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Schülervorstellungen in der Mechanik

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Schülervorstellungen und Physikunterricht

Zusammenfassung

Viele Schülerinnen und Schüler besitzen auch nach dem Mechanikunterricht ineinander verwobene Vorstellungen von ‚Kraft‘ als einer universellen Wirkungsfähigkeit mit Elementen von „Kraft haben“, „Kraft übertragen“, „Kraft ausüben“. Viele Lernschwierigkeiten in der Mechanik ergeben sich aus der vermeintlich leichten Erlernbarkeit des Themengebiets: Die Vorgänge und ihre Beschreibungen scheinen aus der Erfahrungswelt bereits gut bekannt zu sein. Geschwindigkeit und Beschleunigung werden z. B. als „schnell/langsam“ bzw. „schneller werden“ verstanden. Das Kapitel behandelt ein breites Spektrum von Schülervorstellungen zur Kinematik und zur Dynamik (Newton’sche Axiome). Es werden zudem schülergemäße Elementarisierungen der Grundkonzepte vorgestellt. Übungen sowie Hinweise auf Unterrichtskonzeptionen, Testinstrumente und vertiefende Literatur runden das Kapitel ab.

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Notes

  1. 1.

    Schecker (1985, S. 136 ff.)

  2. 2.

    Diesem Kapitel liegen insbesondere folgende Veröffentlichungen zugrunde: Arons (1981); Brown (1989); Clement (1982); Halloun und Hestenes (1985); Jung, Reul und Schwedes (1977); Jung, Wiesner und Engelhard (1981); McCloskey (1983); Schecker (1985); Twigger et al. (1994); Viennot (1979), Warren (1979a).

  3. 3.

    Im Unterricht kann man das Zenon-Paradoxon heranziehen (z. B. „Achilles und die Schildkröte“, Zugriff am 12. 9. 2016 unter https://de.wikipedia.org/wiki/Achilles_und_die_Schildkröte)

  4. 4.

    siehe dazu Amenda und Schecker (2014)

  5. 5.

    Eine besonders geeignete Darstellung der klassischen Mechanik für das Lehramtsstudium und die Planung von Physikunterricht gibt das Lehrbuch von Müller (2009).

  6. 6.

    Friedrich (2013)

  7. 7.

    Newton (1963 [Originalausgabe 1687])

  8. 8.

    Schecker (1988)

  9. 9.

    Wilhelm (2008)

  10. 10.

    Klieme (2000)

  11. 11.

    z. B. in Kulisch (2014, S. 76)

  12. 12.

    Die fachliche Diskussion, ob es sich beim 2. Axiom um eine Definition der Kraft handelt oder eine empirisch überprüfbare Aussage über den Zusammenhang zwischen Kraft und Impulsänderung, soll hier nicht geführt werden (siehe dazu z. B. Bader, 1979).

  13. 13.

    Newtons Formulierung in den Principia (Newton, 1963 [Originalausgabe 1687]) lautet übersetzt „Die Änderung der Bewegung ist der Einwirkung der bewegenden Kraft proportional und geschieht nach der Richtung derjenigen geraden Linie, nach welcher jene Kraft wirkt“ (Schecker, 1988).

  14. 14.

    Zum „Book-on-the-Table-Problem“ siehe Brown und Clement (1989).

  15. 15.

    Wilhelm (2016a)

  16. 16.

    Wilhelm (2016b)

  17. 17.

    Hake (1998)

  18. 18.

    http://modeling.asu.edu/R&E/Research.html (Zugriff am 19. 9. 2016). Man muss sich für einen Download vorher registrieren. Auf Anfrage stellt H. Schecker eine eigene Übersetzung des FCI zur Verfügung.

  19. 19.

    https://physik.uni-paderborn.de/reinhold/paderborner-videos/gruppendiskussionen (Zugriff am 14. 8. 2017).

Literatur

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Schecker, H., Wilhelm, T. (2018). Schülervorstellungen in der Mechanik. In: Schecker, H., Wilhelm, T., Hopf, M., Duit, R. (eds) Schülervorstellungen und Physikunterricht. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-57270-2_4

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