Zurück zur Startseite

Schülervorstellungen

0. Vorbemerkung

Wenn der Physiklehrer (die Physiklehrerin) zumindest in einigen Punkten weiß, mit welchen Vorstellungen die Schülerinnen und Schüler in den Physikunterricht kommen, kann er/sie sich Arbeitsweisen und insbesondere Experimente überlegen, die die Schüler von der Tragfähigkeit physikalischer Konzepte überzeugen. Solche Experimente findet man oft nicht in den Schulbüchern, sondern der Lehrer/ die Lehrerin muss sie „erfinden“.

Kreativ sein in diesem Sinne bedeutet intensive Vorbereitungsarbeit und sehr große Einsatzbereitschaft in der Unterrichtsstunde selbst.

Aus eigener Unterrichtserfahrung weiß ich, dass nur relativ wenige Physikstunden des Unterrichtsjahres im oben erwähnten Sinn ablaufen werden. Ich weiß aber auch, dass diese Stunden zu den schönsten des Jahres zählen und ich möchte die Kolleginnen und Kollegen ermuntern, die Vorstellungen ihrer Schüler und Schülerinnen (zumindestens „zwischendurch“) zu erkunden.

1. Aus dem Bereich der Mechanik

Trägheit (2. Klasse)

Ich führte verschiedene Versuche zur Trägheit durch, z. B.: Tuch unter Gläsern wegziehen, Münze aus einem Stapel wegschnippen, ...

Dann fragte ich die Schüler, ob diese Versuche auch auf dem Mond gelingen könnten. Alle Schüler verneinten, denn am Mond gäbe es keine Anziehungskraft.

Nebenbei sei erwähnt, dass viele Schülerinnen und Schüler der Meinung waren, dass das Stehenbleiben der Gläser, … mit dem Luftwiderstand zu tun hätte, und Luft gibt es am Mond keine.

Gleichförmige Bewegung – Kraft (2. Klasse)

L.: Was ist eine gleichförmige Bewegung?

S.: Wenn z. B. der Isaak und der Hannes immer zugleich die Hand oder etwas anderes heben.

Alle Schülerinnen und Schüler waren der Meinung, dass auf einen Fallschirmspringer, der mit konstanter Geschwindigkeit zur Erde sinkt, eine (resultierende) Kraft wirkt. Die Erdanziehungkraft sei etwas stärker als die Reibungskraft der Luft, sonst könnte der Fallschirmspringer nicht sinken.

Interpretation: Aus dem bloßen Vorhandensein einer Bewegung wird geschlossen, dass eine Kraft auf den Körper wirkt.

Kraft und Gegenkraft (2. Klasse)

Experiment: Ein Schüler drückt gegen eine Wand.

L: NN. übt eine Kraft auf die Wand aus. Übt auch die Wand eine Kraft auf NN. aus?

S: Nein. Die Wand leistet nur Widerstand.

Ähnlich waren die Schülervorstellungen bei einem auf dem Tisch liegenden Buch: Der Tisch kann auf das Buch keine Kraft ausüben. Er kann das Buch nur stützen. Anders ist das, wenn man das Buch in der Hand hält. Dann ist man aktiv tätig und wendet Kraft an.

Interpretation: „Tote“ Dinge können keine Kraft ausüben. Nur wenn man aktiv tätig ist, wendet man Kraft an.

Magnetische Kraft

Ein Schüler bringt den Ringmagnet eines Lautsprechers mit.

L: Weiß jemand, wozu der Magnet im Lautsprecher dient?

S: Er zieht die Schallwellen an.

Das Wirken der Gravitationskraft (4. Klasse)

Experiment: Ein Ball wird in die Höhe geworfen.

L: Wird der Ball während des gesamten Flugs von der Erde angezogen oder erst, wenn er den höchsten Punkt erreicht hat?

Von den 27 Schülerinnen und Schülern einer 4. Klasse waren ..

· 15 Schüler der Meinung, dass der Ball während des gesamten Flugs von der Erde angezogen wird,

· 12 Schüler meinten, dass der Ball der Erdanziehung erst dann unterliegt, wenn er den höchsten Punkt der Flugbahn erreicht hat.

Experiment: Ein Stück Kreide fält zu Boden

L: Das Kreidestück wird immer schneller. Wird auch die Kraft auf das Kreidestück immer größer?

S: Ja!

L: Wie würde sich die Kreide verhalten, wenn die Kraft nicht größer würde?

S: Sie würde in der Luft stehen bleiben.

2. Aus dem Bereich der Wärmelehre

Wärmeausdehnung eines Metallrohres (2. Klasse)

Schülerversuch: Siehe Abbildung!

Beispiele für die Erklärung der Bewegung des Trinkhalms:

S 1: Die Luft dehnt sich aus und drückt das Rohr hinunter.

S 2: Das Rohr wird heiß. Die Nadel hat keinen Halt mehr.

S 3: Die Luft im Rohr wird heiß und dehnt sich aus. Das Rohr dehnt sich nicht aus.

S 4: Das Rohr dehnt sich aus, die Nadel wird gedreht, der Zeiger bewegt sich.

S 5: Das ist so ähnlich wie beim Magneten. Wenn man ein Eisenstück auf den Magneten gibt, fliegt die Nadel auch runter (Anmerkung: Gemeint ist die Abschirmung des Magnetfeldes durch Eisen.) Das Feuer zerstört das Feld, das Luftfeld, das Kraftfeld, dass die Nadel hält.

