Skip to main content

2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

7. Schülervorstellungen zu Teilchen und Wärme

verfasst von : Prof. Dr. Helmut Fischler, Prof. Dr. Horst Schecker

Erschienen in: Schülervorstellungen und Physikunterricht

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Zusammenfassung

Das Kapitel befasst sich im ersten Teil mit Vorstellungen über kleinste Teilchen. Als Bausteinen makroskopischer Körper werden ihnen deren Eigenschaften zugeordnet, z. B. Farbe. Weitere Bereiche sind Vorstellungen über die Bewegung mikroskopischer Teilchen und Überlegungen von Schülern, was sich zwischen den Teilchen befindet. Im zweiten Teil des Kapitels geht es um Schülervorstellungen über den Zusammenhang von Temperatur und Wärme sowie die Vorstellung, manche Stoffe seien von Natur aus warm oder kalt. Grundlegende Konzeptionen eines Unterrichts über Teilchen werden gegenübergestellt. Dabei spielt der Modellaspekt eine wichtige Rolle. Übungen sowie Hinweise auf Unterrichtskonzeptionen, Testinstrumente und vertiefende Literatur runden das Kapitel ab.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Fußnoten
1
Alle aus den Arbeiten von Peuckert (2005, 2006) wiedergegebenen Schülerzitate sind Aussagen von Schülerinnen und Schülern der Klassenstufe 11.
 
2
Die Ausführungen in diesem Kapitel beziehen sich vor allem auf die folgende Literatur: Fischler (1997); Fischler und Reiners (2006); Kesidou und Duit (1993); Mikelskis-Seifert (2002); Peuckert (2005).
 
3
Millar (1990, S. 290f.) nennt diese Phase „teaching by ostentation“. Dabei sei eine grundlegende Verlagerung der Betrachtungsweise von der empirischen Erfahrung hin zur Theorie erforderlich.
 
4
z. B. Fischler und Rothenhagen (1997); Götz, Dahncke und Langensiepen (1986)
 
5
aus Cordes (2006); die Aufgabe geht zurück auf Novick und Nussbaum (1978), Übersetzung Kircher und Heinrich (1984)
 
6
Nur unter dem Abzug und mit Schutzhandschuhen durchzuführen!
 
7
z. B. bei Fischler und Rothenhagen (1997)
 
8
Interviewausschnitte aus Peuckert (2005)
 
9
Fachlich richtig ist eine andere Erklärung als die der unterschiedlich großen Teilchen. Ausschlaggebend für die beobachtete Volumenkontraktion ist die Polarität der Moleküle (Winkelmann und Behle, 2018).
 
10
vgl. die Animation zur Wärmeleitung auf der Website Leifi Physik; https://​www.​leifiphysik.​de/​waermelehre/​waermetransport/​grundwissen/​waermeleitung-animation (Zugriff am 18.7.2017)
 
11
in Anlehnung an eine Abbildung in Backhaus et al. (2008, S. 252)
 
12
Lichtfeldt (1992)
 
13
Argumente für die Behandlung des Modells betonen die gute Gelegenheit für den Physikunterricht, die Ideengeschichte der Atomvorstellungen vom einfachen Korpuskelmodell über das Bohr’sche Modell bis zu den modernen Sichtweisen, die vor allem mit der Ablösung klassischer Prinzipien verbunden sind, im Unterricht als nachvollziehbaren Prozess zu behandeln. Gegen das Modell sprechen u. a. die Unterstützung des mechanistischen Denkens (Elektronen als Teilchen auf Bahnkurven) und die Zwei- statt Dreidimensionalität des Modells. Dazu kommen fachliche Grenzen, z. B. dass die Energiezustände nur für das Wasserstoffatom richtig vorhergesagt werden. Über einige dieser Kontroversen wird in Fischler (1992) berichtet.
 
15
z. B. bei Mikelskis-Seifert (2006)
 
