Frankfurt 2014 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 19: Neue Konzepte 3

DD 19.2: Vortrag

Mittwoch, 19. März 2014, 14:20–14:40, Casino 1.802

Das Elektronengasmodell in der Sekundarstufe I — •Jan-Philipp Burde und Thomas Wilhelm — Goethe-Universität Frankfurt

Für viele Schüler stellt die Elektrizitätslehre eine große Herausforderung im Physikunterricht in der Sekundarstufe I dar. Insbesondere die Entwicklung eines unabhängigen Spannungsbegriffs stellt Schüler vor enorme Schwierigkeiten. Bisherige Ansätze haben sich lediglich zur Veranschaulichung einzelner Aspekte der Elektrizitätslehre bewährt. Das Münchener Stäbchenmodell beispielsweise liefert eine anschauliche Darstellung des Potenzials, lässt aber offen, was das Potenzial ist und gibt keine anschauliche Erklärung des elektrischen Stroms. Das Fahrradkettenmodell bzw. der starre Elektronenring hingegen eigenen sich gut gegen die Stromverbrauchsvorstellung, sind aber nicht geeignet, Spannung zu erklären oder wie sich der Strom an einer Parallelschaltung aufteilt. Das Elektronengasmodell stellt einen vielversprechenden Ansatz dar, diese Schwierigkeiten zu überwinden, da es sowohl eine plausible Erklärung für die Spannung als auch den Strom liefert. Grundidee ist, dass die Ladungstrennung einer Batterie im Stromkreis zu unterschiedlichen Elektronengasdrücken vor und hinter einem Widerstand führt. Durch Gleichsetzen des Elektronengasdrucks mit dem elektrischen Potenzial kann die Spannung als Elektronengasdruckunterschied interpretiert werden. Im Vortrag soll eine erste Konzeption eines neuen Elektrizitätslehrekonzepts auf Basis des Elektronengasmodells vorgestellt sowie Vergleiche mit bestehenden Unterrichtkonzepten gezogen werden.