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Title
Modellbildungsprozesse in der Ballistik : eine didaktische Untersuchung zur Entwicklung von Modellen und Begriffen / Felix Poklukar
Additional Titles
Modelling processes in ballistics
AuthorPoklukar, Felix
CensorDörfler, Willlibald ; Kadunz, Gert
Published2009
Description576 S. : 1 DVD ; Ill., graph. Darst.
Institutional NoteKlagenfurt, Alpen-Adria-Univ., Diss., 2009
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
LanguageGerman
Bibl. ReferenceKB2009 17 ; OeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Modellbildung / Ballistik / Begriffe / Kraftbegriff / Intuitive Physik / Fehlvorstellungen / Begriff als Zeichen / Konstruktivistische Lerntheorie
Keywords (EN)Modelling / ballistics / concepts / concept of force / intuitive physics / misconceptions / concept as a sign / Learning under the aspect of constructivism
Keywords (GND)Ballistik / Modellierung / Unterrichtseinheit
URNurn:nbn:at:at-ubk:1-5437 Persistent Identifier (URN)
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Modellbildungsprozesse in der Ballistik [25.41 mb]
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Abstract (German)

In dieser Arbeit stelle ich die Ergebnisse eines sich über zwei Schuljahre erstreckenden Forschungsprojekts dar, in dessen Rahmen der Modellbildungsprozess im Ballistikunterricht in der Maturaklasse der "Abteilung für Waffentechnik" an der "Höheren technischen Bundeslehr- und Versuchsanstalt Ferlach" untersucht wurde. Insbesondere ging es dabei um das Erlernen von Flugbahnmodellen unter Verwendung des Kraftbegriffs in der Gestalt F*[Delta]t =m*[Delta]v. Im Allgemeinen dient ein Modell der Simulation eines "realen" Vorganges. In unseren Modellen werden die Bahnen bestimmt, indem die momentan am Geschoss angreifenden Kräfte dargestellt werden. Die mathematische Lösung wird iterativ ermittelt, die eigentliche Bahnrechnung erfolgt mit Hilfe eines Programms, das wir mit dem Taschenrechner (TI-89, TI-92 oder TI-Voyage) entwickelt haben.

Im Verständnis der Begriffe sehe ich den Schlüssel, der den Unterschied zwischen einem Experten und einem Novizen ausmacht. Nach meinem Dafürhalten sollte im Unterricht neben der Modellbildung auch die Begriffsentwicklung beachtet und gefördert werden. Ich versuche diese beiden Prinzipien im Gegenstand Ballistik umzusetzen. Der dieser Untersuchung zu Grunde liegende Unterricht hat in den Schuljahren 2003/04 bzw. 2004/05 stattgefunden.

Die Forschungsfragen beziehen sich auf die Entwicklung der Modellbildungskompetenz und der Begriffe bei den Schülern und die didaktische Realisierung im Unterricht. Die Analyse der Begriffsentwicklung geschieht hauptsächlich unter dem Gesichtspunkt des genetischen Prinzips. Demnach entsteht ein Begriff aus der Beobachtung und Interpretation natürlicher Phänomene. Diese Physik des "Common Sense" in Verbindung mit den im Rahmen einer Theorie gelernten Vorstellungen bildet schließlich die Basis, auf der der Lernende Modelle bildet. Das Auftreten von im Widerspruch zur Theorie stehenden Fehlvorstellungen und deren Parallelität zu historischen Ausprägungen (etwa zur Aristotelischen Vorstellung "Kraft als Beweger") waren Erscheinungen, die im Rahmen der empirischen Beobachtung des Unterrichts ausgemacht werden konnten.

Neben der "intuitiven" Genese von Begriffen erscheint mir die theoretische Entwicklung als wesentlicher Aspekt, den ich unter der Brille des Peirce'schen Zeichenkonzeptes betrachte. Die im Rahmen der Handlungen erzeugten Diagramme, die zum Teil mithilfe eines programmierbaren und graphikfähigen Taschenrechners entstanden, bildeten die Grundlage für Reflexionen über die vorkommenden Begriffe, insbesondere den Kraftbegriff.

Schließlich stellte ich das Lernen unter den "Schirm" konstruktivistischer Prinzipien. Dem Grundsatz "Finde heraus, welche Erfahrungen der Schüler hat und lehre dementsprechend" folgend versuchte ich bei der Modellbildung im Unterricht an vorhandenes Wissen anzuknüpfen. Aus der Beschreibung des Unterrichts und der Analyse der erhobenen schriftlichen Daten ergibt sich ein Bild der abgelaufenen Lernprozesse, die einem potentiellen Leser sicherlich einen breiten Spielraum für eigene Interpretationen lassen.

Abstract (English)

In this paper I present the results of a research programme which lasted two scholastic years, during which the modelling processes in the ballistic lessons of the final class in the "Department of Weapon Technology" at the "Higher Technical Institute Ferlach" had been explored. The main issue was the learning of "models for ballistic trajectories" by using the "concept of force " in the form F*[Delta]t=m*[Delta]v. In general a model serves as simulation of a real process. Within our models the trajectories are calculated by introducing the actual forces acting on the bullet. The mathematical solutions are found numerically. The actual calculation is done by a programme, which has been developed with a pocket calculator (TI-89, TI-92 or TI-Voyage).

To my opinion the difference between an expert and a novice lies in the understanding of the "concepts". Due to this theses the teacher should pay attention to the development of the knowledge of concepts when models are taught. I try to introduce these two principles into my ballistic lessons. The two scholastic years 2003/04 and 2004/05 are forming the database for my research.

The main questions refer to the "development of modelling skills together with the concepts involved" and the "didactical consequences".

The development of concepts are treated under the genetic principle.

Hence a physical concept is the result of observations and interpretations of natural phenomena. The combination of this "physics of the common sense" and the concepts learned within theoretical studies form the basis of a student's model. The occurrence of "misconceptions" contradicting the theoretical conception and their similarity to historical ideas (e.g. the Aristotelian picture "force as a mover") were observed during lessons.

Beside the "intuitive" growth of concepts I see the theoretical emergence as an essential aspect, which I investigated under the "concept of sign" introduced by Peirce. The diagrams the students made during the modeling cycles - some of them were built by using a pocket calculator capable displaying graphics and developing programs - formed the basis for thinking over the concepts involved, especially the concept of force.

Finally I looked at the learning processes from the theory of "constructivism". Following the principle "Ascertain what the student experiences and then teach accordingly" I tried to start with the modelling process during my lessons at the point of the student's knowledge. Looking at the description of these lessons and the analysis of the data gathered during these two scholastic years an idea of the learning processes that took place might grow, which actually will leave a broad area of own interpretations to a potential reader.

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