Wie man den Lernschwierigkeiten im Physikunterricht wirksam begegnen kann. Ergebnisse aus 50 Jahren fachdidaktischer Forschung

Das Lernen von Physik bereitet erhebliche Schwierigkeiten. Darauf wurde bereits vor mehr als 100 Jahren in der fachdidaktischen Literatur hingewiesen. Bis etwa 1950 sah man in der intuitiven und aus der Lehrerfahrung begründeten Entwicklung von Sachstrukturen und Experimenten die er-folgversprechende Lösung. Mit der „kognitiven Wende“ vor etwa 50 Jahren erfolgte ein grundle-gender Wechsel hin zu einer informationsverarbeitenden Auffassung: die Lernschwierigkeiten wurden nun vor allem auf die vorunterrichtlichen Wissens- und Denkstrukturen der Schülerinnen und Schüler und die darauf basierende Informationsverarbeitung zurückgeführt. Die Untersuchung der Schülervorstellungen und Lernschwierigkeiten und die darauf fußende parallel erfolgende Ausarbeitung und Evaluation von Unterrichtskonzepten wurde ein zentrales Forschungsfeld der Physikdidaktik. Diese Forschungen und Entwicklungen haben inzwischen zu einer Reihe von erfolgreichen Unterrichtskonzepten geführt. Theoretisch fundiert wird diese Forschungsrichtung durch eine moderat-konstruktivistische Sicht auf das Lehren und Lernen und die Entwicklung verschiedener Theorien des Conceptual Change

Wie man den Lernschwierigkeiten im Physikunterricht wirksam begegnen kann. Ergebnisse aus 50 Jahren fachdidaktischer Forschung

Das Lernen von Physik bereitet erhebliche Schwierigkeiten. Darauf wurde bereits vor mehr als 100 Jahren in der fachdidaktischen Literatur hingewiesen. Bis etwa 1950 sah man in der intuitiven und aus der Lehrerfahrung begründeten Entwicklung von Sachstrukturen und Experimenten die er-folgversprechende Lösung. Mit der „kognitiven Wende“ vor etwa 50 Jahren erfolgte ein grundle-gender Wechsel hin zu einer informationsverarbeitenden Auffassung: die Lernschwierigkeiten wurden nun vor allem auf die vorunterrichtlichen Wissens- und Denkstrukturen der Schülerinnen und Schüler und die darauf basierende Informationsverarbeitung zurückgeführt. Die Untersuchung der Schülervorstellungen und Lernschwierigkeiten und die darauf fußende parallel erfolgende Ausarbeitung und Evaluation von Unterrichtskonzepten wurde ein zentrales Forschungsfeld der Physikdidaktik. Diese Forschungen und Entwicklungen haben inzwischen zu einer Reihe von erfolgreichen Unterrichtskonzepten geführt. Theoretisch fundiert wird diese Forschungsrichtung durch eine moderat-konstruktivistische Sicht auf das Lehren und Lernen und die Entwicklung verschiedener Theorien des Conceptual Change

Ein Unterrichtskonzept zum Auftrieb im Sachunterricht

Das Schwimmen eines Körpers im Wasser ist ein beliebtes Thema im Sachunterricht der Grundschule. Während in der Sekundarstufe I der Auftrieb mit dem Wasserdruck erklärt wird, daraus das Archimedische Prinzip abgeleitet wird und schließlich Folgerungen für die Dichte abgeleitet werden, wird in den Unterrichtskonzeptionen für den Sachunterricht vorwiegend über die Verdrängung argumentiert. Da dieses Prinzip letztlich nichts erklärt, wurde eine Unterrichtskonzeption erarbeitet und im Sachunterricht getestet, bei der das Schwimmen, Schweben und Sinken mit den Kräften erklärt wird, die das Wasser durch den von der Tiefe abhängigen Wasserdruck ausübt. Eine ausführliche Beschreibung sowie Unterrichtsmaterialien sind auf www.supra-lernplattform.de erschienen

Lehrerhandbücher zur zweidimensional-dynamischen Mechanik

In den Jahren 2008 bis 2010 wurde das umfangreiche Forschungsprojekt „Zweidimensional-dynamische Einführung in die Mechanik“ in der Jahrgangsstufe 7 durchgeführt. Dieses Konzept wurde dann erweitert und dazu mittlerweile zwei Lehrerhandbücher erstellt (Mechanik I: 2011, Mechanik II: 2013), wofür viele verschiedene Vorarbeiten aufgegriffen wurden. Diese beiden Handbücher decken in etwa die gesamte Mechanik der Sekundarstufe I bis Jahrgangsstufe 10 ab und enthalten sehr umfangreiche Unterrichtsmaterialien. Da sie lehrplanunabhängig sein sollen, bieten sie vieles zur Auswahl an. U.a. gibt es zahlreiche Videos mit diversen Einblendungen wie z.B. Geschwindigkeitspfeile. Die didaktischen Entscheidungen des erweiterten Konzeptes werden vorgestellt

