Physikdidaktik des Energieunterrichts

Energie – was ist das eigentlich? Welche Antwort geben Sie, wenn im Unterricht diese Frage gestellt wird? Einfach ist die Antwort nicht. Der Nobelpreisträger Richard Feynman wird gerne mit seiner Aussage „We have no knowledge of what energy is” zitiert. Aber hilft ein Ausblenden der Frage nach dem Wesen der Energie im Physikunterrichtunterricht bei der Entwicklung eines Energieverständnisses, das sowohl innerfachlich tragfähig ist, als auch in lebensweltlichen Kontexten weiterhilft? Dieses Lehrbuch beginnt mit drei Kapiteln zum Bildungswert, zu den fachlichen Grundlagen und zu Kontextualisierungen des Energieunterrichts. Im Anschluss werden die Lernvoraussetzungen von Schülerinnen und Schülern beschrieben, die sie in den Unterricht mitbringen, z.-B. eine Treibstoffvorstellung der Energie. Lernschwierigkeiten können auch durch ungeschickte unterrichtliche Darstellungen erzeugt werden. Den Fallstricken beim Sprechen über Energie ist ein eigenes Kapitel gewidmet. Aus der fachdidaktischen Entwicklungsforschung liegen zahlreiche Vorschläge für die Gestaltung des Energieunterrichts vor. Wir stellen zehn innovative Konzeptionen in Steckbriefen vor. Experimente zu Energieumwandlungen und Energieerhaltung in der Mechanik, in der Wärmelehre und in der Elektrizitätslehre sowie zur Energieentwertung werden in einem Medienkapitel beschrieben. Innovative Möglichkeiten ergeben sich durch digitale Messwerterfassung und den Einsatz von Infrarotkameras. Am Schluss ziehen wir ein Gesamtfazit. Darin werden Handlungsoptionen zu wichtigen Fragen für die Planung des Energieunterrichts diskutiert, z.-B. zum Umgang mit den Begriffen Arbeit und Wärme. Und wir stellen unsere Antworten vor. Die Leserinnen und Leser werden nach der Lektüre - den Bildungswert des Energieverständnisses erörtern können; - fundierte Entscheidungen über die Elementarisierung des Energiekonzepts treffen; - aus einem breiten Spektrum lebensweltlicher Kontextualisierungen auswählen; - Lernwege zur Energie kennen und typische Lernhemmnisse erkennen; - beim Sprechen über Energie bewusster mit Begriffen und Visualisierungen umgehen; - fachdidaktisch fundierte Konzeptionen für den Energieunterricht kennen und - ihren Unterricht mit innovativen experimentellen Medien unterstützen.

Die Herausgeber Martin Hopf ist Professor für Didaktik der Physik an der Universität Wien und leitet dort auch das Österreichische Kompetenzzentrum für Didaktik der Physik. Er hat Lehramt für Mathematik und Physik studiert und einige Jahre als Lehrer gearbeitet. Er promovierte an der LMU München über problemorientierte Schülerexperimente. Seine Arbeitsgebiete sind fachdidaktische Entwicklungsforschung und Kompetenzorientierung im Physikunterricht. Horst Schecker ist emeritierter Professor für Didaktik der Physik an der Universität Bremen. 1985 promovierte er über Schülervorstellungen zur Newton’schen Dynamik. 1995 erfolgte die Habilitation mit Arbeiten zur systemdynamischen Modellbildung im Physikunterricht. Seine Arbeitsgebiete sind die Modellierung und Messung der Kompetenzen von Schülern und Lehrkräften sowie die Umsetzung der Bildungsstandards für den Physikunterricht. Von 2005 bis 2011 war er Vorsitzender der Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik (GDCP). Thomas Wilhelm ist Professor für Didaktik der Physik und geschäftsführender Direktor des Instituts für Didaktik der Physik an der Goethe-Universität Frankfurt. Er war zunächst Gymnasiallehrer und promovierte 2005 über die Konzeption und Evaluation eines Kinematik/Dynamik-Lehrgangs zur Veränderung von Schülervorstellungen. 2011 erfolgte die Habilitation mit Arbeiten zur Videoanalyse von Bewegungen. Seine Arbeitsgebiete sind der Einsatz neuer digitaler Medien im Physikunterricht und die Erforschung der Wirksamkeit unterschiedlicher unterrichtlicher Sachstrukturen.

1 Bedeutung des Energiekonzepts für den Physikunterricht.- 2 Sachstruktur und Elementarisierungen von Energie.- 3 Energie im Kontext.- 4 Schülervorstellungen und Lernwege zur Energie.- 5 Über Energie sprechen.- 6 Unterrichtskonzeptionen zur Energie.- 7 Medien für den Energieunterricht.- 8 Gesamtfazit: Entscheidungsfehler in der Energielehre.- 9 Übungen zur Physikdidaktik des Energieunterrichts.