Bedeutung fachlicher Elementarisierungen für das Verständnis der Kinematik

In vielen gängigen Physik-Schulbüchern der Sekundarstufe II werden bei der Behandlung von Translationsbewegungen Reduktionsentscheidungen getroffen, die aus fachlicher Sicht problematisch sind. Dabei liegt vielen dieser Elementarisierungen die Annahme zugrunde, dass mit einer Reduktion der Mathematik eine Steigerung der Anschaulichkeit einhergehe und dass die notwendigen mathematischen Werkzeuge, wie die Vektorrechnung, noch nicht zur Verfügung stehen.

Ausgehend von der fachinhaltichen Analyse von vier Physik-Schulbüchern wurde ein auf einem konsequent vektoriellen Ansatz basierendes Unterrichtskonzept entwickelt. Ein wesentliches Merkmal dieses Konzeptes ist, neben der fachlichen Konsistenz und Anschlussfähigkeit an die Hochschulphysik, die integrative Einführung aller benötigten Elemente der Vektorrechnung.

In einer Vergleichsstudie konnte gezeigt werden, dass der mathematisch anspruchsvollere konsequent vektorielle Ansatz in der Fachoberschule Technik unterrichtbar ist. Zur Evaluation des konsequent vektoriellen Ansatzes wurde jeweils eine Lernwirksamkeitsstudie unter Laborbedingungen und unter Feldbedingungen durchgeführt. In beiden Studien konnten jeweils bedeutsame Lernwirkungen beobachtet werden.