Freiburg 2019 – scientific programme

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FM: Fall Meeting

FM 16: Teaching Quantum Science

FM 16.6: Talk

Monday, September 23, 2019, 17:45–18:00, Aula

Gestalttreue und Funktionalitätstreue als unabhängige Faktoren mentaler Modelle am Beispiel der Quantenphysik — •Malte Ubben und Stefan Heusler — Institut für Didaktik der Physik, Münster, Germany

Der konzeptuelle Wandel zur Quantenphysik gestaltet sich für Lernende aus mehreren Gründen als schwierig. Zum einen ist die Anschlussfähigkeit an Begriffe aus dem vorangegangenen Physikunterricht, wie etwa zum Bahnbegriff in der klassischen Physik, nicht mehr ohne weiteres gegeben. Zum anderen wird ein Modellverständnis gefordert, welches neue Herausforderungen bezüglich der abstrakten Interpretation von Modellen erfordert. In einer quantitativen Studie (N=3108) haben wir zum einen das Verständnis von naturwissenschaftlichen Modellen getestet und zum anderen gängige Modellvorstellungen zu Elektronen in der Atomhülle erhoben.

Als Ergebnis zeigen sich die zwei unabhängigen Faktoren Gestalttreue und Funktionalitätstreue, welche sowohl allgemein Aspekte des physikalischen Modellverständnisses als auch die einzelnen Lernendenvorstellungen beschreiben. Dabei beschreibt die Gestalttreue, inwieweit ein (mentales) Modell die Gestalt von etwas passend abbildet und die Funktionalitätstreue, inwieweit ein (mentales) Modell die Funktionalität von etwas passend abbildet. Vor allem wird dann der Faktor der Gestalttreue thematisiert, welcher besonders in der Quantenphysik zu großen Problematiken bei der Entwicklung von Lernendenvorstellungen führen kann.