Einsatz von multiplen Repräsentationsformen zur qualitativen Beschreibung realer Phänomene der Fluiddynamik

Abstract

Empirische Studien zeigten, dass die qualitative Beschreibung realer Phänomene in der Fluiddynamik Lernenden häufig Schwierigkeiten bereitet, insbesondere wenn vektorielle Feldkonzepte eine Rolle spielen, wie z. B. bei der Kontinuitätsgleichung. Aus diesem Grund wurden multi-repräsentationale Lehr-Lern-Materialen zu vektoriellen Feldkonzepten entwickelt, die verschiedene für die Fluidmechanik relevante Repräsentationsformen (Formeln, Vektorfelder) sowie ihre Verbindung beinhalten. In der Physikdidaktik ist bekannt, dass sich die Verwendung von multiplen Repräsentationsformen in vielen Fällen als lernförderlich erweisen kann; eine kohärente Übersetzung zwischen realem Phänomen und Repräsentationsform allerdings auch Schwierigkeiten bereitet. Aus diesem Grund wurde im Rahmen einer Studie das studentische Verständnis der Kontinuitätsgleichung in Flüssigkeitsströmungen untersucht. Durch den Einsatz einer Akzeptanzbefragung konnten Lernschwierigkeiten im Umgang mit den Lehr-Lern-Materialen sowie bezüglich fluidmechanischer Konzepte identifiziert werden, die der Weiterentwicklung der Materialien im Stil des Design-Based Research dienen. Die Fluiddynamik erwies sich dabei als ein äußerst reichhaltiges Feld für physikdidaktische Forschungsarbeiten mit hoher Anschlussfähigkeit an die Elektrodynamik.