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

58 4 Interventionsstudie zur graphischen Modellbildung mit VisEdit
schen den Größen durch Wirkungspfeile
wiedergegeben werden (siehe Abb. 4.6) (ein
logisches Bild, auch Blockdiagramm genannt).
Abb. 4.6: Mögliche Tafelskizze, die Wirkungszusam-
Die lernpsychologische Intension beim Ermenhänge zwischen Größen visualisiert.
stellen und Nutzen solcher Wirkungsketten
ist vergleichbar dem Einsatz von Concept Maps im instruktionellen Bereich. Es geht darum, gedankliche
Strukturzusammenhänge bewusster zu machen und Hilfestellungen zu geben, wenn darauf
zurückgegriffen werden soll, z.B. um Erklärungen zu geben. Solche graphischen Darstellungen
von Strukturzusammenhängen wurden bisher im Physikunterricht kaum genutzt, obwohl sie für
qualitative Begründungen sehr hilfreich sein können.
Werden solche graphischen Wirkungszusammenhänge
nicht auf Papier sondern am
Bildschirm mit einem Modellbildungssystem
erstellt (siehe Abb. 4.7), so können sie automatisch
in ein Rechenprogramm umgesetzt
Abb. 4.7: Die „Newton-Maschine“, ein Teil der Wir-
werden, das den physikalischen Ablauf bekungsgefüge der meisten Modelle in der Dynamik, hier
in PAKMA/VisEdit-Darstellung
rechnet und dann auch die zeitlichen Verläufe
der interessierenden Größen darstellen
kann. Die physikalische Struktur eines Vorgangs wird also bei der graphischen Modellbildung betont.
Es soll deutlich werden, welche Größe auf welche andere einen Einfluss hat, z.B. Gesamtkraft
auf Beschleunigung, Beschleunigung auf Geschwindigkeit und diese auf den Ort. In VisEdit ist es
nun möglich, diese Wirkungszusammenhänge klarer und übersichtlicher strukturiert darzustellen,
als das üblicherweise in STELLA/Dynasys gemacht wird. So wurde in dieser Interventionsstudie
immer darauf geachtet, die „dynamische Kette“ der „Newton-Maschine“ Fges→a→v→x in einer
horizontalen Linie anzuordnen (siehe Abb. 4.7). Die einzelnen Kräfte wurden links von Fges gleichwertig
untereinander angeordnet. So kann man das Wirkungsgefüge stets von links nach rechts lesen,
während in STELLA/Dynasys eher von unten nach oben gelesen wird. Nur Rückkopplungen
gehen dagegen von rechts nach links.
Diese Darstellung der Wirkungsstruktur in einem Blockdiagramm kann man als eine eigene Darstellungsart
von physikalischen Aussagen auffassen. Sie soll nicht anstelle, sondern als Ergänzung
zu anderen Darstellungsarten hinzutreten. Nach HEUER kann man dann fünf Darstellungsebenen
physikalischer Aussagen unterscheiden (siehe Abb. 3.2), die jeweils verschiedenen Repräsentationen
des Wissens im Gedächtnis entsprechen (Heuer, 2003a, S. 3): Die höchste Ebene sind demnach
Wirkungsgefüge, wie es in einem graphisch-orientierten Modellbildungssystem dargestellt wird, bei
dem Zusammenhänge deutlich werden.
Wichtig sind die Lernprozesse beim Erstellen dieses Modells, die helfen, eigene Vorstellungen über
die Strukturzusammenhänge zu klären. Zusätzlich zur Klärung der Vorstellungen beim Erstellen des
Modells erhalten die Lernenden beim nächsten Schritt, nämlich der Berechnung und Darstellung
des Modellablaufs ein entscheidendes Feedback: Entspricht das Phänomen bzw. die detaillierte