Konzeption eines Schülerlabors, Thema: Physikalisch-Medizinische Optik

Die Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität bietet Veranstaltungen für Schülerinnen und Schüler an. Im Rahmen einer Zulassungsarbeit wurde ein erstes Thema für eine Veranstaltung im Sinne eines Schülerlabors konzipiert: die "Physikalisch-Medizinische Optik" mit Experimenten, einer eigenen Anleitung für den Betreuer, einer ansprechenden Lernumgebung und einem Forscherbuch für Schülerinnen und Schüler der siebten und achten Jahrgangsstufe. Das Konzept enthält vier Stationen: Station 1: "Lichtstrahlen" (Ausbreitung, Brechung, Reflexion, Optische Grundlagen), Station 2: "Optische Linsen (Abbildung durch Sammellinse inklusive Strahlengänge) und optische Instrumente (Fotoapparat und Kameraauge)", Station 3: "Augenwelten", Station 4: "Simulation von Fehlsichtigkeiten".

Lehrerhandbücher zur zweidimensional-dynamischen Mechanik

In den Jahren 2008 bis 2010 wurde das umfangreiche Forschungsprojekt „Zweidimensional-dynamische Einführung in die Mechanik“ in der Jahrgangsstufe 7 durchgeführt. Dieses Konzept wurde dann erweitert und dazu mittlerweile zwei Lehrerhandbücher erstellt (Mechanik I: 2011, Mechanik II: 2013), wofür viele verschiedene Vorarbeiten aufgegriffen wurden. Diese beiden Handbücher decken in etwa die gesamte Mechanik der Sekundarstufe I bis Jahrgangsstufe 10 ab und enthalten sehr umfangreiche Unterrichtsmaterialien. Da sie lehrplanunabhängig sein sollen, bieten sie vieles zur Auswahl an. U.a. gibt es zahlreiche Videos mit diversen Einblendungen wie z.B. Geschwindigkeitspfeile. Die didaktischen Entscheidungen des erweiterten Konzeptes werden vorgestellt

Konzeption eines Schülerlabors, Thema: Physikalisch-Medizinische Optik

Die Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität bietet Veranstaltungen für Schülerinnen und Schüler an. Im Rahmen einer Zulassungsarbeit wurde ein erstes Thema für eine Veranstaltung im Sinne eines Schülerlabors konzipiert: die "Physikalisch-Medizinische Optik" mit Experimenten, einer eigenen Anleitung für den Betreuer, einer ansprechenden Lernumgebung und einem Forscherbuch für Schülerinnen und Schüler der siebten und achten Jahrgangsstufe. Das Konzept enthält vier Stationen: Station 1: "Lichtstrahlen" (Ausbreitung, Brechung, Reflexion, Optische Grundlagen), Station 2: "Optische Linsen (Abbildung durch Sammellinse inklusive Strahlengänge) und optische Instrumente (Fotoapparat und Kameraauge)", Station 3: "Augenwelten", Station 4: "Simulation von Fehlsichtigkeiten".

Die Energiebilanz des Menschen

In den letzten Jahrzehnten traten im Zusammenhang mit den aktuell diskutierten Klimaänderungen Hitzewellen auf, die zu einem deutlichen Anstieg von Hitzekrankheiten führten. Der Energiehaushalt des Menschen ist von einem ausgewogenen Verhältnis zwischen Zunahme und Abgabe der inneren Energie geprägt, so dass die Kerntemperatur in einem großen Umgebungstemperaturbereich einschließlich tages- und jahresrhythmischen Schwankungen auf ein Niveau von 37°C ±2°C eingestellt ist. Durch extreme Wetterbedingungen (z.B. hohe bzw. niedrige Umgebungstemperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit) kann das Verhältnis aus dem Gleichgewicht geraten. Im vorliegenden Beitrag werden die für den Menschen relevanten Energieaustauschmechanismen beschrieben. Die verschiedenen Mechanismen werden anhand von einfachen Demonstrationsexperimenten für den Physikunterricht simuliert

Ein Unterrichtskonzept zum Auftrieb im Sachunterricht

Das Schwimmen eines Körpers im Wasser ist ein beliebtes Thema im Sachunterricht der Grundschule. Während in der Sekundarstufe I der Auftrieb mit dem Wasserdruck erklärt wird, daraus das Archimedische Prinzip abgeleitet wird und schließlich Folgerungen für die Dichte abgeleitet werden, wird in den Unterrichtskonzeptionen für den Sachunterricht vorwiegend über die Verdrängung argumentiert. Da dieses Prinzip letztlich nichts erklärt, wurde eine Unterrichtskonzeption erarbeitet und im Sachunterricht getestet, bei der das Schwimmen, Schweben und Sinken mit den Kräften erklärt wird, die das Wasser durch den von der Tiefe abhängigen Wasserdruck ausübt. Eine ausführliche Beschreibung sowie Unterrichtsmaterialien sind auf www.supra-lernplattform.de erschienen