Schülervorstellungen und Konsequenzen für den Unterricht. V.-Prof. Dr. Martin Hopf Österr. Kompetenzzentrum für Didaktik der Physik

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1 Schülervorstellungen und Konsequenzen für den Unterricht V.-Prof. Dr. Martin Hopf Österr. Kompetenzzentrum für Didaktik der Physik

2 Ablauf Konstruktivismus Schülervorstellungen in der Physik Konsequenzen für den Unterricht

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4 Konstruktivismus Unser Wissen über die Welt wird durch das Gehirn aus Sinneswahrnehmungen konstruiert. Objektive Erkenntnis ist nicht möglich. Die Welt da draußen ist immer eine schon interpretierte Welt, über die wir uns nur kommunikativ verständigen/einigen können. Lernende müssen ihr Wissen selbst konstruieren. Das meint aber nicht handwerkliche Tätigkeit, sondern geistiges Konstruieren.

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7 Aus dem winzigen Samen kann ein riesiger Baum wachsen. Woher kommt die Masse?

8 A Minds of their Own (www.learner.org)

9 Schülervorstellungen Schülerinnen und Schüler kommen mit stabilen Vorstellungen in den Unterricht. Diese Vorstellungen sind oft nicht mit (physikalischen) Vorstellungen vereinbar.

10 Sie sehen hier ein Lämpchen an eine Batterie angeschlossen. Das Lämpchen leuchtet. Lesen Sie jeden der unten stehenden Sätze und kreuzen Sie an! 1. Die Lampe verbraucht den elektrischen Strom vollständig. 2. Die Lampe verbraucht ein bisschen den elektrischen Strom. 3. Der elektrische Strom von der Batterie zur Lampe kommt völlig unverbraucht von der Lampe zur Batterie zurück. Stimmt Falsch

11 Sie sehen hier ein Lämpchen an eine Batterie angeschlossen. Das Lämpchen leuchtet. Lesen Sie jeden der unten stehenden Sätze und kreuzen Sie an! Stimmt Falsch 1. Die Lampe verbraucht den elektrischen Strom vollständig. X 2. Die Lampe verbraucht ein bisschen den elektrischen Strom. X 3. Der elektrische Strom von der Batterie zur Lampe kommt völlig unverbraucht von der Lampe zur Batterie zurück. X

12 Sie sehen hier ein Lämpchen an eine Batterie angeschlossen. Das Lämpchen leuchtet. Lesen Sie jeden der unten stehenden Sätze und kreuzen Sie an! Stimmt Falsch 1. Die Lampe verbraucht den elektrischen Strom vollständig. X (27%) 2. Die Lampe verbraucht ein bisschen den elektrischen Strom. X (51%) 3. Der elektrische Strom von der Batterie zur Lampe kommt völlig unverbraucht von der Lampe zur Batterie zurück. X (26%)

13 Vorstellung Der elektrische Strom wird verbraucht.

14 Als Claudia am Morgen aufwacht, ist das Wetter sehr schön. In dem großen Spiegel vor ihrem Bett sieht Claudia eine ihrer herrlichen Sonnenblumen: a) Denken Sie sich in der Abbildung ein Kreuz an der Stelle, an der Claudia das Spiegelbild der Blüte ihrer Sonnenblume sieht! b) Was alles vertauscht der Spiegel? Vorn und hinten Rechts und links Oben und unten

15 Als Claudia am Morgen aufwacht, ist das Wetter sehr schön. In dem großen Spiegel vor ihrem Bett sieht Claudia eine ihrer herrlichen Sonnenblumen: a) Denken Sie sich in der Abbildung ein Kreuz an der Stelle, an der Claudia das Spiegelbild der Blüte ihrer Sonnenblume sieht! b) Was alles vertauscht der Spiegel? Vorn und hinten Rechts und links Oben und unten

