Physikalisch-mathematische Darstellungswechsel funktionaler Zusammenhänge

Um ein physikalisches Verständnis aufzubauen, muss unter anderem der Umgang mit verschiedenen Darstellungen beherrscht werden. Bereits im Physikunterricht der Sekundarstufe 1 wird beispielsweise von Lernenden erwartet, dass sie verschiedene Darstellungen eines funktionalen Zusammenhangs aufeinander beziehen und in andere Darstellungsformen transformieren.

Diese Arbeit beschreibt und systematisiert erstmals den Umgang von Schülerinnen und Schülern mit physikalisch-mathematischen Darstellungen, wie sie im Physikunterricht auftreten können. Zudem wird der Prozess des Wechselns bzw. Transformierens zwischen verschiedenen Darstellungsformen mit Hilfe eines selbst entwickelten Modells beschrieben. Dieses wurde im empirischen Teil dieser Arbeit mittels einer qualitativen explorativen Laborstudie validiert.

Bei physikalisch-mathematischen Darstellungswechseln gingen Schülerinnen und Schüler der 8. Klassenstufe beispielsweise schrittweise vor und überprüften teilweise selbstständig die Konsistenz ihres Vorgehens. Außerdem konnten neben einer technischen Bearbeitung der Darstellungswechsel verschiedene strukturelle Prozesse beobachtet werden. Auch wenn einige der Schülerinnen und Schüler zum Teil im Sinne einer hoch ausgeprägten Darstellungskompetenz vorgingen, waren sie bei der Bearbeitung der Darstellungswechsel nicht immer erfolgreich. Es erfolgt eine Analyse ihrer Schwierigkeiten.