Lernwirkungen in der Quanten-Atom-Physik

Fur viele SchulerInnen ist das Erlernen eines quantenmechanischen Atommodells mit grossen Schwierigkeiten verbunden. Beim Unterrichten einer "traditionellen" Wahrscheinlichkeitsinterpretation zeigt sich zum einen, dass SchulerInnen dazu tendieren, ihre Anfangsvorstellungen (in der Regel Planetenbahn- oder Schalenvorstellungen) von Atomen beizubehalten bzw. nach dem Unterricht die neue Atomvorstellung wieder aufzugeben. Zum anderen konstruieren SchulerInnen alternative Vorstellungen,...
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Fur viele SchulerInnen ist das Erlernen eines quantenmechanischen Atommodells mit grossen Schwierigkeiten verbunden. Beim Unterrichten einer "traditionellen" Wahrscheinlichkeitsinterpretation zeigt sich zum einen, dass SchulerInnen dazu tendieren, ihre Anfangsvorstellungen (in der Regel Planetenbahn- oder Schalenvorstellungen) von Atomen beizubehalten bzw. nach dem Unterricht die neue Atomvorstellung wieder aufzugeben. Zum anderen konstruieren SchulerInnen alternative Vorstellungen, die in signifikanter Weise vom intendierten Modell abweichen. Aufgrund dieser Lernschwierigkeiten wird den SchulerInnen im Bremer Unterrichtskonzept zur Quanten-Atom-Physik fur die Sekundarstufe II neben einer Wahrscheinlichkeitsinterpretation das alternative Elektronium-Atommodell angeboten. In dieser Arbeit wird der Frage nachgegangen, inwieweit den SchulerInnen die Erlangung eines quantenmechanischen Verstandnisses von Atomen - basierend auf den Losungen der stationaren Schrodinger-Gleichung - durch die Einfuhrung des Elektronium-Atommodells erleichtert wird. Anhand der exemplarischen Analyse der Lernprozesse zweier Schuler der Jahrgangsstufe 12 wird untersucht, welche Lernangebote sich als lernfordernd bzw. lernhindernd bezuglich der intendierten Vorstellungen erweisen. Die Ergebnisse der Fallstudien werden zusatzlich in Beziehung zu den Befunden eines breiter angelegten Evaluationsprojekts gesetzt. Das Ziel der Untersuchung besteht in der Generierung von Lernwirkungshypothesen, welche die potenziellen Wirkungen einzelner Lernangebote vorhersagen. Hierzu wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem sowohl der Einfluss der Lernangebote als auch der Einfluss des kognitiven Systems der einzelnen SchulerIn (d. h. deren Vorstellungen und kognitive Werkzeuge) auf den Lernprozess analysiert werden kann. Die Wechselwirkung zwischen Instruktion und Konstruktion wird mithilfe des Begriffs "Resonanz" charakterisiert. Damit wird betont, dass das von einer SchulerIn erzielte Lernergebnis entscheidend davon beeinflusst wird, inwieweit Lernangebote und anfangliche SchulerInnen-Vorstellungen zueinander passen.