Schülervorstellungen und Physikunterricht: ein Lehrbuch für Studium, Referendariat und Unterrichtspraxis
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Berlin
Springer Spektrum
[2018]
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Inhaltsverzeichnis
1 Schülervorstellungen und Physiklernen.,. 1
1.1 Warum Schülervorstellungen für den Unterricht so wichtig sind. 2
1.2 Schülervorstellungen und Unterrichtsgestaltung. 4
1.3 Zum Begriff„SchülervorsteJiung". 9
1.4 Woher die Schülervorstellungen stammen. 12
1.5 Forschung zu Schülervorstellungen. 14
1.5.1 Entwicklung der Forschung . 14
1.5.2 Untersuchungsmethoden. 15
1.6 Ausblick. 18
1.7 Literatur zur Vertiefung. 18
1.8 Literatur. 19
/
2 Conceptual Change - Entwicklung physikalischer
Vorstellungen. 23
2.1 Einführung. 24
2.2 Konstruktivismus. 24
2.3 Konzepte. 26
2.4 Conceptual Change. 28
2.4.1 Konzeptwechsel als Umstrukturierung des Wissens. 28
2.4.2 Synthetische Modelle der Konzeptentwicklung. 29
2.4.3 Knowledge in Pieces - fragmentiertes Wissen. 33
2.5 Metakognition und Conceptual Change. 34
2.6 Conceptual Change und Physiklernen . 35
2.7 Literatur zur Vertiefung. 36
2.8 Literatur. 37
3 Strategien für den Umgang mit Schülervorstellungen. 39
3.1 Grundsätzliches. 40
3.2 Konfliktstrategien für diskontinuierliche Lernwege. 42
3.2.1 Kognitive Konflikte. 42
3.2.2 Mögliche Probleme des Vorgehens. 49
3.3 Aufbaustrategien für einen kontinuierlichen Lernweg. 50
3.3.1 Die Idee des Aufbaus. 50
3.3.2 Beispiele für Aufbaustrategien. 54
3.4 Thematisieren von Schülervorstellungen. 56
3.5 Literatur. 60
4 Schülervorstellungen in der Mechanik. 63
4.1 Einführung. 64
4.2 Vorstellungen zur Kinematik. 65
4.3 Vorstellungen zur Dynamik. 70
XII Inhaltsverzeichnis
4.4 Unterrichtskonzeptionen. 80
4.5 Testinstrumente. 82
4.6 Literatur zur Vertiefung. 83
4.7 Übungen. 84
4.8 Literatur. 86
5 Schülervorstellungen zur geometrischen Optik. 89
5.1 Einführung. 90
5.2 Schülervorstellungen. 91
5.2.1 Vorstellungen zu Licht und dessen Eigenschaften. 92
5.2.2 Vorstellungen zum Sehvorgang. 96
5.2.3 Vorstellungen zur Wechselwirkung von Licht und Materie. 98
5.2.4 Vorstellungen zu Abbildungsvorgängen. 100
5.2.5 Vorstellungen zu Farben. 106
5.3 Unterrichtskonzeptionen. 108
5.4 Testinstrumente. 109
5.5 Literatur zur Vertiefung. 110
5.6 Übungen. 111
5.7 Literatur. 112
6 Schülervorstellungen zum elektrischen Stromkreis. 115
6.1 Einführung. 116
6.2 Schülervorstellungen. 116
6.2.1 Vorstellungen im Anfangsunterricht. 116
6.2.2 Vorstellungen im Kontext der Spannung. 118
6.2.3 Vorstellungen zum Strom als Brennstoff. 122
6.2.4 Grundlegende Denkmuster. 127
6.2.5 Weitere Lernschwierigkeiten. 130
6.3 Unterrichtskonzeptionen. 131
6.4 Testinstru mente. 132
6.5 Literatur zur Vertiefung. 133
6.6 Übungen. 134
6.7 Literatur. 136
7 Schülervorstellungen zu Teilchen und Wärme. 139
7.1 Einführung. 140
7.2 Vorstellungen zu Teilchen. 140
7.3 Vorstellungen zu Temperatur und Wärme. 149
7.4 Herausforderungen beim Unterricht zum Teilchenmodell. 152
7.5 Unterrichtskonzeptionen. 155
7.6 Testinstrumente. 156
7.7 Literatur zur Vertiefung. 157
7.8 Übungen. 158
7.9 Literatur. 159
XM
Inhaltsverzeichnis
8 Schülervorstellungen zu Energie und
Wärmekraftmaschinen. 163
8.1 Einführung. 164
8.2 Vorstellungen zur Energie. 164
8.2.1 Energie als mengenartige Größe. 164
8.2.2 Energieverbrauch. 166
8.2.3 Energieformen und Arbeit. 171
8.3 Vorstellungen zu Wärmekraftmaschinen. 174
8.4 Unterrichtskonzeptionen. 177
8.5 Testinstrumente. 178