16
Ein entsprechendes Unterrichtskonzept wird z. B. von Parchmann und Schwarzer (2016) vorgeschlagen.
 
17
Erickson (1979)
 
18
Zitat nach Erickson (1979)
 
19
Schlichting und Rodewald (1988)
 
Literatur
Zurück zum Zitat Backhaus, U., Boysen, G., Burzin, S., Heepmann, B., Heise, H., Kopte, U., …, Schön, L. (2008). Fokus Physik, Rheinland-Pfalz, Gymnasium Gesamtband. Berlin: Cornelsen. Backhaus, U., Boysen, G., Burzin, S., Heepmann, B., Heise, H., Kopte, U., …, Schön, L. (2008). Fokus Physik, Rheinland-Pfalz, Gymnasium Gesamtband. Berlin: Cornelsen.
Zurück zum Zitat Brook, A., Briggs, H. & Driver, R. (1984). Aspects of secondary students’ understanding of the particulate nature of matter: Centre for Studies in Science and Mathematics Education, University of Leeds. Brook, A., Briggs, H. & Driver, R. (1984). Aspects of secondary students’ understanding of the particulate nature of matter: Centre for Studies in Science and Mathematics Education, University of Leeds.
Zurück zum Zitat Buck., P (1987). Der Sprung zu den Atomen. physica didactica, 14, 41–45. Buck., P (1987). Der Sprung zu den Atomen. physica didactica, 14, 41–45.
Zurück zum Zitat Buck, P. & Redeker, B. (1988). Verstehen lernen – zum Sprung verhelfen. Ein Dialog über das Lernen von Physik bei Martin Wagenschein. chimica didactica, 14, 129–154. Buck, P. & Redeker, B. (1988). Verstehen lernen – zum Sprung verhelfen. Ein Dialog über das Lernen von Physik bei Martin Wagenschein. chimica didactica, 14, 129–154.
Zurück zum Zitat Cordes, M. (2006). Schülervorstellungen zum Teilchenmodell und zu Atomen in der Sekundarstufe I (Hausarbeit, unveröffentlicht). Universität Bremen. Cordes, M. (2006). Schülervorstellungen zum Teilchenmodell und zu Atomen in der Sekundarstufe I (Hausarbeit, unveröffentlicht). Universität Bremen.
Zurück zum Zitat Driver, R. & Scott, P. (1994). Schülerinnen und Schüler auf dem Weg zum Teilchenmodell. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik, 5(22), 24–31. Driver, R. & Scott, P. (1994). Schülerinnen und Schüler auf dem Weg zum Teilchenmodell. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik, 5(22), 24–31.
Zurück zum Zitat Duit, R. (1986). Wärmevorstellungen. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik/Chemie, 34(13), 30–33. Duit, R. (1986). Wärmevorstellungen. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik/Chemie, 34(13), 30–33.
Zurück zum Zitat Eilks, I. (2002). Von der Rastertunnelmikroskopie zur Struktur des Wassermoleküls – Ein anderer Weg durch das Teilchenkonzept in der Sekundarstufe I. Teil 1: Chemie und Schule (3), 7–12; Teil 2: Chemie und Schule (4), 26–30. Eilks, I. (2002). Von der Rastertunnelmikroskopie zur Struktur des Wassermoleküls – Ein anderer Weg durch das Teilchenkonzept in der Sekundarstufe I. Teil 1: Chemie und Schule (3), 7–12; Teil 2: Chemie und Schule (4), 26–30.
Zurück zum Zitat Eilks, I. & Möllering, J. (2001). Neue Wege zu einem fächerübergreifenden Verständnis des Teilchenkonzepts. Der Mathematische und Naturwissenschaftliche Unterricht, 54, 240–247. Eilks, I. & Möllering, J. (2001). Neue Wege zu einem fächerübergreifenden Verständnis des Teilchenkonzepts. Der Mathematische und Naturwissenschaftliche Unterricht, 54, 240–247.
Zurück zum Zitat Erickson, G. (1979). Children’s Conceptions of Heat and Temperature. Science Education, 63, 221–230.ADSCrossRef Erickson, G. (1979). Children’s Conceptions of Heat and Temperature. Science Education, 63, 221–230.ADSCrossRef
Zurück zum Zitat Fischler, H. (Hrsg.) (1992). Quantenphysik in der Schule. Kiel: IPN. Fischler, H. (Hrsg.) (1992). Quantenphysik in der Schule. Kiel: IPN.
Zurück zum Zitat Fischler, H. (Hrsg.) (1997). Teilchen – Themenheft. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik, Heft 41. Fischler, H. (Hrsg.) (1997). Teilchen – Themenheft. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik, Heft 41.
