Vom Umgang mit Präkonzepten in der Optik

Konstantin DudulecSeminar Hochschuldidatik für die

NaturwissenschaftenSS 2009

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Gliederung

Präkonzepte - Grundlagen Didaktische Ansätze und Methoden Präkonzepte in der Optik Literatur

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Präkonzepte - Grundlagen

„Der wichtigste Faktor, der das Lernen beeinflusst, ist, was der Lernende schon weiß…“

Ausgangssituation

SchülerInnen haben individuelle Vorkenntnisse - vorunterrichtliche Vorstellungen oder Präkonzepte

Präkonzepte stimmen i.a. nicht mit den zu lernenden Begriffen,Phänomenen und Prinzipien überein

Präkonzepte bilden Basis zur Interpretation bzw. zum Verstehen desLerninhalts

Präkonzepte führen zu tiefgreifenden Lernschwierigkeiten

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Präkonzepte - Grundlagen

Herkunft von Präkonzepten

Alltagserfahrungen im Umgang mit physikalischen Phänomenen wie Bewegung, Wärme, Licht, etc.

Alltagssprache, Sprache der Peergroup

Medien

Vorangegangener Unterricht

Kognitive Fähigkeiten - Fähigkeit in Modellen denken zu können

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Präkonzepte - Grundlagen

Auswirkungen

Unterschied zwischen subjektiver Alltagserfahrung und naturwissenschaftlicher Sichtweise führt zu Schwierigkeiten: „Widersprüche“ werden zum Teil ignoriert es gibt einen generellen Widerstand gegenüber Änderungen in der

Sichtweise Aufgabe der Sichtweise ist nicht nur ein rationaler Prozess, sondern

hängt auch von emotionalen Faktoren ab

(Guter) Unterricht sollte/muss den subjektiven Erfahrungshorizont berücksichtigen um Verbindung zum bereits vorhandenen Wissen zu ermöglichen → tiefergehendes Verständnis möglich

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Didaktische Ansätze und Methoden

Lernprozess

Lernen ist Reorganisation und Erweiterung des vorhandenen Wissens Entscheidende Faktoren für den Lernprozess:

Vorstellung der Lernenden Lernen ist eher passives Übernehmen von Fertigwissen als aktives Konstruieren

Einstellung und Interesse Zusammenhang mit Präkonzepten Emotionen - Lernen ist keine rein rationale Tätigkeit

Vorstellung der Lehrenden Vorstellung von Vorstellungen oder Verstehen des Verstehens

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Didaktische Ansätze und Methoden

Konzeptwechsel

Bedingungen für einen Konzeptwechsel: Die Schüler müssen mit den bereits vorhandenen

Vorstellungen unzufrieden sein. Die neue Vorstellung muss logisch verständlich sein. Sie muss einleuchtend, d.h. intuitiv plausibel, sein. Sie muss auf neue Situationen erfolgreich anwendbar sein.

Bedingungen sind nur eine wissenschaftliche/didaktische Orientierungund in der Praxis schwer umsetzbar

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Didaktische Ansätze und Methoden

Konzeptwechsel - Praktische Umsetzung

Anknüpfen Präkonzepte sind Ausgangspunkt Kontinuierlicher Übergang zu wissenschaftlichen Vorstellungen

Erfolgt meist in mehreren Teilschritten – z.B. Nutzung von Analogien Umdeuten

Präkonzepte werden nicht als falsch bezeichnet Vorstellungen werden in die Sprache der Wissenschaft übersetzt

Konfrontieren Gegenüberstellung Präkonzepte – wissenschaftliche Sichtweise

Kognitiver Konflikt soll das Lernen des Neuen ermöglichen

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Didaktische Ansätze und Methoden

Konstruktivistische Unterrichtsstrategie nach Driver und Scott

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Präkonzepte in der Optik

Studie von Guesne (1984; 1992) an der Universität Paris

Befragung (schriftlich und mündlich) von Schülern im Alter von 10-11 und 13-14 Jahren zur Vorstellung über Licht und dessen Beitrag zum Sehen Licht wird durch seine Quelle und seine Effekte begriffen Idee, dass Licht sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, ist sehr fremd

Ergebnisse bzw. Vorstellungen zum Thema Sehen lassen sich in vier Kategorien zusammenfassen Lichtsee Beleuchtendes Licht Sicht Physikalisches Modell

