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