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

64 4 Interventionsstudie zur graphischen Modellbildung mit VisEdit
siven Langzeitstudie ist die geringe Anzahl der teilnehmenden Schüler. Eine weitere Studie zu dieser
Fragestellung mit einer größeren Probandenzahl durchzuführen, ist notwendig.
In der Studie von SANDER (Sander, Niedderer, 1998, und Sander, 2000) mit nur 13 Lehramtsstudenten
wurde im Anfängerpraktikum (1. Semester) das Modellbildungssystem STELLA in Verbindung
mit Realexperimenten in acht zweistündigen Praktikumsterminen eingesetzt. Während dem Arbeiten
mit dem Modellbildungssystem wurde mehr theoriebezogenes Wissen geäußert als beim Experimentieren,
allerdings noch mehr beim üblichen Gespräch mit dem Betreuer (Sander et al., 2001, S.
157; Sander et al., 1999, S. 362; Sander, 2000, S. 121). Eine begrifflich-qualitative Auseinandersetzung
mit der Physik wurde gefördert (Sander, 2000, S. 215). Die Modellbildung eignete sich zur
Festigung und Ausdifferenzierung von Wissen (intelligentes Üben), aber nicht zur Entwicklung
neuen begrifflichen Wissens. Es wurden zwar individuelle Ideen und Wege verfolgt, aber das bewusste
Formulieren von Hypothesen und Testen verschiedener Ansätze fand nur eingeschränkt
statt. Die intensive Wechselwirkung zwischen Modellbildung und Experiment wurde entgegen den
Hoffnungen nur unzureichend angeregt. SANDER (2000, S. 243) und SANDER ET AL. (2001, S. 160
f.) geben als Grund dafür an, dass aus softwaretechnischen Beschränkungen die Messwerte und
Simulationsergebnisse nicht in einer gemeinsamen Programmumgebung übereinander gelegt werden
konnten, was oberflächliche Vergleiche auf ungefähre Ähnlichkeit des Kurvenverlaufs begünstigte.
Die Untersuchung von HUCKE und FISCHER (1999), bei der in der Versuchsgruppe sechs Studenten
in zwei Versuchen u.a. mit dem Modellbildungssystem STELLA arbeiteten, zeigte ebenso,
dass sich die Studenten bei der Modellbildung mehr mit physikalischen Zusammenhängen befassen
(1999, S. 251), sich aber nur wenige Veränderungen in Concept Maps ergeben (1999, S. 252).
SANDER ET AL. (2001, S. 150) berichten auch von einer Studie des Amerikaners ROBERT F. TINKER
(Tinker et al., 1990, Originalliteratur nicht ausleihbar), wobei u.a. deutlich wird, dass es auch eine
Rolle spielt, welches Modellbildungssystem verwendet wird. TINKER setzte demnach das Modellbildungssystem
STELLA bei Schülern ab 14 Jahren in der Mathematik ein, um grundlegende Konzepte
der Differential- und Integralrechnung einzuführen. Er berichtet von Schwierigkeiten im Umgang
mit den Begriffen Zustand und Rate und bei der Deutung der entstehenden Graphen, so dass er
zu dem Schluss kommt, dass STELLA nicht zum Erlernen dieser Konzepte geeignet ist. Für die
Physik befürchtet er Probleme mit den Zu- und Abflüssen, die über Ventile gesteuert werden, da sie
in der Physik keine konkrete Bedeutung hätten, was SANDER ET AL. nicht bestätigen können (2001,
S. 155). Damit listet TINKER Probleme von STELLA auf, die es in VisEdit/PAKMA nicht in dieser
Form geben kann.
4.4 Ziele und Beschreibung des Unterrichts
4.4.1 Zielsetzung
Das Hauptziel dieser Arbeit war, ein schlüssiges Gesamtkonzept zur Kinematik und Dynamik zu
entwickeln, mit dem ein größerer Schüleranteil als im traditionellen Unterricht die Zusammenhänge
zwischen den physikalischen Größen versteht und sie anwenden kann. Aufgrund der oben dargelegten
didaktischen Gründe und der bekannten Forschungsergebnisse schien es sinnvoll, auch eine