Mechanik zweidimensional in Klasse 7 -
Schriftliche Hausarbeit von Florian Schüller

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   Inhalt und Relevanz der Arbeit
 

Im neuen bayerischen Gymnasiallehrplan werden kinematischen Grundgrößen und die Newtonschen Gesetze bereits in der siebten Jahrgangstufe im Fach „Natur und Technik“ eingeführt. Dies ist auch sinnvoll, um der Entstehung von Fehlvorstellungen frühzeitig entgegen zu wirken. Die geringere mathematische Vorbildung und das noch nicht voll entwickelte Abstraktionsvermögen der Kinder dieser Jahrgangstufe verlangen jedoch ein grundsätzlich anderes Vorgehen als in höheren Jahrgangsstufen. Anwendungsorientiertheit, phänomenologisches Vorgehen und Schüleraktivitäten sind von Bedeutung.
Verschiedene Studien und Unterrichtserfahrungen haben gezeigt, dass eine Einführung in die Mechanik sinnvoller Weise anhand zweidimensionaler Bewegungen erfolgen sollte, um Fehlvorstellungen zu vermeiden, die durch eine Einführung über eindimensionale Bewegungen entstehen. Dabei ist der Vektorcharakter der kinematischen und dynamischen Größen entscheidend für das wirkliche Verständnis der Newtonschen Mechanik. Zudem eignet sich gerade ein zweidimensionaler Kurs, bei dem viel mit anschaulichen Pfeilen gearbeitet werden kann, gut, um wie gefordert das Maß an Mathematik zurückzuschrauben und ein qualitatives und anschauliches Verständnis der Mechanik aufzubauen.
Aus diesen Gründen wurde von Herrn Schüller ein entsprechendes Unterrichtskonzept zur Einführung in die Mechanik entworfen, das diese Erkenntnisse umsetzten sollte. Dazu hat er sich das Konzept von Walter Jung (dritte bis sechste Jahrgangsstufe) und das Konzept von Hartmut Wiesner und Rita Wodzinski (Mittelstufe) angeschaut, die noch nicht über neue Medien verfügten, sowie das Konzept von Thomas Wilhelm mit neuen Medien, das aber für die elfte Jahrgangsstufe konzipiert war. Aufgabe war nun, mit diesen Vorlagen ein zum aktuellen Lehrplan für die siebte Jahrgangsstufe passendes Konzept zu entwickeln und zu überprüfen. Bei der Umsetzung wurde großen Wert auf die geforderten Grundsätze Schülernähe, Alltagsrelevanz und Anschaulichkeit gelegt. Dabei wurden neben traditionellen Medien nicht nur verschiedenste motivierende Spielsachen eingesetzt, sondern ein besonderes Augenmerk der Arbeit lag auch darauf, das Konzept medial neu zu gestalten und die großen Möglichkeiten der modernen Medien, wie Videoanalyse und Computersimulationen zu nutzen. Der Schwerpunkt wurde auf ein anschauliches Grundverständnis gelegt.

In der Schriftlichen Hausarbeit werden nach der Einleitung im zweiten Kapitel die wichtigsten Alltagsvorstellungen zur Mechanik und ihre Bedeutung für den Unterricht erörtert. Im dritten Kapitel wird kurz auf das Fach „Natur und Technik“ und seine Intention im Allgemeinen eingegangen. Im vierten Kapitel werden die verwendeten Methoden und Medien vorgestellt und im fünften Kapitel wird das entworfene Unterrichtskonzept und die einzelnen Stunden ausführlich vorgestellt, bevor im letzten Kapitel die durchgeführte Kurzevaluation und deren Ergebnisse dargestellt werden. Die Beschreibung des Unterrichts im Stil eines „Unterrichtsentwurfes mit Artikulationsschema“ ist sehr ausführlich gehalten - jeweils mit Zielen der Stunde, Sachanalyse, Verlausplanung, Unterrichtsskizze und Unterrichtserfahrungen. Alle verwendeten Materialien werden im Anhang und auf einer DVD zur Verfügung gestellt.

 
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Die vollständige schriftliche Hausarbeit [Download als pdf, 5,7 MB]
 
   Fotos
 

Abbildung: Grunderfahrungen zur Beschreibung von Bewegungen im Spiel: Damit der blinde Fänger den voraus laufenden Schüler fangen kann, braucht er Informationen über die nötige Bewegungsrichtung

Abbildung: Das Videoprojekt am Computer zeigt eine Kreisbewegung der Lego-Eisenbahn mit simultaner Darstellung von Geschwindigkeit und Beschleunigung

 
   Veröffentlichung
 

SCHÜLLER, F.; WILHELM, T.:
Mechanik in Jahrgangsstufe 7 - Zweidimensional und multimedial
Erscheint in: Nordmeier, V.; Oberländer, A.; Grötzebauch, H. (Hrsg.): Didaktik der Physik - Berlin 2008, Lehmanns Media – LOB.de, Berlin, 2008
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| Prof. Dr. Thomas Wilhelm, Institut für Didaktik der Physik, Universität Frankfurt, Max-von-Laue-Str. 1, 60438 Frankfurt am Main |
| vorher: Didaktik der Physik, Universität Augsburg |
| ehemals: Lehrstuhl für Physik und ihre Didaktik, Universität Würzburg |
 
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