Zurück zum Zitat Fischler, H. & Reiners, C. S. (Hrsg.) (2006). Die Teilchenstruktur der Materie im Physik- und Chemieunterricht. Berlin: Logos. Fischler, H. & Reiners, C. S. (Hrsg.) (2006). Die Teilchenstruktur der Materie im Physik- und Chemieunterricht. Berlin: Logos.
Zurück zum Zitat Fischler, H. & Rothenhagen, A. (1997). Experimente zum Teilchenmodell. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik, 8, 203–209. Fischler, H. & Rothenhagen, A. (1997). Experimente zum Teilchenmodell. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik, 8, 203–209.
Zurück zum Zitat Götz, R., Dahncke, H. & Langensiepen, F. (Hrsg.) (1986). Handbuch des Physikunterrichts: Sekundarbereich I. Band 8. Köln: Aulis. Götz, R., Dahncke, H. & Langensiepen, F. (Hrsg.) (1986). Handbuch des Physikunterrichts: Sekundarbereich I. Band 8. Köln: Aulis.
Zurück zum Zitat Jung, W. (1978). Zum Problem der „Schülervorstellungen“ (2. Teil). physica didactica, 5, 231–248. Jung, W. (1978). Zum Problem der „Schülervorstellungen“ (2. Teil). physica didactica, 5, 231–248.
Zurück zum Zitat Kircher, E. (1986). Vorstellungen über Atome. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik/Chemie, 34(13), 34–37.ADS Kircher, E. (1986). Vorstellungen über Atome. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik/Chemie, 34(13), 34–37.ADS
Zurück zum Zitat Kircher, E. & Heinrich, P. (1984). Eine empirische Untersuchung über Atomvorstellungen bei Hauptschülern im 8. und 9. Schuljahr. chimicia didactica, 10, 199–222. Kircher, E. & Heinrich, P. (1984). Eine empirische Untersuchung über Atomvorstellungen bei Hauptschülern im 8. und 9. Schuljahr. chimicia didactica, 10, 199–222.
Zurück zum Zitat Kultusministerkonferenz (Hrsg.) (2004). Bildungsstandards in den Fächern Biologie, Chemie und Physik für den Mittleren Bildungsabschluss. München: Luchterhand. Kultusministerkonferenz (Hrsg.) (2004). Bildungsstandards in den Fächern Biologie, Chemie und Physik für den Mittleren Bildungsabschluss. München: Luchterhand.
Zurück zum Zitat Leisner, A. (2005). Entwicklung von Modellkompetenz im Physikunterricht: eine Evaluationsstudie in der Sekundarstufe I. Berlin: Logos. Leisner, A. (2005). Entwicklung von Modellkompetenz im Physikunterricht: eine Evaluationsstudie in der Sekundarstufe I. Berlin: Logos.
Zurück zum Zitat Lichtfeldt, M. (1992). Schülervorstellungen in der Quantenphysik und ihre möglichen Änderungen durch Unterricht. Essen: Westarp. Lichtfeldt, M. (1992). Schülervorstellungen in der Quantenphysik und ihre möglichen Änderungen durch Unterricht. Essen: Westarp.
Zurück zum Zitat Liebers, K., Mikelskis, H. F., Otto, R., Schön, L.-H. & Wilke, H.-J. (2006). Physik plus. Klassen 7/8 Berlin. Berlin: Cornelsen. Liebers, K., Mikelskis, H. F., Otto, R., Schön, L.-H. & Wilke, H.-J. (2006). Physik plus. Klassen 7/8 Berlin. Berlin: Cornelsen.
Zurück zum Zitat Mikelskis-Seifert, S. (2002). Die Entwicklung von Metakonzepten zur Teilchenvorstellung bei Schülern. Berlin: Logos Mikelskis-Seifert, S. (2002). Die Entwicklung von Metakonzepten zur Teilchenvorstellung bei Schülern. Berlin: Logos
Zurück zum Zitat Mikelskis-Seifert, S. (2006). Lernen über Modelle: Entwicklung und Evaluation einer Konzeption für die Einführung des Teilchenmodells. In H. Fischler & C. S. Reiners (Hrsg.), Die Teilchenstruktur der Materie im Physik- und Chemieunterricht (S. 165–198). Berlin: Logos. Mikelskis-Seifert, S. (2006). Lernen über Modelle: Entwicklung und Evaluation einer Konzeption für die Einführung des Teilchenmodells. In H. Fischler & C. S. Reiners (Hrsg.), Die Teilchenstruktur der Materie im Physik- und Chemieunterricht (S. 165–198). Berlin: Logos.
Zurück zum Zitat Millar, R. (1990). Making sense: what use are particle ideas to children? In P. L. Lijnse, P. Licht, W. de Vos & A. J. Waarlo (Hrsg.), Relating macroscopic phenomena to microscopic particles (S. 283–293). Utrecht: Centre for Science and Mathematics Education (CD-ß). Millar, R. (1990). Making sense: what use are particle ideas to children? In P. L. Lijnse, P. Licht, W. de Vos & A. J. Waarlo (Hrsg.), Relating macroscopic phenomena to microscopic particles (S. 283–293). Utrecht: Centre for Science and Mathematics Education (CD-ß).
