Der Energie-Feld-Ansatz

Im Rahmen einer Dissertation wird mit dem Energie-Feld-Ansatz (EFA) ein Unterrichtskonzept entwickelt, das die Konzepte Energie und Felder miteinander verknüpft.

Aufgrund seiner Relevanz für Natur, Technik und unsere Lebenswelt sowie für das allgemeine Verständnis unseres Universums nimmt das Thema Energie auch im Schulunterricht jahrgangsübergreifend eine bedeutende Stellung ein. Die Energieerhaltung spielt dabei als Prinzip mit interdisziplinärer Tragweite und Relevanz eine zentrale Rolle und hilft bei der Erklärung bzw. Beschreibung von Phänomenen unserer Welt.

Trotz seines Mehrwertes aus fachlicher und didaktischer Sicht wird das Konzept der Energie von vielen Schüler*innen allerdings nur unzureichend verstanden. Eher selten greifen Lernende auf dieses zentrale Konzept zurück, um Prozesse und Phänomene zu erklären. Diese aus didaktischer Sicht unbefriedigende Erkenntnis könnte mitunter daher rühren, dass die Einführung zahlreicher Energieformen viele Schüler*innen mit einem weitgefassten Netz leerer Begriffe zurücklässt, in dem die Bedeutung und Zusammenhänge der Energieformen sowie die Relevanz für die Beschreibung von Systemen und ihrer Phänomenen nicht erkannt wird. Damit Schüler*innen ein übersichtlicheres und profunderes Verständnis von Energie als physikalische Größe erhalten, wird aufbauend auf Vorarbeiten von Rückl (1991), Quinn (2014) und Nordine (2019) ein neuer Ansatz entwickelt.

Dieser Energie-Feld-Ansatz (EFA) führt die einzelnen Formen von Energie retrospektiv auf Feldenergie und Bewegungsenergie zurück. Somit können die traditionellen Energieformen in zwei Kategorien eingeteilt und entweder als Energie sich bewegender Objekte (Bewegungsenergie) oder als Energie in Feldern (z. B. elektrische, magnetische, nukleare oder Gravitationsfelder) klassifiziert werden. Bei der Erklärung von Phänomenen müssen dann also nurmehr die involvierten Bewegungen und Felder identifiziert und die Energieübertragung zwischen diesen analysiert werden.

Durch das Zurückführen auf Felder und Bewegungen gestaltet sich der Anwendungsbereich des EFA ebenen- und fächerübergreifend. Das bedeutet, dass nicht nur physikalische, sondern beispielsweise auch biologische und chemische Phänomene betrachtet werden können. Außerdem bietet der Einbezug von atomaren und nuklearen Feldern die Möglichkeit, Prozesse nicht nur auf einer Ebene (z. B. makroskopisch), sondern auch ebenenübergreifend zu beschreiben.

Das Projekt zum EFA befasst sich mit der didaktischen Rekonstruktion des Themas unter Einbezug von Erkenntnissen zu Lernendenvorstellungen und fachlicher Klärung. Ziel ist die Entwicklung eines lernwirksamen Unterrichtskonzeptes. Der aktuellen Stand der Forschung umfasst erste Ergebnisse zu Lernendenvorstellungen, Problemen und Benefits des Ansatzes aus einem ersten Ansatz für die Sekundarstufe II. Dabei dient eine Interviewstudie fortlaufend zur formativen Evaluation und Weiterentwicklung grundlegenden Konzeptideen und Kontexte des EFA. Eine darauffolgende Evaluation im Klassensetting liefert Erkenntnisse zu Realisierbarkeit und Implementationsstrategie des Ansatzes für den Unterricht.

 

Ansprechperson: Manuel Becker

 

Zum Weiterlesen:

Becker, M., & Hopf, M. (2021). Der Energie-Feld-Ansatz: Design-Forschung zur Entwicklung und Evaluation eines Unterrichtskonzeptes für den Energieunterricht der Oberstufe. PhyDid B-Didaktik der Physik-Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung, 1.

 

Referenzen:

Nordine, J. C., Fortus, D., Lehavi, Y., Neumann, K., & Krajcik, J. (2019). Modelling energy transfers between systems to supportenergy knowledge in use. Studies in Science Education, 54(2), 177-206.

Quinn, H. (2014). A physicist’s musings on teaching about energy. In Teaching and learning of energy in K-12 education, 15-36. Springer.

 

Rückl, E. (1991). Feldenergie: ein neues didaktisches Konzept. BI-Wiss.-Verlag.