8.6 Literatur zur Vertiefung. 178
8.7 Übungen. 179
8.8 Literatur. 181
9 Schülervorstellungen zu Feldern und Wellen. 185
9.1 Einführung. 186
9.2 Vorstellungen zu Feldern. 186
9.2.1 Grundvorstellungen zu Feldern. 187
9.2.2 Elektrisches Feld. 192
9.2.3 Magnetisches Feld. 193
9.3 Vorstellungen zu Wellen. 195
9.3.1 Grundvorsteilungen zu Wellen. 195
9.3.2 Beugung und Interferenz. 200
9.4 Unterrichtskonzeptionen. 204
9.5 Testinstrumente. 205
9.6 Literatur zur Vertiefung. 205
9.7 Übungen. 206
9.8 Literatur. 207
10 Schülervorstellungen zur Quanten- und Atomphysik . 209
10.1 Einleitung. 210
10.2 Vorstellungen zum Aufbau von Atomen. 211
10.2.1 Planetenmodell des Atoms. 211
10.2.2 Ladungswolken, Schalen, Orbitale. 212
10.2.3 Bahnen und Ortseigenschaft. 213
10.3 Vorstellungen zur Quantenmechanik. 213
10.3.1 Determinismus und Wahrscheinlichkeitsdeutung. 213
10.3.2 Weilen und Teilchen. 215
10.3.3 Potenzialtopf und Quantisierung der Energie. 216
10.3.4 Heisenberg'sche Unbestimmtheitsrelation. 217
10.4 Unterrichtskonzeptionen. 219
10.5 Testinstrumente. 220
10.6 Literatur zur Vertiefung. 220
10.7 Übungen. 221
10.8 Literatur. 224
225
226
226
229
231
232
237
238
239
241
241
243
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245
247
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252
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255
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257
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261
264
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272
273
274
277
279
280
282
283
284
284
285
Inhaltsverzeichnis
SchüEervorstellungen zu fortgeschrittenen Themen
der Schulphysik.
Einführung.
Spezielle Themen der Atomphysik.
Zufall und Wahrscheinlichkeit.
Radioaktivität.
Elektromagnetische Strahlung.
Astrophysik.
Relativitätstheorie.
Unterrichtsvorschläge.
Testinstrumente.
Literatur.
Schülervorstellungen im Anfangsunterricht.
Einleitung.
Physikalisch sehen und denken lernen.
Schülervorstellungen zu physikalischen Themen
des Anfangsunterrichts.
Vorstellungen zum Schwimmen und Sinken.
Vorstellungen zur Luft.
Vorstellungen zur Schattenbildung.
Vorstellungen zum Schall.
Vorstellungen zur Temperatur.
Vorstellungen zum Wetter und Wasserkreislauf.
Vorstellungen zum Magnetismus.
Vorstellungen zu astronomischen Themen.
Vorstellungen zur Natur der Naturwissenschaften im Sachunterricht
Unterrichtsvorschläge.
Testinstrumente.
Literatur zur Vertiefung.
Übungen.
Literatur.
Schülervorstellungen zur Natur der
Naturwissenschaften.
Einführung.
Quellen von Schülervorstellungen über die Natur
der Naturwissenschaften.
Vorstellungen zur Person des Naturwissenschaftlers.
Vorstellungen zum epistemologischen Status
naturwissenschaftlichen Wissens.
Vorstellungen vom naturwissenschaftlichen Experimentieren_
Vorstellungen zur naturwissenschaftlichen Wissensproduktion .
Unterrichtsvorschläge.
Testinstrumente.
Literatur zur Vertiefung.
Übungen.
Literatur.
XV
Inhaltsverzeichnis
14 Lösungen der Übungsaufgaben. 289
14.1 Mechan»k{^ Kap. 4). 290
14.2 Geometrische Optik {► Kap. 5). 292
14.3 Elektrische Stromkreise (► Kap. 6). 294
14.4 Teilchen und Wärme (► Ka p. 7). 294
14.5 Energie und Wärmekraftmaschinen {► Kap. 8). 295
14.6 Felder und Wellen (► Kap. 9). 295
14.7 Quantenphysik (► Kap. 10). 296
14.8 Anfangsunterricht (► Kap. 12). 297
14.9 Natur der Naturwissenschaften (► Kap. 13). 297
Serviceteil
Sachverzeichnis. 300
Autorenverzeichnis. 303 |
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