Kreislauf der Erkenntnisgewinnung

Der Kreislauf der Erkenntnisgewinnung ist ein Strukturmodell, das als Gestaltungshilfe für Lernumgebungen verwendet wird, die ein Lernen mit Modellen und Experimenten in einem gemeinsamen Problemlöseprozess ermöglichen.

Lernen mit Modellen und Experimenten

Die entwickelten Lernaktivitäten orientieren sich an einem Erkenntnisprozess, der Modellieren und Experimentieren gleichwertig behandelt. Er besteht aus vier Unterrichtsgegenständen, die in den ersten vier Schritten mit geeigneten Hilfsmitteln erarbeitet werden. Die letzten vier Schritte dienen der Reflexion des Vorgehens.

Lernschritte

Erarbeitung

1. Phänomen entwickeln: Einer Fragestellung begegnen.

2. Modell konstruieren: Bestandteile und Zusammenhänge des Modells erkennen.
3. Hypothesen aufstellen: Modellergebnisse beschreiben.

4. Ergebnisse ermitteln: Ein Experiment durchführen und auswerten.

Reflexion

5. Hypothesen überprüfen: Reale Ergebnisse mit Modellergebnissen vergleichen.

6. Modell überdenken: Idealisierungen und Grenzen des Modells erkennen.
7. Phänomen beschreiben: Fragestellung beantworten.
8. Ergebnisse erklären: Erkenntnisse in anderen Situationen anwenden.

Publikationen zum Lernen mit Modellen und Experimenten


DPG-Frühjahrstagung 2018 in Würzburg

Implementierung modellbildender Lernangebote in das physikalische Praktikum

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Neben der Beschreibung des Lehrvorhabens und des explorativen Studiendesigns wird ein Strukturmodell naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung vorgestellt, das sowohl Modellieren als auch eigenständiges Experimentieren beinhaltet. Darüber hinaus wird der Einsatz dynamischer Modelle als digitales Lernmedium diskutiert.

Teichrew, A., & Erb, R. (2018). Implementierung modellbildender Lernangebote in das physikalische Praktikum. PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung.

Vier Unterrichtsgegenstände am Beispiel des Regenbogens

Regenbogen im Springbrunnen

Phänomen

Warum wird in einem bestimmten Bereich mehr Licht beobachtet als in anderen Richtungen? [1]

Modell

Lichtwege durch eine Kugel mit verschiedenen Abständen zur optischen Achse [2]

Hypothese

Zwischen der farbigen Aufhellung und den Sonnenstrahlen wird ein Winkel von 42,4° aufgespannt. 

Experiment

Überprüfung der Hypothese anhand der realen Beobachtung mithilfe eines AR-Experiments. 

Literatur

  1. Erb, R. (2008). Helligkeit des Regenbogens. MNU, 61(7), 413–418.
  2. Erb, R. (2017). Optik mit GeoGebra. Berlin: Walter de Gruyter GmbH.