Förderung Von Verstehensprozessen Unter Einsatz Von Modellen.

Intro -- 1 Einführung und Problemstellung -- 2 Bestimmung des Modellbegriffs -- 2.1 Allgemeine Bestimmung des Modellbegriffs -- 2.1.1 Modellbegriff von Stachowiak -- 2.1.2 Formen der Modellbildung zur Beschreibung der Realität -- 2.2 Wichtige Forschungsansätze aus verschiedenen Wissenschaftsbereichen zur Festlegung des verwendeten Modellbegriffs -- 2.2.1 Eigenschaften mentaler Modelle nach Norman -- 2.2.2 Vorstellungen über die Entstehung einer wissenschaftlichen Theorie nach Greca und Moreira -- 2.2.3 Beschreibung des Erkenntnis- und Lehrprozesses nach Kircher -- 2.2.4 Naturwissenschaftlicher Modellbegriff nach Hägele -- 2.3 Zusammenfassende Diskussion der diskutierten Ansätze und ihrer Modelle -- 2.3.1 Wissenschaftliches versus didaktisiertes Modell -- 2.3.2 Rolle der mathematischen Modellbildung -- 2.4 Didaktisches Modell über den Prozess der physikalischen Modellbildung beim Schüler -- 3 Psychologische Ansätze zum Wissenserwerb -- 3.1 Aneignung von Wissen nach Piaget -- 3.1.1 Zentrale Begriffe: Schema, Assimilation, Akkomodation, Äquilibration -- 3.1.2 Stadien der Denkentwicklung -- 3.1.3 Implikationen für den Unterricht -- 3.2 Wissenserwerb als kulturabhängige Größe nach Vygotskij -- 3.2.1 Vygotskijs Grundannahmen -- 3.2.2 Pädagogisch relevante Implikationen -- 3.3 Wissenserwerb als Conceptual Change -- 3.3.1 Definition des Begriffs -- 3.3.2 Weak und Strong Conceptual Change nach Carey -- 3.3.3 Ist die Entwicklung naturwissenschaftlicher Theorien mit der Entwicklung eigener Konzepte vergleichbar? -- 3.3.4 Didaktische Implikationen der Forschung des Conceptual Change -- 4 Empirische Befunde über Vorstellungen zu Sehvorgang, Reflexion, Streuung und Spiegelbild -- 4.1 Sieben Gründe für das Entstehen von Alltagsvorstellungen -- 4.2 Schülervorstellungen zum Sehvorgang -- 4.2.1 Untersuchungen von Jung, Wiesner und Blumör.

4.2.2 Untersuchungen von Jung -- 4.2.3 Untersuchungen von Guesne -- 4.2.4 Untersuchung von Andersson und Kärrqvist -- 4.2.5 Untersuchungen von Gropengießer -- 4.2.6 Untersuchungen von Herdt -- 4.3 Schülervorstellungen zum Spiegelbild -- 4.3.1 Untersuchungen von Jung, Wiesner und Blumör -- 4.3.2 Untersuchungen von Jung -- 4.3.3 Untersuchungen von Herdt -- 4.3.4 Untersuchungen von Galili, Bendall und Goldberg -- 4.3.5 Untersuchungen von Goldberg und McDermott -- 4.3.6 Taschenspiegelitem -- 4.3.7 Spiegeltransformation -- 4.4 Lehrervorstellungen über Schülervorstellungen -- 4.5 Schlussfolgerungen aus den Studien über Alltagsvorstellungen für das eigene Konzept -- 5 Was für ein Bild ist das Spiegelbild? - Sehvorstellungen von der Antike bis heute -- 5.1 Antike Lichttheorien -- 5.1.1 Atomisten -- 5.1.2 Die platonische Theorie der Gesichtswahrnehmung -- 5.1.3 Aristotelische Theorie der Vermittlung eines durchsichtigen Mediums -- 5.1.4 Die Stoiker und Galen -- 5.1.5 Theorien einer unvermittelten psychischen Fernwirkung -- 5.1.6 Die Mathematiker - Theorie der Sehstrahlen -- 5.2 Ein Vertreter der arabischen Kultur - Alhazens Sehtheorie -- 5.3 Bedeutung des Spiegelbildes für die Entwicklung der Perspektive in der Renaissance -- 5.4 Theorie des Netzhautbildes von Kepler -- 5.5 Probleme beim heutigen Bildverständnis -- 5.5.1 Familienstrukturen der Bilder -- 5.5.2 „You can hang a picture, you can't hang an image" -- 5.6 Zusammenfassende Diskussion und Schlussfolgerungen -- 5.6.1 Historische Konzepte als Bestandteil heutiger Schülervorstellungen -- 5.6.2 Übersicht über die verwendeten Konzepte in der geschichtlichen Entwicklung -- 5.6.3 Schülerfreundlichkeit der vorgestellten Modellierungen - Didaktisierte Modelle für optische und nichtoptische Aspekte -- 5.6.4 Fazit der Analyse der historischen Betrachtungen.