16 Als Claudia am Morgen aufwacht, ist das Wetter sehr schön. In dem großen Spiegel vor ihrem Bett sieht Claudia eine ihrer herrlichen Sonnenblumen: a) Denken Sie sich in der Abbildung ein Kreuz an der Stelle, an der Claudia das Spiegelbild der Blüte ihrer Sonnenblume sieht! Kreuz hinter dem Spiegel, richtiger Abstand Kreuz hinter dem Spiegel, falscher Abstand 31% 9% Kreuz auf dem Spiegel 51% Vorn und Hinten 13% Vorn/Hinten UND Rechts/Links b) Was alles vertauscht der Spiegel? Vorn und hinten Rechts und links Oben und unten 10% Rechts und Links 67% Oben und Unten 3%

17 Vorstellung Hinter dem Spiegel kann kein Bild sein. Daher muss es auf dem Spiegel liegen. Wir versetzen uns ins Spiegelbild.

18 Kim nimmt aus seinem Etui ein Metalllineal und ein Holzlineal. Er behauptet, dass das Metalllineal sich kälter als das Holzlineal anfühlt. Welche Erklärung bevorzugen sie? o Metall leitet die Energie schneller von der Hand weg als Holz. o Holz ist von Natur aus ein wärmeres Material als Metal. o Das Holzlineal enthält mehr Wärme als das Metalllineal. o Metalle strahlen die Wärme besser ab als Holz. o Kälte wird schneller vom Metall abgegeben.

19 Kim nimmt aus seinem Etui ein Metalllineal und ein Holzlineal. Er behauptet, dass das Metalllineal sich kälter als das Holzlineal anfühlt. Welche Erklärung bevorzugen sie? o Metall leitet die Energie schneller von der Hand weg als Holz. o Holz ist von Natur aus ein wärmeres Material als Metal. o Das Holzlineal enthält mehr Wärme als das Metalllineal. o Metalle strahlen die Wärme besser ab als Holz. o Kälte wird schneller vom Metall abgegeben.

20 Kim nimmt aus seinem Etui ein Metalllineal und ein Holzlineal. Er behauptet, dass das Metalllineal sich kälter als das Holzlineal anfühlt. Welche Erklärung bevorzugen sie? o Metall leitet die Energie schneller von der Hand weg als Holz. o Holz ist von Natur aus ein wärmeres Material als Metal. o Das Holzlineal enthält mehr Wärme als das Metalllineal. o Metalle strahlen die Wärme besser ab als Holz. o Kälte wird schneller vom Metall abgegeben. A 15% B 23% C 19% D 20% E 23%

21 Vorstellungen Wir können Temperaturen mit der Haut wahrnehmen; Wärme ist eine Substanz, genau wie Kälte; Metalle sind kalt.

22 Ein Junge wirft eine Stahlkugel senkrecht nach oben. Betrachten Sie die Bewegung der Kugel während des Zeitraumes nachdem sie die Hand des Jungen verlassen hat und bevor sie wieder den Boden erreicht. Nehmen Sie an, dass alle Luftreibungskräfte vernachlässigbar klein sind. Unter diesen Bedingungen wirken auf die Kugel folgende Kräfte: (A) Eine nach unten gerichtete Schwerkraft, zusammen mit einer stetig abnehmenden nach oben gerichteten Kraft. (B) Eine stetig abnehmende nach oben gerichtete Kraft für den Zeitraum vom Verlassen der Hand bis zum Erreichen des höchsten Punktes, und während der Abwärtsbewegung eine stetig zunehmende nach unten gerichtete Schwerkraft, wenn sich die Kugel der Erde nähert. (C) Eine nahezu konstante nach unten gerichtete Schwerkraft, zusammen mit einer nach oben gerichteten Kraft, die so lange stetig abnimmt bis die Kugel ihren höchsten Punkt erreicht, und während der Abwärtsbewegung nur eine konstante nach unten gerichtete Schwerkraft. (D) Nur eine konstante nach unten gerichtete Schwerkraft. (E) Keine der genannten Kräfte. Die Kugel fällt wegen ihrer natürlichen Tendenz, sich auf der Erdoberfläche in Ruhe zu befinden.