Ausdehnung von Wasser beim Erwärmen (2. Klasse)

Schülerversuch: Siehe Abbildung!

L.: Warum steigt das Wasser im Glasrohr?

S 1: Die Luftblasen werden größer und drücken das Wasser in das Röhrchen.

S 2: Das Netz (Anmerkung: Gemeint ist die Oberflächenspannung) hat sich zerteilt und das Wasser hat aufsteigen können.

Sieden von Wasser bei Normaldruck (3. Klasse)

L: Warum steigt die Siedetemperatur von Wasser nicht über 100°C?

S 1: Mehr als kochen kann es nicht. - Es ist kein Unterschied, ob es weniger kocht oder mehr kocht. Es kocht einfach.

S 2: Der Gasbrenner erzeugt nicht mehr Hitze.

S 3: Die Teilchen sind schon ausgetreten. Es sind nicht mehr Teilchen drinnen.

L: Welche Teilchen?

S 3: Die Luftteilchen

L: Was hat das mit der Temperatur zu tun?

S 3: Die Luftteilchen stoßen zusammen, wenn keine Luftteilchen drinnen sind, kann es nicht mehr wärmer werden.

S 4: Wenn man eine heißere Flamme nimmt, steigt die Temperatur weiter

S 5: Wenn man die Wärme einschließt, indem man etwas überstülpt, steigt die Temperatur.

S 6: Das Netz (Anmerkung: gemeint ist die Oberflächenspannung) wird durch die Hitze zerstört, die Wärme tritt aus.

S 7: Sie haben uns erzählt, dass so Leute auf eine Goldplatte hingeschossen haben und dass auf der anderen Seite ein paar raus sind. Das ist vielleicht auch so. Wenn unten Wärme reinkommt, dass oben die andere Wärme rauskommt. Vor dem Kochen fliegen die anderen Teilchen nicht.

Siedetemperatur bei vermindertem Druck (3. Klasse)

Versuch: Wasser wird im einem Standkolben erhitzt, bis es siedet. Nach kurzer Abkühlzeit wird mittels Injektionsspritze der Luftdruck vermindert. – Beobachtung: Das Wasser wallt auf.

L: Kocht jetzt das Wasser?

S: Das Wasser kocht nicht. Nur die Luft, die im Wasser war, ist jetzt draußen.

Sieden bei erhöhtem Druck (3. Klasse)

Versuch: Das Digitalthermometer, das in einem Druckkochtopf für Experimente steckt, zeigt ca. 120°C. Der Überdruck wird durch ein Ventil abgelassen. – Beobachtung: Das Thermometer zeigt jetzt ca. 100°C.

L: Wie kannst du die Temperaturabnahme erklären?

S: Wenn mehr Dampf drinnen ist, reiben sich die Teilchen mehr und es ist wärmer.

Interpretation: Den Teilchen werden makroskopische Eigenschaften zugeordnet.

Schmelzen (3. Klasse)

Versuch: Ein Eiswürfel wird auf den Tisch gelegt, ein weiterer Eiswürfel wird in einen Wollschal gepackt.

L: Welcher Eiswürfel schmilzt schneller?

Viele Schüler und Schüler meinen, der Eiswürfel im Wollschal würde schneller schmelzen als der auf dem Tisch liegende, denn Sachen die warm machen, sind auch warm.

3. Aus dem Bereich der Elektrizitätslehre

Stromstärke im Stromkreis (3. Klasse)

Die meisten (oder alle) Schülerinnen und Schüler sind der Meinung, dass in einem einfachen Stromkreis die Stromstärke „nach“ dem Lämpchen geringer ist als die Stromstäreke „vor“ dem Lämpchen (betrachtet in technischer Stromrichtung).

Problemstellung: Wie kann man diese Hypothese experimentell überprüfen?

S1: Wenn man eine zweite Lampe ins blaue Kabel einbaut, leuchtet die zweite Lampe schwächer als die erste.

S3: (Antwort auf S1) Das würde nicht funktionieren, jedes Lämpchen braucht Pluspol und Minuspol. Beide Lampen würden nicht leuchten.

Schülerversuch: Stromstärkemessung in einem einfachen Stromkreis mit zwei Amperemetern

L: Warum zeigen beide Amperemeter die gleiche Stromstärke?

S 1: Der Strom fließt durch die Batterie zurück

S2 (Antort zu S1): Die Batterie wäre dann immer voll.

S1 (Entgegnung auf S2): Der Reststrom wird von der Batterie wieder verwendet und wieder zum Lämpchen geschickt. (Genauere Erklärung von S1): Der Strom wird mit dem Strom, der in der Batterie ist, zusammengemischt und wieder zum Lämpchen geschickt

S3: Der Strom wird nicht verbraucht.

S4 (Entgegnung zu S3): Die Batterie würde dann nicht ausgehen.

S5: Das Lämpchen verbraucht die Volt, nicht die Milliampere.

S6: Vom Pluspol kommen die 70mA und vom Minuspol. (Begründung desselben Schülers): Wenn der Pluspol zum Lämpchen fließt und weiterfließt, würde der Minuspol nicht Minuspol heißen.

L.: Fließt auch in der Batterie Strom?

S1:Nein! Der Strom ist dort gespeichert, gelagert.

L.: Wozu brauchen wir Batterien oder Kraftwerke?

S1: Die speichern den Strom.

S2: Dort werden die Elektronen neu aufgeladen.

S3: … oder neue kommen dazu.

S4: Die Elektronen haben Energie verloren. Eben darum braucht man Kraftwerke.