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Humboldt-Universität zu Berlin - Mathematisch-Naturwissen­schaft­liche Fakultät - Didaktik der Physik | Physics Education Research

Untersuchung des Modellverständnisses Physikstudierender am Beispiel der optischen Brechung

Eine Hauptaufgabe von Naturwissenschaften ist die Erklärung, Vorhersage und Beschreibung natürlicher und technischer Phänomene durch eine Theorie. Modelle haben für diesen Zweck eine zentrale, vermittelnde Stellung (Morgan and Morrison, 1999). Auf der Kommunikationsebene werden Modelle durch externe Repräsentationen - also sprachlich, bildlich oder formal-mathematisch - dargestellt, so auch in Lehr-Lern-Prozessen (Gilbert, 2005).
 
In diesem Projekt untersuchen wir das Verständnis Physikstudierender und Experten vom Phänomen der optischen Hebung anhand ihrer Erklärungen dieses Phänomens. Dabei charakterisieren und analysieren wir mit Hilfe der Qualitativen Inhaltsanalyse (Mayring, 2010) insbesondere die Darstellungen der verwendeten Modelle, wie z.B. das häufig benutzte Strahlendiagramm der optischen Brechung.
 
Erste Ergebnisse aus einer Interview-Studie zeigen eine stark unterschiedliche und teilweise verkürzte Verwendung des Strahlenmodells, die zu inkonsistenten und fachlich falschen Erklärungen des Phänomens der optischen Hebung führen kann. Aus den Ergebnissen lassen sich direkte Schlüsse für die Verwendung und Darstellung von Modellen in Lehr-Lern-Prozessen in den Naturwissenschaften ziehen.
 

Investigation of Physics Students Model Comprehension Using the Example of the Refraction of Light.

A major task of natural sciences is the explanation, prediction and description of natural and technical phenomena by means of a theory. Therefore, models have a central mediating function (Morgan and Morrison, 1999). These models are communicated via verbal, pictorial or mathematical representations, just as in educational processes (Gilbert, 2005).

 
In our project we investigate physics students and experts understanding of the apparent depth phenomenon in their explanations. For that purpose, we describe and analyze the external representations of the used models (i.e., the common ray models refraction diagram) by use of qualitative content analysis (Mayring, 2010).
 
First results from an interview study show a broadly varying and partly shortened account of the ray model. This leads to an inconsistent and physically wrong explanation of the apparent depth. From this results we can directly draw conclusions for the use and representation of models concerning educational processes in the natural sciences.

 

Gilbert, J. K. (2005). Visualization: A metacognitive skill in science and science education. In Visualization in science education (S. 9–27). Springer. 

Mayring, P. (2010). Qualitative Inhaltsanalyse. Weinheim: Beltz.

Morgan, M. S., & Morrison, M. (Hrsg.). (1999). Models as mediators : perspectives on natural and social science. Cambridge: Cambridge Univ. Press.

 

Mitarbeiter | Team

Publikationen | Publications

Tagungsbandbeiträge:

Wagner, S. & Priemer, B. (2015). Analyse des Modellverständnisses Physikstudierender am Beispiel der optischen Brechung. In S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität - Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht (Bd. 35, S. 178-180). Kiel: IPN.