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Schülervorstellungen zu Teilchen und Wärme

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Schülervorstellungen und Physikunterricht

Zusammenfassung

Das Kapitel befasst sich im ersten Teil mit Vorstellungen über kleinste Teilchen. Als Bausteinen makroskopischer Körper werden ihnen deren Eigenschaften zugeordnet, z. B. Farbe. Weitere Bereiche sind Vorstellungen über die Bewegung mikroskopischer Teilchen und Überlegungen von Schülern, was sich zwischen den Teilchen befindet. Im zweiten Teil des Kapitels geht es um Schülervorstellungen über den Zusammenhang von Temperatur und Wärme sowie die Vorstellung, manche Stoffe seien von Natur aus warm oder kalt. Grundlegende Konzeptionen eines Unterrichts über Teilchen werden gegenübergestellt. Dabei spielt der Modellaspekt eine wichtige Rolle. Übungen sowie Hinweise auf Unterrichtskonzeptionen, Testinstrumente und vertiefende Literatur runden das Kapitel ab.

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Notes

  1. 1.

    Alle aus den Arbeiten von Peuckert (2005, 2006) wiedergegebenen Schülerzitate sind Aussagen von Schülerinnen und Schülern der Klassenstufe 11.

  2. 2.

    Millar (1990, S. 290f.) nennt diese Phase „teaching by ostentation“. Dabei sei eine grundlegende Verlagerung der Betrachtungsweise von der empirischen Erfahrung hin zur Theorie erforderlich.

  3. 3.

    z. B. Fischler und Rothenhagen (1997); Götz, Dahncke und Langensiepen (1986)

  4. 4.

    aus Cordes (2006); die Aufgabe geht zurück auf Novick und Nussbaum (1978), Übersetzung Kircher und Heinrich (1984)

  5. 5.

    Nur unter dem Abzug und mit Schutzhandschuhen durchzuführen!

  6. 6.

    z. B. bei Fischler und Rothenhagen (1997)

  7. 7.

    Interviewausschnitte aus Peuckert (2005)

  8. 8.

    Fachlich richtig ist eine andere Erklärung als die der unterschiedlich großen Teilchen. Ausschlaggebend für die beobachtete Volumenkontraktion ist die Polarität der Moleküle (Winkelmann und Behle, 2018).

  9. 9.

    vgl. die Animation zur Wärmeleitung auf der Website Leifi Physik; https://www.leifiphysik.de/waermelehre/waermetransport/grundwissen/waermeleitung-animation (Zugriff am 18.7.2017)

  10. 10.

    in Anlehnung an eine Abbildung in Backhaus et al. (2008, S. 252)

  11. 11.

    Lichtfeldt (1992)

  12. 12.

    Argumente für die Behandlung des Modells betonen die gute Gelegenheit für den Physikunterricht, die Ideengeschichte der Atomvorstellungen vom einfachen Korpuskelmodell über das Bohr’sche Modell bis zu den modernen Sichtweisen, die vor allem mit der Ablösung klassischer Prinzipien verbunden sind, im Unterricht als nachvollziehbaren Prozess zu behandeln. Gegen das Modell sprechen u. a. die Unterstützung des mechanistischen Denkens (Elektronen als Teilchen auf Bahnkurven) und die Zwei- statt Dreidimensionalität des Modells. Dazu kommen fachliche Grenzen, z. B. dass die Energiezustände nur für das Wasserstoffatom richtig vorhergesagt werden. Über einige dieser Kontroversen wird in Fischler (1992) berichtet.

  13. 13.

    Abbildung nach http://physikunterricht-online.de/jahrgang-12/das-bohrsche-atommodell/ (Zugriff am 8.6.2018)

  14. 14.

    z. B. bei Mikelskis-Seifert (2006)

  15. 15.

    Ein entsprechendes Unterrichtskonzept wird z. B. von Parchmann und Schwarzer (2016) vorgeschlagen.

  16. 16.

    Erickson (1979)

  17. 17.

    Zitat nach Erickson (1979)

  18. 18.

    Schlichting und Rodewald (1988)

Literatur

  • Backhaus, U., Boysen, G., Burzin, S., Heepmann, B., Heise, H., Kopte, U., …, Schön, L. (2008). Fokus Physik, Rheinland-Pfalz, Gymnasium Gesamtband. Berlin: Cornelsen.

    Google Scholar 

  • Brook, A., Briggs, H. & Driver, R. (1984). Aspects of secondary students’ understanding of the particulate nature of matter: Centre for Studies in Science and Mathematics Education, University of Leeds.

    Google Scholar 

  • Buck., P (1987). Der Sprung zu den Atomen. physica didactica, 14, 41–45.

    Google Scholar 

  • Buck, P. & Redeker, B. (1988). Verstehen lernen – zum Sprung verhelfen. Ein Dialog über das Lernen von Physik bei Martin Wagenschein. chimica didactica, 14, 129–154.

    Google Scholar 

  • Cordes, M. (2006). Schülervorstellungen zum Teilchenmodell und zu Atomen in der Sekundarstufe I (Hausarbeit, unveröffentlicht). Universität Bremen.

