Fakultätsname XYZ Fachrichtung XYZ Institutsname XYZ, Professur XYZ

Versprachlichung von Formeln

Fakultät Mathematik und Naturwissenschaften Fachrichtung Physik, Professur für Didaktik der Physik

Kontakt: TU Dresden Fachrichtung Physik Professur Didaktik der Physik Wiebke Janßen wiebke.janssen@tu-dresden.de

Wiebke Janßen und Gesche Pospiech, Technische Universität Dresden

•  der Physikunterricht nutzt unterschiedliche Darstellungsformen (s.Abb., Leisen 2005)

•  didaktisch und lernpsychologisch ist ein Wechsel der Darstellungsformen sinnvoll (ebd.)

•  Formeln sind zentraler Bestandteil des Physikunterrichts (z.B. Krey 2012)

•  physikalische Formel = komplexes Bedeutungskonstrukt aus math. Syntax und phys.-math. Semantik

•  Formelverständnis mit Berücksichtigung der strukturellen Rolle der Mathematik vermitteln (Pietrocola 2008)

•  SuS fällt es schwer, den phys. Zusammenhang einer Formel zu beschreiben (Bagno et al. 2008, Oese 2012)

•  Versprachlichung von Formeln als Methode, neben technischen Aspekten, „Formelbedeutung“ zu vermitteln

Theorie

Bagno et al. 2008: Meeting the challenge of students´ understanding of formulae in high-school physics: a learning tool. In: Physics Education 43/1 (75-82). Dee-Lucas et al. 1991: Equations in scientific Proofs: Effect on Comprehension. In: American Educational Research Journal 28/3 (661-682). Krey 2012: Zur Rolle der Mathematik in der Physik: Wissenschaftstheoretische Aspekte und Vorstellungen Physiklernender. Berlin: Logos (=Studien zum Physik- und Chemielernen Bd.130). Leisen 2005: Wechsel der Darstellungsformen. Eine wichtige Strategie im kommunikativen Physikunterricht. In: NiU-Ph 3/16 (10-11). Oese 2012: Analyse eines Fragebogens zur Untersuchung der Rolle der Mathematik im Physikunterricht für Klasse 8. unveröffentlichte Masterarbeit unter Betreuung von Prof. Pospiech. Pietrocola 2008: Mathematic as Structural Language of Physical Thoughts. International Commission on Physics Education 2008. Sherin 2001: How Students understand Physics Equations. In: Cognition and Instruction 19/4 (479-541). Uhden 2012: Mathematisches Denken im Physikunterricht. Theorieentwicklung und Problemanalyse. Berlin: Logos (=Studien zum Physik- und Chemielernen Bd.133).

Literatur

mathematische Ebene

symbolische Ebene

sprachliche Ebene

bildliche Ebene

gegenständliche Ebene

Fachsprache

Unterrichtssprache

Alltagssprache

Abs

trak

tion

Ebenen-Modell

Formel

Wortgleichung

Versprachlichung mathematischer & physikalischer Symbole

Versprachlichung physikalisch-mathematischer Semantik

Interpretation durch alltagsnahe Modelle / Analogien

Formelzeichen übersetzen math. Symbole übersetzen

Analogie bilden

phys. Termini ersetzen math. Termini ersetzen

Zshg. mathematisieren

Zshg. mathematisieren

II

III

IV

stark symbolhafte Fachsprache

symbolhafte Fachsprache

mathematische Fachsprache

physikalische Fachsprache

Unterrichtssprache / Alltagssprache

Versprachlichung mathematischer Syntax IB IA

Juli ´14 Okt. ´14 Jan. ´15 April ´15 Juli ´15 Okt. ´15

Forschungsdesign

Der Widerstand ist Spannung dividiert durch Stromstärke.

In einem elektrischen Stromkreis wird die Größe des elektrischen Widerstandes definiert als das Verhältnis

von Spannung und Stromstärke.

Der elektrische Widerstand ist ein Maß dafür, wie stark der Strom in einem Stromkreis behindert wird.

II

III

IV

R ist U dividiert durch I. IB IA

Beispiel

IUR =

eStromstärkSpannungWiderstand =

1) Welche Möglichkeiten der Versprachlichung von Formeln gibt es?

•  Wie häufig werden Formeln in Lehrbüchern und im Unterricht versprachlicht?

•  Welche Ebenen der Versprachlichung werden in Lehrbüchern und im Unterricht wie häufig genutzt?

•  In welcher Form werden die Ebenen 3 und 4 des Modells genutzt, also Formeln verbal interpretiert?

•  In welcher Reihenfolge werden die Ebenen der Versprachlichung im Unterrichtsgang genutzt?

2) Welche Versprachlichungen empfinden SchülerInnen als hilfreich?

•  Bei welchen Formeln empfinden SchülerInnen eine Versprachlichung als besonders hilfreich?

•  Welche Ebene der Versprachlichung wird als hilfreich (für physikalisches Verständnis, Memorierbarkeit, Anwendbarkeit) empfunden?

•  Präferieren SchülerInnen eine bestimmte Reihenfolge, in der Ihnen die Versprachlichungen im Unterrichtsgang angeboten werden?

Forschungsfragen

(1) Lehrbuchanalysen

Quantitative Auswertung

(1) Unterrichtshospitationen (Mittelschule und Gymnasium) (2) Explorative Fragenbogenerhebung

Qualitative Auswertung, Zuordnung zu Ebenen

nach Leisen 2005

phys. Zshg. erläutern