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Präkonzepte in der Optik

Lichtsee Präkonzept bei 10-11 jährigen

Licht umgibt Quelle, Gegenstand und Auge

Keine Verbindung zwischen Gegenstand

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Präkonzepte in der Optik

Beleuchtendes Licht Präkonzept bei 13-14 jährigen

Licht beleuchtet Gegenstand Keine Verbindung zwischen

Gegenstand und Auge

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Präkonzepte in der Optik

Sicht Präkonzept bei 13-14 jährigen

Licht beleuchtet Gegenstand Sehen als zusätzliche

Bewegung vom Auge auf den Gegenstand

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Präkonzepte in der Optik

Physikalisches Modell Licht fällt von einer Quelle auf

das Objekt Licht wird in das Auge

reflektiert

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Präkonzepte in der Optik

Studie von Andersson & Kärrqvist (1983) an der Universität Göteborg

Untersuchung der Vorstellungen von 12-15 jährigen schwedischen Schülern über Verbindung zwischen Gegenstand und Auge beim Sehen

Schüler erhielten Zeichenvorlage Diskussion zwischen fiktiver Schülerin Lisa und Physiklehrer

Aufmerksamkeit wird auf Verbindung Auge – Buch gelenkt

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Präkonzepte in der Optik

Klassifizierung der Antworten in fünf Kategorien

Zwischen Buch und Auge passiert nichts Visuelles System ist aktiv - Lisas Augen konzentrieren sich auf das Buch „Strahlung“ (Wellen, Blick, Sicht) geht vom Auge zum Buch

Licht scheint ins Auge, und Strahlen gehen von dort zum Buch Manchmal passiert auch nichts

Auge sendet Strahlen aus, die zum Auge zurückkehren Gehirn → Signale ans Auge → Buch → Gehirn dreht umgekehrtes Bild um

Etwas kommt ins Auge Kann Bild sein Kann auch Licht in Form von Wellen oder Photonen sein

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Präkonzepte in der Optik

Ergebnis der Andersson-Kärrqvist-Studie

Auswertung der Antworten im Sinne der Sender-Empfänger-Vorstellung

Vor-Optikklasse - 12-13 jährige 6.Klasse - 1% 7.Klasse - 11%

Nach-Optikklasse - 14-15 jährige 8.Klasse - 21% 9.Klasse - 30%

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Präkonzepte in der Optik

Studie von Reiner (1992) am Israel Institute of Technology, Haifa Gruppeninterviews mit 17-jährigen Schülern eines Elektrotechnikkurses über

das Wesen des Lichtes und über das Sehen Wesen des Lichtes

Partikelstrom Welle - Analogie mit Wasserwellen Etwas, das im Raum existiert und diesen füllt

Sehen Licht vom Gegenstand erreicht das Auge Auge → Licht → Gegenstand → Auge Gegenstand ist von Licht umgeben

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Präkonzepte in der Optik

Studie von Fetherstonhaugh & Treagust (1992), Australien

Befragung von 13-15 jährigen australischen Schülern über das Sehen

75% glauben, dass man sieht, indem man „guckt“ und nicht, indem Licht in die Augen reflektiert wird

Autoren vermuten dahinter Idee eines Sehstrahls Selbst nach Thematisierung im Unterricht glauben noch 25% an die

obige Vorstellung Beispiel für außerordentliche Resistenz solcher Vorstellungen!

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Literatur

Andersson, B. & Kärrqvist C. (1983). How Swedisch Pupils, aged 12-15 years, understand light and its properties. European Journal of Science Education 5, 387-402

Fetherstonhaugh, T. & Treagust, D. (1992). Students‘ Understanding of Light and Its Properties: Teaching to Engender Conceptual Change, Science Education 76(6), 653-672

Guesne, E. (1984). Die Vorstellungen von Kindern über Licht. physica didactica 11, 79-98

Guesne, E. (1992). Light. In: Driver, R., Guesne, E., & Tiberghien, A. (Eds.), Children´s Ideas in Science. Open University Press, Milton Keynes

Kärrqvist, C. (1983). How Swedisch Pupils, age 12-15, understand Light and its Properties. In: Helm, H. & Novak, J. D. (Eds.), Proceedings of the International Seminar on "Misconceptions in Science and Mathematics". Cornell University, Ithaca, N. Y.

Reiner, M. (1992). Patterns of thought on light, and underlying commitments. In: Duit, R., Goldberg, F. & Niedderer, H. (Eds.), Research in Physics Learning: Theoretical Issues and Empirical Studies. Kiel: IPN, 99-109