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

4 Interventionsstudie zur graphischen Modellbildung mit VisEdit 63
Eine Hypothese war, dass Schüler, die mit Modellbildungssystemen gearbeitet haben, in erhöhtem
Maße solche Stufen konzeptualer physikalischer Kompetenz erreichen, die durch eine Fähigkeit zur
begrifflich-qualitativen bzw. halbquantitativen Analyse des betrachteten Vorgangs gekennzeichnet
sind. Die Analysen der FCI-Tests führten hier zu uneinheitlichen Ergebnissen, so dass die Hypothese
nicht bestätigt werden konnte (Schecker, Klieme et al., 1999, S. 11; Schecker, Gerdes, 1999, S.
87). Eine weitere Hypothese war, dass die Schüler, die im Bereich Mechanik mehrfach mit Modellbildung
gearbeitet hatten, diese Problemlösestrategie häufiger und konsequenter in mechanischen
Situationen ohne Modellbildung einsetzten. Zur Überprüfung dieser Hypothese wurden Experimentalinterviews
durchgeführt. Die Versuchsgruppe war hier signifikant besser als die Kontrollgruppe
(Schecker, Klieme et al., 1999, S. 12; Schecker, Gerdes, 1998, S. 73). D.h. in der Versuchsgruppe
werden newtonsche Argumentationsmuster bei mechanischen Kräften stärker gefördert. Dieses Ergebnis
deckt sich mit einer früheren Pilotstudie (Schecker, Niedderer, 1991, S. 149). Allerdings
zeigte sich bei der Abschlusserhebung am Ende der 11. Jahrgangsstufe beim Transfer auf Bewegungsvorgängen
mit nicht-mechanischen Kräften (Unterrichtsgegenstand in 11/2) kein Vorteil der
Versuchsgruppe (Schecker, Klieme et al., 1999, S. 12; Schecker, Gerdes, 1998, S. 71 + 73). Des
Weiteren wird die Hypothese, dass Schüler der Versuchsgruppen bei neuen Aufgaben in mechanischen
Kontexten auf bekannte Substrukturen zurückgreifen, von der Studie bestätigt (Schecker,
Klieme et al., 1999, S. 13). Schließlich wird die Hypothese, dass die Schüler der Versuchsgruppe
im Vergleich zu Schülern mit herkömmlichem Unterricht höhere Fähigkeiten beim systemischen
Denken in dieser Domäne haben, zurückgewiesen. Die fünf Schüler der Versuchsgruppe 1 waren
hier zwar besser, zeigten aber geringere Zuwächse im Vergleich zum Vortest. Die weiteren untersuchten
Hypothesen sind für diese Arbeit wenig relevant.
Die DFG-Studie hat insgesamt ergeben, dass der Aufbau newtonscher Vorstellungen durch Unterricht
mit dem Modellbildungssystem STELLA nicht in dem Maße gefördert wird, wie das vorher
erwartet wurde. Es wurden halb-quantitative Fähigkeiten zur Beschreibung und Vorhersage von
Bewegungsverläufen gefördert, aber beim Grundverständnis der zentralen Begriffe der newtonschen
Mechanik und bei gleichungsorientierten, quantitativen Anforderungen konnten keine Unterschiede
zu konventionellem Unterricht nachgewiesen werden (Schecker, Klieme et al., 1999, S. 25).
Auch die Effekte für den Aufbau systemischen Denkens sind nach dieser Studie begrenzt und liegen
ebenfalls im halb-quantitativen Bereich. Der weit reichende Anspruch, mit dem Einsatz von Modellbildungssystemen
im Unterricht das systemische Denken zu fördern, kann also nicht eingelöst
werden. SCHECKER, KLIEME ET AL. fassen zusammen: „Modellbildungssysteme bewähren sich im
gewählten Unterrichtskonzept als Methoden im engeren Bereich der Förderung physikalischen Verständnisses,
nicht jedoch als Mittel zur Förderung übergreifender Kompetenzen“ (1999, S. 25).
Graphisch-orientierte Modellbildungssysteme fördern demnach eine Auseinandersetzung mit der
Physik, während ein spezifischer Wissenszuwachs begrenzt bleibt (Sander et al., 2001, S. 151). Das
Ergebnis, dass die Fähigkeit zu newtonschen Argumentation bei mechanischen Kräften durch Modellbildung
stärker gefördert wird, spricht aber allein schon dafür, Modellbildung zur Förderung des
Verständnisses der newtonschen Dynamik im Unterricht einzusetzen. Das Problem bei dieser inten-