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Nature of Science und Physiklernen

 

Mitglieder: Hanno Michel, Irene Neumann

Entsprechend der Bildungsstandards umfasst naturwissenschaftliche Grundbildung neben dem Verständnis fachlicher Inhalte auch ein Verständnis typischer Herangehens- und Denkweisen in den Naturwissenschaften. So soll die „Entwicklung einer spezifischen Weltsicht“ gefördert werden, die es erlaubt, sich durch „Modellierung natürlicher und technischer Phänomene und die Vorhersage der Ergebnisse von Wirkungszusammenhängen“ naturwissenschaftlichen, wie auch gesellschaftlichen Zusammenhängen zu nähern (KMK, 2005). Eine solche Modellierung erfordert nicht zuletzt auch ein Verständnis der epistemologischen Aspekte physikalischer Fachkonzepte, wie auch des Wesens naturwissenschaftlichen Wissens und der Naturwissenschaften im Allgemeinen („Nature of Science“). Im Rahmen des Projekts „Nature of Science und Physiklernen“ wird erforscht, wie sich Unterricht, der diese epistemologischen Aspekte berücksichtigt auf das inhaltsbezogene Konzeptverständnis von Schülerinnen und Schülern auswirkt. In zwei Interventionsstudien wird exemplarisch an Hand des Energiekonzepts untersucht, inwieweit ein solcher, an epistemologischen Aspekten des Konzepts orientierter Unterricht ein adäquates Verständnis dieses Basiskonzepts befördert. Schülerinnen und Schüler verstehen unter Energie oft eine tatsächlich vorhandene Entität, die wie eine Art „Treibstoff“ dazu genutzt werden kann, Dinge anzutreiben. Für adäquates und insbesondere auch für die Hochschulphysik anschlussfähiges Energieverständnis sollten Schülerinnen und Schüler allerdings verstehen, dass Energie ein abstraktes mathematisches Konstrukt ist, welches sich nicht direkt messen, wohl aber für verschiedene Zusammenhänge berechnen lässt und so letztlich eine große Erklärungsmächtigkeit besitzt. Im Projekt wird untersucht, inwieweit ein Verständnis von Nature of Science zu einem derartigen epistemologisch adäquaten Verständnis der abstrakten und mathematischen Natur physikalischer Konzepte beitragen kann. Sollte sich zeigen, dass Schülerinnen und Schüler die mathematische Natur physikalischer Konzepte auf diesem Wege zugänglich gemacht werden kann, liefert das Projekt unter anderem auch Hinweise darauf, wie ein Einstieg in die Mathematisierung der Physik erfolgen bereits ohne eine umfassende Quantifizierung und Berechnung erfolgen kann.

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