Aachen 2019 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 21: Praktikumsversuche / Neue Konzepte 3

DD 21.4: Vortrag

Mittwoch, 27. März 2019, 11:20–11:40, S01

Didaktische Rekonstruktion der Beschleunigerphysik und Entwicklung eines Lehr-Linearbeschleunigers — •Stefan Bechstein, Achim Stahl und Josef Riese — RWTH Aachen University

Für Studierende wie auch für Schülerinnen und Schüler sind die Zusammenhänge, mit denen man die Erzeugung von Kräften und das Verhalten von Teilchen in Beschleunigern erklären kann, recht komplex. Das Lernen dieser Zusammenhänge wird bislang oft dadurch erschwert, dass die fünf wichtigen Parameter (Ladung, Ladungsdichte, Potential, Feld und Kraft) sowohl im Unterricht als auch in den meisten Fachbüchern im Wesentlichen auf zwei (Ladung und Feld) reduziert werden. Das hier vorgestellte Projekt beschäftigt sich damit, alle Zusammenhänge durch nutzbringende Analogien (didaktische Modelle) und Experimente darzustellen. Kern der Didaktischen Rekonstruktion ist die Grundannahme, dass Ladungen den elektrischen Raum verändern. Befinden sich mehrere Ladungen dicht gepackt an einem Ort, bildet sich ein recht deutlicher Potentialraum aus, in dem elektrische Felder herrschen und dementsprechend Kräfte auf vorbeifliegende Ladungen wirken. Hierzu wird eine Analogie zum Gravitationspotential vorgeschlagen, die eine Anknüpfung an Alltagserfahrungen ermöglicht.

Im Vortrag wird ein Vorschlag für eine entsprechende Sachstruktur gemacht und dabei auch eingegangen auf eine explorative Studie zu Schülervorstellungen. Zudem wird über den Fortgang bei der Entwicklung und dem Bau des Lehr-Linearbeschleunigers sowie zweier Selbstbau-Tabletop-Experimente berichtet.