23 Ein Junge wirft eine Stahlkugel senkrecht nach oben. Betrachten Sie die Bewegung der Kugel während des Zeitraumes nachdem sie die Hand des Jungen verlassen hat und bevor sie wieder den Boden erreicht. Nehmen Sie an, dass alle Luftreibungskräfte vernachlässigbar klein sind. Unter diesen Bedingungen wirken auf die Kugel folgende Kräfte: (A) Eine nach unten gerichtete Schwerkraft, zusammen mit einer stetig abnehmenden nach oben gerichteten Kraft. (B) Eine stetig abnehmende nach oben gerichtete Kraft für den Zeitraum vom Verlassen der Hand bis zum Erreichen des höchsten Punktes, und während der Abwärtsbewegung eine stetig zunehmende nach unten gerichtete Schwerkraft, wenn sich die Kugel der Erde nähert. (C) Eine nahezu konstante nach unten gerichtete Schwerkraft, zusammen mit einer nach oben gerichteten Kraft, die so lange stetig abnimmt bis die Kugel ihren höchsten Punkt erreicht, und während der Abwärtsbewegung nur eine konstante nach unten gerichtete Schwerkraft. (D) Nur eine konstante nach unten gerichtete Schwerkraft. (E) Keine der genannten Kräfte. Die Kugel fällt wegen ihrer natürlichen Tendenz, sich auf der Erdoberfläche in Ruhe zu befinden.

24 Ein Junge wirft eine Stahlkugel senkrecht nach oben. Betrachten Sie die Bewegung der Kugel während des Zeitraumes nachdem sie die Hand des Jungen verlassen hat und bevor sie wieder den Boden erreicht. Nehmen Sie an, dass alle Luftreibungskräfte vernachlässigbar klein sind. Unter diesen Bedingungen wirken auf die Kugel folgende Kräfte: (A) Eine nach unten gerichtete Schwerkraft, zusammen mit einer stetig abnehmenden nach oben gerichteten Kraft. (B) Eine stetig abnehmende nach oben gerichtete Kraft für den Hauptfachund während fach Zeitraum Neben- vom Verlassen der Hand bis zum Erreichen des höchsten Punktes, der Abwärtsbewegung eine stetig zunehmende nach unten gerichtete Schwerkraft, wenn sich die Kugel der Erde nähert. A 5,3% 5,2% (C) Eine nahezu konstante nach unten gerichtete Schwerkraft, B zusammen 20,4% 15,5% mit einer nach oben gerichteten Kraft, die so lange stetig Cabnimmt 61,9% bis die Kugel 64,5% ihren höchsten Punkt erreicht, und während der Abwärtsbewegung nur eine konstante nach unten gerichtete Schwerkraft. D 12,4% 15,1% (D) Nur eine konstante nach unten gerichtete Schwerkraft. E 0% 0,6% (E) Keine der genannten Kräfte. Die Kugel fällt wegen ihrer k.a. natürlichen 0% Tendenz, 0% sich auf der Erdoberfläche in Ruhe zu befinden.

25 Vorstellungen Allmählicher Verlust des Schwungs Körper fallen immer herunter

26 Konsequenzen für den Unterricht Lernende haben stabile Vorstellungen, die das Physiklernen behindern. (Physik-)Unterricht muss diese Schülervorstellungen berücksichtigen. Aus Schülersicht problematische Inhalte zu vermitteln ist schwer und bedarf besonderer Planung. Es gibt viele fachdidaktische Forschungsergebnisse dazu, aber keine Patentrezepte.

27 Unterrichtsstrategien Konfrontieren Umdeuten

28 Zum Weiterlesen

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Prof. Dr. Martin Hopf Österreichisches Kompetenzzentrum für Didaktik der Physik Universität Wien Währinger Str. 17, 1090 Wien

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