    Google Scholar 

  • Driver, R. & Scott, P. (1994). Schülerinnen und Schüler auf dem Weg zum Teilchenmodell. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik, 5(22), 24–31.

    Google Scholar 

  • Duit, R. (1986). Wärmevorstellungen. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik/Chemie, 34(13), 30–33.

    Google Scholar 

  • Eilks, I. (2002). Von der Rastertunnelmikroskopie zur Struktur des Wassermoleküls – Ein anderer Weg durch das Teilchenkonzept in der Sekundarstufe I. Teil 1: Chemie und Schule (3), 7–12; Teil 2: Chemie und Schule (4), 26–30.

    Google Scholar 

  • Eilks, I. & Möllering, J. (2001). Neue Wege zu einem fächerübergreifenden Verständnis des Teilchenkonzepts. Der Mathematische und Naturwissenschaftliche Unterricht, 54, 240–247.

    Google Scholar 

  • Erickson, G. (1979). Children’s Conceptions of Heat and Temperature. Science Education, 63, 221–230.

    Article  ADS  Google Scholar 

  • Fischler, H. (Hrsg.) (1992). Quantenphysik in der Schule. Kiel: IPN.

    Google Scholar 

  • Fischler, H. (Hrsg.) (1997). Teilchen – Themenheft. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik, Heft 41.

    Google Scholar 

  • Fischler, H. & Reiners, C. S. (Hrsg.) (2006). Die Teilchenstruktur der Materie im Physik- und Chemieunterricht. Berlin: Logos.

    Google Scholar 

  • Fischler, H. & Rothenhagen, A. (1997). Experimente zum Teilchenmodell. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik, 8, 203–209.

    Google Scholar 

  • Götz, R., Dahncke, H. & Langensiepen, F. (Hrsg.) (1986). Handbuch des Physikunterrichts: Sekundarbereich I. Band 8. Köln: Aulis.

    Google Scholar 

  • Hadenfeldt, J. C., Neumann, K., Bernholt, S., Liu, X. & Parchmann, I. (2016). Students’ progression in understanding the matter concept. Journal of Research in Science Teaching, 53(5), 683–708. https://doi.org/10.1002/tea.21312

    Article  ADS  Google Scholar 

  • Herrmann, F. (2014). KPK – Der Karlsruher Physikkurs für die Sekundarstufe I. Band 1: Energie – Impuls –Entropie. Zugriff unter http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/dl-counter/download/Sek_I_Band_1.pdf am 16. 08. 2017.

  • Jung, W. (1978). Zum Problem der „Schülervorstellungen“ (2. Teil). physica didactica, 5, 231–248.

    Google Scholar 

  • Kesidou, S. & Duit, R. (1993). Students’ conceptions of the second law of thermodynamics – an interpretive study. Journal of Research in Science Teaching, 30(1), 85–106. https://doi.org/10.1002/tea.3660300107

    Article  ADS  Google Scholar 

  • Kircher, E. (1986). Vorstellungen über Atome. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik/Chemie, 34(13), 34–37.

    ADS  Google Scholar 

  • Kircher, E. & Heinrich, P. (1984). Eine empirische Untersuchung über Atomvorstellungen bei Hauptschülern im 8. und 9. Schuljahr. chimicia didactica, 10, 199–222.

    Google Scholar 

  • Kultusministerkonferenz (Hrsg.) (2004). Bildungsstandards in den Fächern Biologie, Chemie und Physik für den Mittleren Bildungsabschluss. München: Luchterhand.

    Google Scholar 

  • Leisner, A. (2005). Entwicklung von Modellkompetenz im Physikunterricht: eine Evaluationsstudie in der Sekundarstufe I. Berlin: Logos.

    Google Scholar 

  • Lichtfeldt, M. (1992). Schülervorstellungen in der Quantenphysik und ihre möglichen Änderungen durch Unterricht. Essen: Westarp.

    Google Scholar 

  • Liebers, K., Mikelskis, H. F., Otto, R., Schön, L.-H. & Wilke, H.-J. (2006). Physik plus. Klassen 7/8 Berlin. Berlin: Cornelsen.

    Google Scholar 

  • Mikelskis-Seifert, S. (2002). Die Entwicklung von Metakonzepten zur Teilchenvorstellung bei Schülern. Berlin: Logos

    Google Scholar 

  • Mikelskis-Seifert, S. (2006). Lernen über Modelle: Entwicklung und Evaluation einer Konzeption für die Einführung des Teilchenmodells. In H. Fischler & C. S. Reiners (Hrsg.), Die Teilchenstruktur der Materie im Physik- und Chemieunterricht (S. 165–198). Berlin: Logos.

    Google Scholar 

  • Millar, R. (1990). Making sense: what use are particle ideas to children? In P. L. Lijnse, P. Licht, W. de Vos & A. J. Waarlo (Hrsg.), Relating macroscopic phenomena to microscopic particles (S. 283–293). Utrecht: Centre for Science and Mathematics Education (CD-ß).

