Modellieren - Schlüsselfähigkeit für physikalische Forschungs- und Lernprozesse

Abstract

Beim Verstehen von Physik ist die Fähigkeit, in und mit Modellen zu denken, von zentraler Bedeutung. Die empirische Lehr-Lern-Forschung hat aber gerade im Bereich des Modelldenkens bei Schülerinnen und Schülern erhebliche Defizite festgestellt. Eine bewusste Unterscheidung von der konstruierten Welt (Modellwelt) und der erlebbaren Welt (Erfahrungswelt) wird bei den Lernenden kaum vollzogen. Dieser Umstand ist umso beunruhigender, als dass aufgrund rasanter Entwicklungen in der Computertechnologie Computermodelle bei der Erforschung neuer Bereiche eine immer größere Rolle spielen.
Als notwendige Konsequenz aus dieser Situation wird ein Unterricht vorgeschlagen, der explizit den Modellaspekt bei der naturwissenschaftlichen Theoriebildung thematisiert. Ein solcher Unterricht, der ein Lernen über Modelle ermöglicht, hat das Ziel, ein angemessenes naturwissenschaftliches Denken im Sinne metakonzeptueller Denk- und Argumentationsweisen bei Schülerinnen und Schülern zu entwickeln.
Es gibt Ergebnisse, die eine gute Durchführbarkeit eines solchen Unterrichtes im Bereich der Teilchenmodelle aufzeigen. Aufgrund dieser positiven Erfahrungen stellt sich die Frage, in wie weit ein derartiger Ansatz auch bei einem Unterricht funktioniert, bei dem Computermodelle eine zentrale Position einnehmen. Mit diesen ist es möglich, authentische Fragestellungen im Unterricht zu behandeln. Dementsprechend wird die Übertragbarkeit dieser Konzeption an weiteren physikalisch interessanten Themen diskutiert, wie z.B. dynamische Modellierungen von mechanischen Schwingungserscheinungen sowie von ozeanischen Strömungsphänomenen.