Das physikalische Praktikum ist obligatorischer Bestandteil vieler naturwissenschaftlicher Studiengänge und mit einem erheblichen zeitlichen und materiellen Aufwand verbunden. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Effizienz des Praktikums und insbesondere mit der grundlegenden Frage, inwieweit in dieser Lernumgebung eine Verbindung theoretischen Wissens aus der Vorlesung mit experimentellen Handlungen hergestellt wird. Speziell geht es um die Fragestellung, welche Auswirkungen der integrierte Einsatz von Computerwerkzeugen zur grafikorientierten Modellbildung hat.
Ein erster Schwerpunkt der Untersuchung sind die Handlungen von Studierenden während der Versuchsdurchführung. Theoretische Basis bildet der Vorverständnisbegriff, der um handlungsbezogene Vorverständniselemente erweitert wird. Anhand videodokumentierter Versuchsdurchführungen werden Vorverständniselemente formuliert, die das Handeln der Studierenden leiten und sich förderlich bzw. hinderlich auf die Verbindung von Theorie und Experiment auswirken. Beispielsweise kann vielen Handlungen eine starke Fixierung auf die konkret geforderten Produkte unterstellt werden, die zu Lasten der theoretischen Durchdringung des Versuches geht. Ein zweiter Schwerpunkt der Arbeit sind die Auswirkungen der Modellbildung. Hierzu werden Wissenstests, videodokumentierte Versuchsdurchführungen und die schriftlichen Ausarbeitungen der Studierenden qualitativ und quantitativ analysiert. Es zeigt sich, dass die Modellbildung generell zu vermehrter Kommunikation über die begrifflichen Grundlagen der Praktikumsversuche anregt. Weitergehende intendierte Wechselwirkungen zwischen Arbeiten am Modell einerseits und Arbeiten am Experiment andererseits konnten nicht im erhofften Umfang beobachtet werden.
Anhand der Ergebnisse werden Möglichkeiten für eine Verbesserung physikalischer Praktika, insbesondere durch einen effektiveren Einsatz grafikorientierter Modellbildung, diskutiert.
Aktualisiert: 2022-12-21
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Untersuchungen von Schülervorstellungen und Lernprozessen im Physikunterricht geben Hinweise für die Gestaltung von Unterricht und für die Modellierung kognitiver Prozesse. Ausgehend von einer Theorie der Bedeutungsentstehung und einem hierarchischen Modell kognitiver Prozesse werden Lernprozeßuntersuchungen des Autors in verschiedenen Klassenstufen dargestellt, die Aspekte der Entwicklung schülerischer Lernprozesse im Bereich Elektrizität beleuchten. Die angewandten Methoden umfassen qualitative und quantitative Analysen selbst erstellter Videodokumentationen, verschiedene Interviewverfahren und die Modellierung kognitiver Prozesse mittels neuronaler Netze. Die Ergebnisse lassen die Notwendigkeit einer reflexiven, handlungs- und kommunikationsorientierten Unterrichtsplanung erkennen.
Aktualisiert: 2019-12-19
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