Zur Überzeugungskraft von Experimenten zum Teilchenmodell

Abstract

Der Einstieg in das Teilchenmodell nimmt für Schüler und Schülerinnen als einer der ersten Berührungspunkte mit moderner Physik eine besondere Rolle ein: Einerseits markiert dieser Übergang den grundlegenden kategorialen Wechsel zwischen Mikro- und Makrowelt, welcher mit neuen Beschreibungsweisen, Begriffen und Erklärungsmustern einhergeht, die sich von alltagsbezogenen Denkweisen deutlich mehr als die der klassischen Mechanik unterscheiden. Andererseits dringen die Schüler und Schülerinnen hier unweigerlich erstmals zur Grenze der Erkennbarkeit der Welt vor. Jede Erkenntnis muss der Natur gewissermaßen zuerst “abgerungen” werden.

Dies bedeutet für die verwendeten Experimente eine große Herausforderung: Sie sind einerseits in der Regel vergleichsweise abstrakt und erfordern meist hohen (mentalen und technischen) Aufwand. Andererseits ist es oft nicht möglich, deren Fragestellungen aus der direkten Erfahrungswelt der Schüler und Schülerinnen abzuleiten, sie müssen erstmalig im Unterricht problematisiert werden, um eine Beschäftigung mit den Themengebieten zu motivieren.

In der vorgestellten Studie wurde daher untersucht, wie groß die Überzeugungskraft von Experimenten zum Teilchenmodell von Studierenden eines Einführungsseminars eingeschätzt wird. Auch mögliche Faktoren wie das jeweilige Teilchenkonzept der Versuchsperson und dessen Einfluss wurden hierbei erfasst.

Der empirischen Untersuchung ging die Explizierung eines den Inhalten der Sekundarstufe I zu Grunde liegenden, impliziten Teilchenmodells, voraus. Dessen einzelne Kernaussagen wurden hierbei als notwendig zum Verständnis einfacher Schulexperimente zum Aufbau von Materie erachtet. In einem nächsten Schritt wurden mittels einer gründlichen Recherche einschlägiger Literatur einzelne Experimente zum Teilchenmodell herausgesucht, welche zusammen ein möglichst breites Spektrum der genannten Aussagen abdecken sollten. Besonderer Schwerpunkt war dabei der diskontinuierliche Aufbau von Materie.