Physikspezifische Betrachtungsweisen zur Förderung des Formelverständnisses

Abstract

Ein tiefgreifendes Verständnis mathematischer Gleichungen und Formeln sowie der Umgang damit sind zentrale Ziele des Physikstudiums. Ein adäquater Umgang mit Formeln beinhaltet deren Analyse, kritische Bewertung und Überprüfung der Plausibilität vor dem Hintergrund des physikalischen Kontexts. Für die Physik typische Methoden und Denkweisen, die dabei häufig Anwendung finden, sind das Betrachten von Dimensionen, Kovariationen sowie von Spezial- und Grenzfällen. Obwohl derartige Betrachtungsweisen von Lehrenden als essenziell erachtet werden, werden diese in der Regel selten explizit in Lehrveranstaltungen vermittelt und eingeübt. Aus diesem Grund wurden bestehende Übungsaufgaben um die genannten Betrachtungsweisen angereichert und im begleitenden Übungsbetrieb einer Elektromagnetismus-Vorlesung für Zweitsemesterstudierende implementiert. Die eingesetzten Aufgaben zielten darauf ab, die kritische Reflexion von Formeln zu unterstützen und zu fördern. Die Studierenden sollten dafür ihre selbstständig hergeleiteten Formeln vor dem Hintergrund der physikalischen Situation überprüfen und eine Aussage über deren physikalische Plausibilität treffen. Die Wirksamkeit der Implementation dieser Aufgaben wurde im Rahmen einer begleitenden Interventionsstudie untersucht und evaluiert. Dieser Beitrag gibt einen Einblick in die Gestaltung und Konzeption der eingesetzten Übungsaufgaben, deren fachdidaktischen Hintergrund, sowie erste Ergebnisse der Bearbeitungen durch die Studierenden.