Der potentiellen Energie ein Zuhause geben – Felder als didaktisches Hilfsmittel im Anfangsunterricht zum Energiekonzept

• Published in: Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften Vol. 28; no. 1
• Main Authors: Fiedler, Kristin, Kubsch, Marcus, Neumann, Knut, Nordine, Jeffrey
• Format: Journal Article
• Language: German
• Published: Cham Springer International Publishing 2022; Springer Nature B.V
• Subjects: Chemistry/Food Science; Earth Sciences; Education; Life Sciences; Original Paper; Physics; Science Education; Potential energy; Felder; Energieverständnis; Potentielle Energie; Fields; Energieformen; Energy; Forms-based approach; Energie; Energy understanding
• ISSN: 0949-1147; 2197-988X
• DOI: 10.1007/s40573-022-00143-8

Zusammenfassung Der vorliegende Beitrag präsentiert Erkenntnisse zur Wirksamkeit eines neuen Unterrichtsansatzes zur Einführung des Energiekonzeptes mit Hilfe von Feldern. Die zentrale Bedeutung des Energiekonzeptes in Physik steht im Kontrast zu den Verständnisschwierigkeiten der Schülerinnen und Schüler, insbesondere mit der potentiellen Energie. Die Konzeptualisierung der potentiellen Energie als in Feldern gespeicherter Energie erlaubt eine physikalisch korrekte und gleichzeitig anschauliche Begründung der für Schülerinnen und Schüler verwirrenden Eigenschaften der potentiellen Energie. Wir haben deswegen einen Unterrichtsansatz entwickelt und getestet, der Felder in den Anfangsunterricht zur Energie integriert. Dazu haben wir den traditionellen formenbasierten Ansatz, Energie zu unterrichten, erweitert. In einer quasi-experimentellen Studie haben wir anschließend eine Schülergruppe ( N  = 43) nach dem traditionellen formenbasierten Ansatz unterrichtet und eine Gruppe ( N  = 47) nach dem erweiterten Ansatz, der potentielle Energieformen als in entsprechenden Feldern gespeicherte Energie konzeptualisiert. Neben den kognitiven Fähigkeiten als Kovariate wurden das Verständnis vom Energie- und Feldkonzept als abhängige Variablen erfasst. Die Ergebnisse zeigen zunächst, dass die Schülerinnen und Schüler des erweiterten Ansatzes im Energietest schlechter abschneiden als die Schülerinnen und Schüler des traditionellen Ansatzes. Eine Untersuchung des Einflusses des Felderverständnisses auf den Effekt der Intervention ergibt jedoch, dass die nach dem erweiterten Ansatz unterrichteten Schülerinnen und Schüler wesentliche Aspekte des Feldkonzeptes verstehen und dass sich dieses Verständnis positiv auf ihr Verständnis von Energie auswirken könnte. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Feldkonzept ein Mittel zur Entwicklung eines besseren Energieverständnisses sein könnte, dessen Einfluss auf das zukünftige Lernen über Energie weiter untersucht werden sollte.