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

4 Interventionsstudie zur graphischen Modellbildung mit VisEdit 71
gelernt, aber wahrscheinlich nicht hinreichend verstanden. Dass F für die Summe aller Kräfte steht,
schien ihnen somit neu zu sein. Dies sollte im normalen Unterricht intensiver thematisiert werden.
Immer wieder zeigte sich auch, wie diffus die Vorstellungen der Schüler über physikalische Zusammenhänge
waren. So sagte z.B. ein Schüler richtigerweise, die Federhärte beeinflusse die Beschleunigung,
konnte dann aber doch nicht sagen, wie man das quantitativ angibt. Die Schüler
merkten dabei, dass man erst Zwischenschritte, im Beispiel die Federkraft, angeben musste. Das
Modellbildungssystem zwang also dazu, konkret und in kleinen Schritten Zusammenhänge zu überlegen.
Des Weiteren gaben die Schüler bei den Kräften oft das falsche Vorzeichen, also die falsche Richtung
an. Beim Ablauf des Modells als Simulation wurde das an der Animation sofort deutlich. Da
flog ein Fallkegel nach oben statt nach unten, ein Wagen fuhr die schiefe Ebene hinauf, eine Feder
am Ende der Bahn beschleunigte einen Wagen weiter statt ihn abzubremsen. Die Schüler erkannten
dabei immer sofort, wo der Fehler steckte. Die Animation war also sehr hilfreich, schnell und ohne
Grapheninterpretation Fehler im Modell zu erkennen.
Eine Fehlvorstellung wurde auch bei der Rollreibung deutlich: Die Schüler gaben die Reibungskraft
als konstant an, was fälschlicherweise bewirkt, dass der Wagen, der die schiefe Ebene hinabfuhr
und dann von der Feder nach oben reflektiert wurde, wieder bis zum Ausgangspunkt fährt. Die Reibungskraft
ändert aber in diesem Beispiel ihre Richtung; sie ist immer gegen die Geschwindigkeit
gerichtet. Das wurde den Schülern hierbei recht deutlich. Es war also positiv, dass Fehler der Schüler
nicht getadelt, sondern in das Modell eingegeben und die Konsequenzen betrachtet wurden.
Insgesamt schien sich der Einsatz von Modellbildung zu lohnen, da manche Fehlvorstellung aufgedeckt
und besprochen werden konnte und einige Zusammenhänge deutlich und bewusst gemacht
werden konnten. Das Erfassen eigener Fehlvorstellungen kann zu einer besseren Aneignung der
physikalischen Vorstellungen führen (Demidow et al., 1997, S. 199).
4.5.2 Bewertung der Schüler
Nach dem Unterricht bewerteten die Schüler das Arbeiten mit dem Modellbildungssystem. Sie beurteilten,
ob 15 verschiedene positive Aussagen über das Lernen mit VisEdit (siehe CD im Anhang)
für sie zutreffen oder nicht („trifft ganz genau zu“, „größtenteils zu“, „etwas zu“, „ eher nicht zu“
oder „trifft gar nicht zu“) (In zwei Fällen (Nr. 2 und 15) wurden negative Aussagen formuliert und
die Ergebnisse bei der Auswertung invertiert). Insgesamt beantworteten 58 Schüler den Fragebogen.
Da jeweils ordinal skalierte Daten vorliegen, wurde jeweils der Median M und die Spannweite
S der auftretenden Antworten bestimmt. Da die Skala näherungsweise intervallskaliert ist, wurde
diese qualitative Skala zusätzlich quantifiziert, indem der Skala die Zahlen 1 (trifft ganz genau zu)
bis 5 (trifft gar nicht zu) zugeordnet wurden, und dann wie bei einer metrisch skalierten Größe Mittelwert
µ und Standardabweichung σ bestimmt (siehe Abb. 4.14).
Bei den positiven Aussagen über das Modellieren wurde den folgenden Items am meisten zugestimmt
(M = 2 = trifft größtenteils zu):
• Nr. 4: „Ich finde es gut, dass man durch dieses Programm viele verschiedene Situationen in kurzer
Zeit analysieren kann.“ (µ = 2.07, σ = 1.09)