Vergleichende Untersuchung eines neuen Lehrganges "Einführung in die mechanische Energie und Wärmelehre"

In der vorliegenden Arbeit wurde ein Unterrichtskonzept zur
mechanischen Energie und zur Wärmelehre entwickelt. Basis für das
Unterrichtskonzept war eine detaillierte didaktische Analyse, die
sich aus relevanten Forschungsbeiträgen der allgemeinen Didaktik,
der Psychologie, der Soziologie (Kapitel 2) und der Fachdidaktik
(Kapitel 3) zusammensetzt. Das auf dieser didaktischen Analyse
beruhende, neu entwickelte Unterrichtskonzept wird in Kapitel 4
ausführlich vorgestellt. Daran schließen sich in Kapitel 5 die
Untersuchungsmethoden und die daraus gewonnen Ergebnisse einer
vergleichenden Untersuchung an. Bei dieser vergleichenden
Untersuchung wird der Lernerfolg einer Versuchsgruppe, die nach dem
neuen Unterrichtskonzept unterrichtet wurde, dem Lernerfolg einer
Kontrollgruppe, die nach dem bisherigen bayerischen Lehrplan
unterrichtet wurde, gegenübergestellt. Es zeigt sich, dass der
Lernerfolg der Versuchsgruppe in etwa doppelt so groß ist wie der
Lernerfolg der Kontrollgruppe. Im Folgenden werden kurz die
wesentlichen Ziele (kursiv), die mit der Entwicklung des
vorliegenden Unterrichtskonzepts verfolgt wurden und die
dazugehörigen Ergebnisse vorgestellt. - Besseres Verständnis des
Energiebegriffs: Die Einführung des Energiebegriffs mit Hilfe des
Erhaltungsgedankens führt bei den Schülern/Schülerinnen der
Versuchsgruppe zu einem deutlich höheren Lernerfolg verglichen mit
den Schülern/Schülerinnen der Kontrollgruppe, bei denen die Energie
anhand der physikalischen Arbeit eingeführt wurde. Wie die
Lernerfolgstest weiterhin zeigen, haben die Schüler/innen neben dem
Erhaltungsgedanken auch die Konzepte Energieumwandlung und
Energietransport besser verstanden. - Auffinden einer geeigneten
Verbindung zwischen den beiden Kapiteln „mechanische Energie“ und
„Wärmelehre“: Der Energieerhaltungssatz erwies sich als ideales
Bindeglied zwischen den Kapiteln „mechanische Energie“ und
„Wärmelehre“. Der Erhaltungsgedanke führt bei der Betrachtung
mechanischer Systeme, die mit Reibung behaftet sind, zwangsläufig
zur Einführung der inneren Energie eines Systems. Die Schüler/innen
der Versuchsgruppe weisen beim Item, das den Zusammenhang zwischen
der mechanischen Energie und der inneren Energie abfragt, einen
deutlich höheren Lernerfolg als die Schüler/innen auf, bei denen
die inneren Energie mit Hilfe der mechanischen Arbeit eingeführt
wird (Kontrollgruppe). - Verwendung des nullten, ersten und zweiten
Hauptsatzes der Thermodynamik als strukturbildende Momente der
Wärmelehre: Die genannten Hauptsätze bilden bei dem neu entworfenen
Unterrichtskonzept die Eckpfeiler, auf denen die Wärmelehre
aufgebaut ist. Der Erfolg des neuen Konzepts zeigt sich darin, dass
die Schüler der Versuchsgruppe beim Lernerfolgstest zur Wärmelehre
wesentlich besser als die Schüler der Kontrollgruppe abschneiden. -
Vermeidung von physikalischen Fehlvorstellungen: Die bisherige
Fachdidaktik - Literatur zeigt eine ganze Reihe von
Fehlvorstellungen der Schüler/innen auf. Diesen Fehlvorstellungen
wird in dem neu entworfenen Unterrichtskonzept aktiv
entgegengetreten. Das hat zur Folge, dass zum Beispiel der
Wärmebegriff von den Schülern/Schülerinnen der Versuchsgruppe sehr
viel besser beschreiben wurde als von Schülern/Schülerinnen der
Kontrollgruppe. - Förderung von Mädchen im Physikunterricht: Durch
die Einbeziehung biologischer Beispiele und die gleichzeitige
Reduzierung technischer Beispiele ist es gelungen, das Interesse
der Mädchen zu verstärken. Das zunehmende Interesse der Mädchen hat
zur Folge, dass die Mädchen der Versuchsgruppe bei den
Lernerfolgstests etwas besser als ihre Mitschüler abschneiden. Im
Vergleich dazu ist der Lernerfolg der Mädchen der Kontrollgruppe
signifikant geringer als der Lernerfolg ihrer Mitschüler.