    Google Scholar 

  • Morell, L., Collier, T., Black, P. & Wilson M. (2017). A Construct-Modeling Approach to Develop a Learning Progression of how Students Understand the Structure of Matter. Journal of Research in Science Teaching. https://doi.org/10.1002/tea.21397

  • Muckenfuß, H. (2001). Retten uns die Phänomene? Anmerkungen zum von Verhältnis von Wahrnehmung und Theorie. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik, 12, 63/64, 166–169.

    Google Scholar 

  • Novick, S. & Nussbaum, J. (1978). Junior High School Pupils’ Understanding of the Particulate Nature of Matter: An Interview Study. Science Education, 62(3), 273–281.

    Article  ADS  Google Scholar 

  • Novick, S. & Nussbaum, J. (1981). Pupils’ understanding of the particulate nature of matter: A cross-age study. Science Education, 65(2), 187–196.

    Article  ADS  Google Scholar 

  • Nussbaum, J. (1985). The Particulate Nature of Matter in the Gaseous State. In R. Driver, E. Guesne & A. Tiberghien (Hrsg.), Children’s Ideas in Science (S. 124–144). Ballmore: Open University Press.

    Google Scholar 

  • Parchmann, I. & Schwarzer, S., unter Mitarbeit von Anderson, S., Kliever, J., Rathlev, J. & Stamer, I. (2016). Kann man Atome sehen? Naturwissenschaften im Unterricht – Chemie, Heft 153, 15–17.

    Google Scholar 

  • Peuckert, J. (2005). Stabilität und Ausprägung kognitiver Strukturen zum Atombegriff. Berlin: Logos.

    Google Scholar 

  • Peuckert, J. (2006). Stabilität und Ausprägung von Teilchenvorstellungen. In H. Fischler & C. S. Reiners (Hrsg.), Die Teilchenstruktur der Materie im Physik- und Chemieunterricht (S. 77–105). Berlin: Logos.

    Google Scholar 

  • Pfundt, H. (1981). Das Atom – letztes Teilungsstück oder erster Aufbaustein? chimica didactica, 7, 75–94.

    Google Scholar 

  • Rehm, M., Buck, P. (2006). Der Teil und das Ganze – ein Lehr-Lern-Arrangement vor der Einführung von Atommodellen. In H. Fischler & C. S. Reiners (Hrsg.), Die Teilchenstruktur der Materie im Physik- und Chemieunterricht (S. 145–162). Berlin: Logos.

    Google Scholar 

  • Schlichting, H.-J. & Rodewald, B. (1988). Leben im Wärmebad. Praxis der Naturwissenschaften – Physik, 30(5), 30–36.

    Google Scholar 

  • Starauschek, E. (2001). Physikunterricht nach dem Karlsruher Physikkurs. Ergebnisse einer Evaluationsstudie. Berlin: Logos.

    Google Scholar 

  • Starauschek, E. (2002). Ergebnisse einer Evaluationsstudie zum Physikunterricht nach dem Karlsruher Physikkurs. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 8, 7–21.

    Google Scholar 

  • Theis, W. (2005). Zum einführenden Unterricht über die Teilchenstruktur der Materie – Von Beobachtungen zu beschreibenden Begriffen. Der mathematische und Naturwissenschaftliche Unterricht, 58, 228–231.

    Google Scholar 

  • Vollebregt, M., Klaassen, K., Lijnse, P. & Genseberger, R. (1997). Einführung des Teilchenmodells. Ein problemaufwerfender Unterricht. Naturwissenschaften im Unterricht, Physik, 8(4), 16–21.

    Google Scholar 

  • Wagenschein, M, (1970). Ursprüngliches Verstehen und exaktes Denken II. Stuttgart: Klett.

    MATH  Google Scholar 

  • Wagenschein, M. (1977). Rettet die Phänomene! Der mathematische und Naturwissenschaftliche Unterricht, 30, 129–137.

    Google Scholar 

  • Wagenschein, M. (1980). Naturphänomene sehen und verstehen. Genetische Lehrgänge. Stuttgart: Klett.

    Google Scholar 

  • Wiesner, H. & Stengl, D. (1984). Vorstellungen von Schülern der Primarstufe zu Temperatur und Wärme. Sachunterricht und Mathematik in der Primarstufe, 12, 445–452.

    Google Scholar 

  • Winkelmann, J. & Behle, J. (2018). Moment mal …: Erklärt das Teilchenmodell die Volumenreduktionen bei Mischversuchen? In T. Wilhelm (Hrsg.), Stolpersteine überwinden im Physikunterricht. Anregungen für fachgerechte Elementarisierungen. Seelze: Friedrich.

    Google Scholar 

  • Yeo, S. & Zadnik, M. (2001). Introductory Thermal Concept Evaluation: Assessing Students’ Understanding. The Physics Teacher, 39(8), 496–504.

    Article  ADS  Google Scholar 

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Fischler, H., Schecker, H. (2018). Schülervorstellungen zu Teilchen und Wärme. 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_7

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