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Unterrichtskonzeptionen zur Dynamik

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Unterrichtskonzeptionen für den Physikunterricht

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Zusammenfassung

Der traditionelle Dynamikunterricht beschränkt sich zunächst weitgehend auf einfache Situationen: auf geradlinige Bewegungen von Körpern mit konstanter Masse, auf die konstante Kräfte einwirken. Der Karlsruher Physikkurs betrachtet das Zu- oder Abfließen von Impuls, wobei zunächst auch nur eindimensionale Bewegungen betrachtet werden. Statt der Größe „Kraft“ wird die Größe „Impulsstromstärke“ betrachtet. In einer Konzeption für die Sekundarstufe I wird der Stoß als paradigmatisches Phänomen für Wechselwirkung angesehen und die Kraft über Stöße eingeführt, wobei das Schlüsselexperiment der Stoß auf eine rollende Kugel senkrecht zu deren Bewegungsrichtung ist. Eine Konzeption für die Sekundarstufe II mit computerbasierter Messwerterfassung betrachtet viele Vorgänge mit mehreren und nicht-konstanten Kräften, wobei die Messdaten nicht als Liniengraphen, sondern als Animation mit dynamischen Vektorpfeilen dargestellt werden.

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Notes

  1. 1.

    Wilhelm (2016).

  2. 2.

    Wilhelm und Wenzel (2016).

  3. 3.

    Historische Überlegungen sind zu finden bei Kuhn (2001), Dijksterhuis (1983), Wilhelm (2005a, S. 106 ff.) und Müller (2018).

  4. 4.

    Einen Überblick über mögliche Interpretationen des ersten Newton’schen Gesetzes gibt Stegmüller (1970, S. 118–129).

  5. 5.

    Man findet auch die Formulierung „Jeder Körper behält seinen Impuls bei, wenn keine Kraft auf ihn wirkt.“ Sie ist für das Verständnis ungeeignet, weil darin nicht deutlich wird, dass es sich dabei um die resultierende Kraft handelt.

  6. 6.

    Z. B. Bader (1979).

  7. 7.

    Dijksterhuis (1983, S. 530).

  8. 8.

    Dijksterhuis (1983, S. 520 f.).

  9. 9.

    Schecker (1985, S. 468).

  10. 10.

    Schecker (1987, S. 473).

  11. 11.

    Schecker und Wilhelm (2018).

  12. 12.

    Diesen Zugang hat diSessa (1980) unabhängig und parallel vorgeschlagen.

  13. 13.

    Wiesner (1994a); Wodzinski (1996).

  14. 14.

    Wilhelm und Wenzel (2016).

  15. 15.

    Eine didaktische Diskussion findet sich in Wilhelm (2016).

  16. 16.

    In Wilhelm, Reusch und Hopf (2016) wird dies an einem verblüffenden Beispiel vorgerechnet.

  17. 17.

    Wilhelm (2013a).

  18. 18.

    Wilhelm (2013b).

  19. 19.

    Thornton und Sokoloff (1997).

  20. 20.

    Wilhelm (1994); Heuer und Wilhelm (1997); Wilhelm (2005a).

  21. 21.

    Diese Aufgabe findet sich auch in Schecker und Wilhelm (2018, Übung 4.2, S. 85–86).

  22. 22.

    Hestenes, Wells und Swackhamer 1992; Gerdes und Schecker 1999.

  23. 23.

    Der FCI ist verfügbar unter http://modeling.asu.edu/R&E/Research.html, wobei man sich für einen Download vorher registrieren muss. Auf Anfrage stellt H. Schecker eine eigene Übersetzung des FCI zur Verfügung.

  24. 24.

    Wilhelm (2005a); Wilhelm (2005b).

  25. 25.

    Hartmann (2004).

  26. 26.

    Dieser Beschreibung der Grundideen liegen die Unterrichtshilfen für Lehrkräfte zugrunde, die enthalten sind in: Herrmann, F. (Hrsg.). Der Karlsruher Physikkurs, Aufl. 2014, http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/kpk_material.html.

  27. 27.

    Herrmann und Job (2002); Herrmann und Job (2012).

