Visualisierung von Elektronen in Stromkreisen mithilfe der App PUMA : Spannungslabor

Abstract

Elektronen werden meistens als Kugeln visualisiert. Inwiefern dieses Bild bei Schüler*innen fehlerhafte Vorstellungen hervorruft bzw. der Natur dieser Elementarteilchen gerecht wird, bleibt dabei unklar. Da es keine wissenschaftliche Empfehlung zur Verwendung bestimmter Elektronendarstellungen gibt, findet man in gängigen Schulbüchern recht uneinheitlich verschiedene Visualisierungen. Diese beschränken sich in niedrigeren Klassen v.a. auf Teilchendarstellungen, welche zur Sekundarstufe II hin langsam in Richtung einer Wellen- oder Wahrscheinlichkeitsvorstellung erweitert werden. Die Applikation „PUMA : Spannungslabor“ erlaubt die Darstellung von Analogie-Modellvorstellungen zu elektrischen Stromkreisen und visualisiert dabei auch die sich im Stromkreis bewegenden Elektronen. Mithilfe einer systematischen Literaturrecherche wurden die gängigsten Elektronendarstellungen identifiziert (z.B. Kugel, Minuszeichen, Wolke, Wellenpaket) und in die App implementiert. Im Rahmen einer Akzeptanzbefragung erhielten Physik-Lehrpersonen die Möglichkeit, die verschiedenen Darstellungen hinsichtlich des Einsatzes im Physikunterricht zu bewerten. In diesem Beitrag werden die Literaturrecherche, die Umsetzung in der Applikation sowie die Ergebnisse der Akzeptanzbefragung vorgestellt.