischen 72 %, End 83 %; Kraft-Text-Aufgaben: Vor 15 %, Zwischen 76 %,
End 83 %; FCI-Test: Vor 35 %, Nach 71 %, relativer Zugewinn g = 55 %) (Blaschke, 1999, S. B-7
und S. F-2, gemittelt über Schüler statt über Gruppen). Ein untersuchungsmethodischer Schwachpunkt
ist allerdings, dass alle Versuchsklassen vom gleichen Lehrer unterrichtet wurden (der auch
die Tests stellte und auswertete), aber die Vergleichsklassen von verschiedenen anderen Lehrern
unterrichtet wurden. Des Weiteren ist ungeklärt, ob es sich um durchschnittliche oder um zufälligerweise
besonders gute Klassen handelte. Die Nachtestwerte sind so gut, dass man an der methodischen
Korrektheit bei der Testdurchführung zweifeln kann.