  28. 28.

    Dieser Beschreibung der Mechanik-Unterrichtskonzeption liegen die Schülerbücher zugrunde, die enthalten sind in: Herrmann, F. (Hrsg.). Der Karlsruher Physikkurs, Auflage 2014, http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/kpk_material.html.

  29. 29.

    Die Debatte um den KPK kann hier nicht ausführlich wiedergegeben, siehe dazu z. B.: Hartwich und Starauschek (1998); Starauschek (2002); Herzog (2007); Herrmann et al. (2008); Will (2009); Strunk und Rincke (2015).

  30. 30.

    Wilhelm (2015).

  31. 31.

    Kleinere Studien sind von Kesidou und Duit (1991) und von Opitz (2000) aufgelegt worden.

  32. 32.

    Z. B. Jung, Reul und Schwedes (1977); Jung (1980).

  33. 33.

    Z. B. Wiesner (1992, 1993, 1994a, 1994b); Wodzinski und Wiesner (1994a, 1994b, 1994c); Hopf et al. (2008).

  34. 34.

    Waltner et al. (2010); Wiesner et al. (2010); Tobias (2010); Wilhelm et al. (2012); Wilhelm et al. (2013); Wiesner et al. (2016).

  35. 35.

    Die Windows-Simulation mit dem grünen Hintergrund wurde von Alexander Rachel erstellt. Sie ist unter http://www.thomas-wilhelm.net/simu_stoss.zip downloadbar. Eine neue HTML5-Simulation für jeden Browser wurde von Thomas Weatherby erstellt und ist startbar unter www.thomas-wilhelm.net/stoss.html. Eine entsprechende Version für Android-Tablets gibt es unter https://play.google.com/store/apps/details?id=com.IDPFrankfurt.CollSim und eine Version für iPads und iPhones unter https://apps.apple.com/app/id1536603525.

  36. 36.

    Tobias (2010); Spatz et al. (2018).

  37. 37.

    Tobias (2010); Spatz et al. (2018).

  38. 38.

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    Heuer (1992b).

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    Heuer (1996).

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    Wilhelm (1994, S. 147–188).

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    Jäger (1996); Koller (1997); Blaschke (1999).

  45. 45.

    Wilhelm und Heuer (2002a, 2002b, 2004); Wilhelm (2005a); Wilhelm (2008).

  46. 46.

    Wilhelm (1994, S. 157 ff.).

  47. 47.

    Wilhelm (1994, S. 166 ff.).

  48. 48.

    Wilhelm (2000).

  49. 49.

    Heuer (1992a).

  50. 50.

    Reusch et al. (2000a, b).

  51. 51.

    Wilhelm (2005a).

  52. 52.

    Thornton und Sokoloff (1997).

  53. 53.

    Wilhelm (2005a).

  54. 54.

    Diese Aufgabe findet sich auch in Schecker und Wilhelm (2018) als Übung 4.2, S. 85–86.

  55. 55.

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  56. 56.

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  1. Institut für Didaktik der Physik, Goethe-Universität Frankfurt, Frankfurt am Main, Deutschland

    Thomas Wilhelm

  2. Österreichisches Kompetenzzentrum für Didaktik der Physik, Universität Wien, Wien, Österreich

    Martin Hopf

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  1. Thomas Wilhelm
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  2. Martin Hopf
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Correspondence to Thomas Wilhelm .

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  1. Institut für Didaktik der Physik, Goethe-Universität, Frankfurt am Main, Hessen, Deutschland

    Thomas Wilhelm

  2. Institut für Didaktik der Naturwissenschaften, Abteilung Physikdidaktik, Universität Bremen, Bremen, Deutschland

    Horst Schecker

  3. Österreichisches Kompetenzzentrum für Didaktik der Physik, Universität Wien, Wien, Österreich

    Martin Hopf

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Wilhelm, T., Hopf, M. (2021). Unterrichtskonzeptionen zur Dynamik. In: Wilhelm, T., Schecker, H., Hopf, M. (eds) Unterrichtskonzeptionen für den Physikunterricht. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-63053-2_4

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