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Kräftegleichgewicht versus Wechselwirkungsgesetz - Konzeption und Evaluation einer Unterstützungsmaßnahme zur Unterscheidung der Konzepte im Physikunterricht
Das Thema Kraft ist ein zentraler Punkt des Physikunterrichts. Untersuchungen zeigen, dass viele Lernschwierigkeiten bei Schülerinnen und Schülern im Umgang mit dem Lerngegenstand existieren (vgl. Schecker 1985; Jung et al. 1981). Vor allem die Unterscheidung von Kräftegleichgewicht und dem Wechselwirkungsprinzip fällt nicht nur Schülerinnen und Schülern schwer, auch in den Medien lässt sich häufig eine Vermischung der beiden Konzepte finden (Bspw.: WDR 2016. www.wdr.de/tv/wissenmachtah/bibliothek/newtonschegesetze.php5 Aufruf 11.05.2016)
Das Forschungsprojekt zielt darauf ab, die Unterscheidung der Konzepte Kräftegleichgewicht und Wechselwirkungsprinzip zu erleichtern. Ein Schwerpunkt des Projekts liegt daher auf der Entwicklung einer Unterstützungsmaßnahme zur Unterscheidung der beiden Konzepte. Grundlage der Unterstützungsmaßnahme ist die Methode des Freischneidens, die häufig erst in Hochschulen, bspw. in der technischen Mechanik, angewendet wird. Die Methode dient dort der Bestimmung sämtlicher auf ein bestimmtes Bauteil wirkender Kräfte. Durch Anpassung der Vorgehensweise wird die Methode Schülerinnen und Schülern zugänglich und verdeutlicht zudem mittels Kennzeichnung des freizuschneidenden Systems die Grenzen zu anderen Körpern.
Durch die Vorgehensweise können daher nicht nur die Kraftpfeile zur Konstruktion von Kraftecken zur Bestimmung von Kräftegleichgewichten gewonnen werden, sondern auch die Wechselwirkungspartner (freizuschneidender Körper <-> je Durchführungsschritt des Freischneidens entfernter Körper) bestimmt werden. So wird eine Verdeutlichung des Unterschieds zwischen dem an einem, dem freigeschnittenen, Körper herrschenden Kräftegleichgewicht und der Wechselwirkung zwischen zwei Körpern erzielt.
Unterrichtskonzept zur Einführung der Kraft in der Mittelstufe
Die Unterrichtseinheit zur Einführung der Kraft im Physikunterricht der Mittelstufe ist für ca. 8 bis 9 Doppelstunden gedacht. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Differenzierung von Kräftegleichgewicht und Wechselwirkungsgesetz. Zu diesem Schwerpunkt wird zum Abschluss der Unterrichtseinheit wahlweise die Methode "graphische Hilfe" oder "formale Hilfe" eingeführt.
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