2012-2014: Was zu beweisen war: Formelverständnis in der Physik-Lehramtsausbildung (AvH)
Die tiefe gegenseitige Beeinflussung zwischen Physik und Mathematik bestätigt sich in zahlreichen historischen und philosophischen Studien. Trotz dieses Wechselspiels ist es im Physikunterricht nicht ungewöhnlich, die Mathematik als ein bloßes Werkzeug zur Quantifizierung empirischer Beziehungen behandelt zu finden. Dieser instrumentelle Gebrauch der Mathematik findet sich typischerweise bei der Verwendung von Formeln im Physikunterricht. Anstatt die Formeln herzuleiten und sie begrifflich zu erläutern, werden sie üblicherweise ohne weitere Begründung präsentiert und die übliche Strategie der Schüler besteht aus der Suche nach der richtigen Gleichung in einem Tafelwerk. In diesem Sinne ist eine systematische Forschungsarbeit notwendig, um Grundlagen für ein besseres Verständnis von Formeln im Physikunterricht zu schaffen. Dies beinhaltet vor allem drei Handlungsebenen:
1) Eine historisch-philosophische Reflexion ist nötig, um ein besseres Verständnis der Rolle der Mathematik in der Physik zu gewinnen
2) Physiklehrer müssen vorbereitet und sensibilisiert werden, um auf das Verständnis von Formeln in ihrem Unterricht zu fokussieren
3) Die Schwierigkeiten von SchülerInnen bei der Anwendung dieses Themas müssen bekannt sein.
Der Schwerpunkt dieses Forschungsvorhabens liegt auf der zweiten Ebene, die erste und dritte Ebene werden allerdings ebenfalls berücksichtigt werden.
Unser Plan ist es, einen Kurs über das Verständnis von physikalischen Formeln für Studierende des Lehramts Physik durchzuführen. Um Hinweise zur Implementierung geeigneter Strategien im realen Kontext an der Schule zu erhalten, sind auch die Anwendung und Analyse von „Teaching Experiments“ mit SchülerInnen der Oberstufe geplant. Sowohl die Universitätskurse für Lehramtsstudiererende als auch die „Teaching Experiments“ werden von zwei deutschen Gruppen durchgeführt.
Das Projekt wird mit einem Postdoc-Stipendium der Humboldt-Stiftung gefördert.
Zugehörige Publikationen:
Karam, R. & Krey, O. (2015). Quod erat demonstrandum: Understanding and Explaining Equations in Physics Teacher Education. Science & Education (DOI 10.1007/s11191-015-9743-0)