Zurück zum Zitat Morell, L., Collier, T., Black, P. & Wilson M. (2017). A Construct-Modeling Approach to Develop a Learning Progression of how Students Understand the Structure of Matter. Journal of Research in Science Teaching. https://doi.org/10.1002/tea.21397 Morell, L., Collier, T., Black, P. & Wilson M. (2017). A Construct-Modeling Approach to Develop a Learning Progression of how Students Understand the Structure of Matter. Journal of Research in Science Teaching. https://​doi.​org/​10.​1002/​tea.​21397
Zurück zum Zitat Muckenfuß, H. (2001). Retten uns die Phänomene? Anmerkungen zum von Verhältnis von Wahrnehmung und Theorie. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik, 12, 63/64, 166–169. Muckenfuß, H. (2001). Retten uns die Phänomene? Anmerkungen zum von Verhältnis von Wahrnehmung und Theorie. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik, 12, 63/64, 166–169.
Zurück zum Zitat Novick, S. & Nussbaum, J. (1978). Junior High School Pupils’ Understanding of the Particulate Nature of Matter: An Interview Study. Science Education, 62(3), 273–281.ADSCrossRef Novick, S. & Nussbaum, J. (1978). Junior High School Pupils’ Understanding of the Particulate Nature of Matter: An Interview Study. Science Education, 62(3), 273–281.ADSCrossRef
Zurück zum Zitat Novick, S. & Nussbaum, J. (1981). Pupils’ understanding of the particulate nature of matter: A cross-age study. Science Education, 65(2), 187–196.ADSCrossRef Novick, S. & Nussbaum, J. (1981). Pupils’ understanding of the particulate nature of matter: A cross-age study. Science Education, 65(2), 187–196.ADSCrossRef
Zurück zum Zitat Nussbaum, J. (1985). The Particulate Nature of Matter in the Gaseous State. In R. Driver, E. Guesne & A. Tiberghien (Hrsg.), Children’s Ideas in Science (S. 124–144). Ballmore: Open University Press. Nussbaum, J. (1985). The Particulate Nature of Matter in the Gaseous State. In R. Driver, E. Guesne & A. Tiberghien (Hrsg.), Children’s Ideas in Science (S. 124–144). Ballmore: Open University Press.
Zurück zum Zitat Parchmann, I. & Schwarzer, S., unter Mitarbeit von Anderson, S., Kliever, J., Rathlev, J. & Stamer, I. (2016). Kann man Atome sehen? Naturwissenschaften im Unterricht – Chemie, Heft 153, 15–17. Parchmann, I. & Schwarzer, S., unter Mitarbeit von Anderson, S., Kliever, J., Rathlev, J. & Stamer, I. (2016). Kann man Atome sehen? Naturwissenschaften im Unterricht – Chemie, Heft 153, 15–17.
Zurück zum Zitat Peuckert, J. (2005). Stabilität und Ausprägung kognitiver Strukturen zum Atombegriff. Berlin: Logos. Peuckert, J. (2005). Stabilität und Ausprägung kognitiver Strukturen zum Atombegriff. Berlin: Logos.
Zurück zum Zitat Peuckert, J. (2006). Stabilität und Ausprägung von Teilchenvorstellungen. In H. Fischler & C. S. Reiners (Hrsg.), Die Teilchenstruktur der Materie im Physik- und Chemieunterricht (S. 77–105). Berlin: Logos. Peuckert, J. (2006). Stabilität und Ausprägung von Teilchenvorstellungen. In H. Fischler & C. S. Reiners (Hrsg.), Die Teilchenstruktur der Materie im Physik- und Chemieunterricht (S. 77–105). Berlin: Logos.
Zurück zum Zitat Pfundt, H. (1981). Das Atom – letztes Teilungsstück oder erster Aufbaustein? chimica didactica, 7, 75–94. Pfundt, H. (1981). Das Atom – letztes Teilungsstück oder erster Aufbaustein? chimica didactica, 7, 75–94.
Zurück zum Zitat Rehm, M., Buck, P. (2006). Der Teil und das Ganze – ein Lehr-Lern-Arrangement vor der Einführung von Atommodellen. In H. Fischler & C. S. Reiners (Hrsg.), Die Teilchenstruktur der Materie im Physik- und Chemieunterricht (S. 145–162). Berlin: Logos. Rehm, M., Buck, P. (2006). Der Teil und das Ganze – ein Lehr-Lern-Arrangement vor der Einführung von Atommodellen. In H. Fischler & C. S. Reiners (Hrsg.), Die Teilchenstruktur der Materie im Physik- und Chemieunterricht (S. 145–162). Berlin: Logos.
