Heraeus-Projekt:
Innovativer Kinematik-/Dynamikunterricht

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    Thomas Wilhelm

Auch nach dem herkömmlichen Mechanikunterricht in der Oberstufe verfügen viele Schüler nicht über angemessene physikalische Vorstellungen über die verwendeten physikalischen Begriffe und deren Zusammenhänge. Von Thomas Wilhelm wurde ein Gesamtkonzept für einen veränderten Kinematik- und Dynamikunterricht ein- und zweidimensionaler Bewegungen in der Jahrgangsstufe 11 des Gymnasiums entwickelt und getestet, das möglichst vielen Schülern helfen soll, möglichst viele Fehlvorstellungen zur Mechanik zu verändern. Dazu wurden u.a. computergestützte Experimente und die Visualisierung der physikalischen Größen mit dynamisch ikonischen Repräsentationen eingesetzt, was neue Elementarisierungen und neue Unterrichtsstrategien ermöglichte. So werden die kinematischen Begriffe z.B. anhand allgemeiner zweidimensionaler Bewegungen eingeführt und graphische Modellbildung in Verbindung mit Animationen genutzt. Damit dieses Konzept den Schulalltag erreichen kann, wurde es lehrplankonform zum bayerischen Lehrplan konzipiert und Thomas Wilhelm hat viele Unterrichtsmaterialien für Lehrer erstellt.

Mit Hilfe der Heraeus-Stiftung sollte dieses Gesamtkonzept evaluiert werden. Eine Zielsetzung der summativen Evaluation war festzustellen, inwieweit das gesamte Unterrichtskonzept von verschiedenen Lehrern durchführbar ist und wie diese es einschätzen. Ein weiteres Ziel war, mit Hilfe von verschiedenen Tests festzustellen, inwieweit es Veränderungen in den Schülervorstellungen gibt und diese Veränderungen mit konventionell unterrichteten Klassen zu vergleichen. Dazu sollte es von mehreren verschiedenen Lehrern in mehreren Klassen eingesetzt werden. 13 Lehrer haben schließlich in insgesamt 17 Klassen danach unterrichtet. Die Heraeus-Stiftung übernahm Kopierkosten der Unterrichtsmaterialien, die Fahrtkosten der Lehrer zu den vorbereitenden und begleitenden Lehrerfortbildungen und weitere Kosten der Evaluation.

Das entwickelte Gesamtkonzept wurde von den Lehren sehr positiv beurteilt. Die Einführung kinematischer Größen anhand zweidimensionaler Bewegungen, die nur mit ikonischen Repräsentationen in Form von Vektorpfeilen sinnvoll ist, führt zu einem physikalischeren Verständnis des Beschleunigungsbegriffes und vermeidet Fehlvorstellungen durch eine ungeeignete Reduktion auf den Spezialfall eindimensionaler Bewegungen. Mehr Schüler konzeptualisieren Beschleunigung wie in der Physik als gerichtete Größe anstelle einer Größe, die die Änderung des Geschwindigkeitsbetrages angibt und allenfalls tangentiale Richtung haben kann. Schüler, die nach dem vorgelegten Unterrichtskonzept unterrichtet wurden, zeigten auch mehr Verständnis für den newtonschen Kraftbegriff. Da die entwickelten Ideen tatsächlich im Unterricht ankamen und dort Veränderungen bewirkten, kann von einer effektiven Lehrerfortbildung mit Transferwirkung gesprochen werden.

Ein Bericht dieses Projektes ist nachzulesen in: WILHELM, T.: Konzeption und Evaluation eines Kinematik/Dynamik-Lehrgangs zur Veränderung von Schülervorstellungen mit Hilfe dynamisch ikonischer Repräsentationen und graphischer Modellbildung, Studien zum Physik- und Chemielernen, Band 46, Logos-Verlag, Berlin, 2005, ISBN 3-8325-1046-X

  

| 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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