Untersuchung der Wahrnehmung von Feynman-Diagrammen mittels Eye Tracking

Abstract

Seit mehr als 70 Jahren sind Feynman-Diagramme (FD) aus der Elementarteilchenphysik kaum mehr wegzudenken, da sie komplexe Rechnungen auf eine kompakte Weise veranschaulichen. Dies wird vielfach auch für die Behandlung im Schulunterricht genutzt.Aus fachdidaktischer und lerntheoretischer Sicht wird der Nutzen verschiedener Repräsentationsformen zum Problemlösen und Lernen als zentral erachtet.  Dennoch wird im Rahmen der Vermittlung von Teilchenphysik kontrovers darüber diskutiert, ob und in welcher Form FD im Unterricht der Schule vorkommen sollen, da umstritten ist, inwiefern der Nutzen dieser Darstellungen ihre potentiellen Nachteile durch resultierende Missverständnisse und Fehlvorstellungen übersteigt. Diese Schwierigkeiten und das Fehlen empirischer Untersuchungen zum visuellen Umgang mit FD weisen auf den Forschungsbedarf zu diesem Thema hin. Das Lernen mit graphischen Repräsentationen wie Feynman-Diagrammen beinhaltet visuelle Prozesse. Um diese Prozesse genauer zu untersuchen, verwenden wir Eye Tracking als eine inzwischen auch in den Fachdidaktiken zunehmend verbreitete Methode zur Messung der visuellen Aufmerksamkeit, die uns Einblick in die kognitiven Prozesse geben kann. Die Stichprobe unserer Eye Tracking-Studie setzt sich zum einen aus Studierenden zusammen, die mit der Repräsentationsform nicht vertraut sind, und zum anderen aus Forschenden in dem Gebiet der Elementarteilchenphysik. Das mittelfristige Ziel der Arbeit ist, aus den Studienergebnissen forschungsbasierte Instruktionen zum Betrachten, Zeichnen und Anwenden von FD im Rahmen eines Onlinekurses zur Teilchenphysik zu entwerfen.