Zurück zum Zitat Schlichting, H.-J. & Rodewald, B. (1988). Leben im Wärmebad. Praxis der Naturwissenschaften – Physik, 30(5), 30–36. Schlichting, H.-J. & Rodewald, B. (1988). Leben im Wärmebad. Praxis der Naturwissenschaften – Physik, 30(5), 30–36.
Zurück zum Zitat Starauschek, E. (2001). Physikunterricht nach dem Karlsruher Physikkurs. Ergebnisse einer Evaluationsstudie. Berlin: Logos. Starauschek, E. (2001). Physikunterricht nach dem Karlsruher Physikkurs. Ergebnisse einer Evaluationsstudie. Berlin: Logos.
Zurück zum Zitat Starauschek, E. (2002). Ergebnisse einer Evaluationsstudie zum Physikunterricht nach dem Karlsruher Physikkurs. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 8, 7–21. Starauschek, E. (2002). Ergebnisse einer Evaluationsstudie zum Physikunterricht nach dem Karlsruher Physikkurs. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 8, 7–21.
Zurück zum Zitat Theis, W. (2005). Zum einführenden Unterricht über die Teilchenstruktur der Materie – Von Beobachtungen zu beschreibenden Begriffen. Der mathematische und Naturwissenschaftliche Unterricht, 58, 228–231. Theis, W. (2005). Zum einführenden Unterricht über die Teilchenstruktur der Materie – Von Beobachtungen zu beschreibenden Begriffen. Der mathematische und Naturwissenschaftliche Unterricht, 58, 228–231.
Zurück zum Zitat Vollebregt, M., Klaassen, K., Lijnse, P. & Genseberger, R. (1997). Einführung des Teilchenmodells. Ein problemaufwerfender Unterricht. Naturwissenschaften im Unterricht, Physik, 8(4), 16–21. Vollebregt, M., Klaassen, K., Lijnse, P. & Genseberger, R. (1997). Einführung des Teilchenmodells. Ein problemaufwerfender Unterricht. Naturwissenschaften im Unterricht, Physik, 8(4), 16–21.
Zurück zum Zitat Wagenschein, M, (1970). Ursprüngliches Verstehen und exaktes Denken II. Stuttgart: Klett.MATH Wagenschein, M, (1970). Ursprüngliches Verstehen und exaktes Denken II. Stuttgart: Klett.MATH
Zurück zum Zitat Wagenschein, M. (1977). Rettet die Phänomene! Der mathematische und Naturwissenschaftliche Unterricht, 30, 129–137. Wagenschein, M. (1977). Rettet die Phänomene! Der mathematische und Naturwissenschaftliche Unterricht, 30, 129–137.
Zurück zum Zitat Wagenschein, M. (1980). Naturphänomene sehen und verstehen. Genetische Lehrgänge. Stuttgart: Klett. Wagenschein, M. (1980). Naturphänomene sehen und verstehen. Genetische Lehrgänge. Stuttgart: Klett.
Zurück zum Zitat Wiesner, H. & Stengl, D. (1984). Vorstellungen von Schülern der Primarstufe zu Temperatur und Wärme. Sachunterricht und Mathematik in der Primarstufe, 12, 445–452. Wiesner, H. & Stengl, D. (1984). Vorstellungen von Schülern der Primarstufe zu Temperatur und Wärme. Sachunterricht und Mathematik in der Primarstufe, 12, 445–452.
Zurück zum Zitat Winkelmann, J. & Behle, J. (2018). Moment mal …: Erklärt das Teilchenmodell die Volumenreduktionen bei Mischversuchen? In T. Wilhelm (Hrsg.), Stolpersteine überwinden im Physikunterricht. Anregungen für fachgerechte Elementarisierungen. Seelze: Friedrich. Winkelmann, J. & Behle, J. (2018). Moment mal …: Erklärt das Teilchenmodell die Volumenreduktionen bei Mischversuchen? In T. Wilhelm (Hrsg.), Stolpersteine überwinden im Physikunterricht. Anregungen für fachgerechte Elementarisierungen. Seelze: Friedrich.
Zurück zum Zitat Yeo, S. & Zadnik, M. (2001). Introductory Thermal Concept Evaluation: Assessing Students’ Understanding. The Physics Teacher, 39(8), 496–504.ADSCrossRef Yeo, S. & Zadnik, M. (2001). Introductory Thermal Concept Evaluation: Assessing Students’ Understanding. The Physics Teacher, 39(8), 496–504.ADSCrossRef
Metadaten
Titel
Schülervorstellungen zu Teilchen und Wärme
verfasst von
Prof. Dr. Helmut Fischler
Prof. Dr. Horst Schecker
Copyright-Jahr
2018
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-57270-2_7

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.