6 Das Spiegelbild im Verfahren der Didaktischen Rekonstruktion -- 6.1 Didaktische Rekonstruktion - eine Begriffsbestimmung -- 6.2 Fachliche Klärung -- 6.2.1 Die drei Modellperspektiven -- 6.2.2 Gedanken über mathematische Modellierungen in der Optik -- 6.2.3 Bedeutung der Art der Darstellung des Spiegelbildes für das Verständnis -- 6.2.4 Ausgewählte Darstellungen zum Spiegelbild aus Fach- und Lehrbüchern und dem Internet -- 6.3 Analyse der Schülerperspektiven -- 6.3.1 Zusammenfassung der Schülervorstellungen von Licht und Sehvorgang -- 6.3.2 Zusammenfassung der Schülervorstellungen vom Spiegelbild -- 6.3.3 Mathematisches Vorwissen -- 6.3.4 Physikalisches Vorwissen -- 6.4 Didaktische Strukturierung - Zusammenfassende Diskussion und Schlussfolgerungen -- 6.4.1 Probleme fortwährender Vereinfachung der Modellierungen von Inhalten -- 6.4.2 Gründe für die Stabilität der Vorstellungen zum Spiegelbild -- 7 Konzept der Schulung zur Entwicklung des Schülerverständnisses zum Spiegelbild unter Verwendung verschiedener Modellperspektiven -- 7.1 Grundlegende Struktur der Schulung -- 7.1.1 Methodische Umsetzung der Schulung -- 7.1.2 Aktivierung des Vorwissens -- 7.1.3 Erklärung der Lerneinheit -- 7.1.4 Erklärung des Spiegelbildes -- 7.1.5 Gibt es das Spiegelbild ohne uns? -- 7.1.6 Was hat das Spiegelbild mit Achsenspiegelung zu tun? -- 7.1.7 Betrachtung des Spiegelbildes aus drei Perspektiven -- 7.2 Ablauf der Schulung -- 8 Methodische Überlegungen zur Erfassung der Schülervorstellungen zum Spiegelbild -- 8.1 Beschreibung der Testaufgaben -- 8.1.1 Aufgabe 1 -- 8.1.2 Aufgabe 2 -- 8.1.3 Aufgabe 3 -- 8.1.4 Aufgabe 4 -- 8.1.5 Aufgabe 5 -- 8.2 Auswertung der Aufgaben 1 und 2 -- 8.2.1 Kategorisierung der Antworten -- 8.2.2 Vergabe von Leistungspunkten -- 8.3 Auswertung der Aufgaben 3 und 4 -- 8.4 Auswertung der Aufgabe 5 -- 8.4.1 Kategorisierung der Aufgabe 5.

8.4.2 Bestimmung der Übereinstimmung zwischen den Ratern -- 8.4.3 Vergabe von Leistungspunkten -- 8.4.4 Bestimmung der verwendeten Modellperspektiven -- 8.5 Zusammenfassung der Bewertungen -- 9 Studie 1: Explorative Analyse des Schülerverständnisses zum Spiegelbild und Evaluation des Einflusses einer Hilfestellung auf die Aufgabenlösung -- 9.1 Fragestellungen -- 9.2 Methode -- 9.2.1 Versuchspersonen -- 9.2.2 Material und Design -- 9.2.3 Versuchsdurchführung und Datenerhebung -- 9.2.4 Statistische Analysen und Auswertungen -- 9.3 Ergebnisse -- 9.3.1 Erzielte Leistungen bei Grund- und Transferwissen -- 9.3.2 Untersuchung von Wahrnehmung und von mathematisch-physikalischen Aspekten des Spiegelbildes -- 9.3.3 Analyse der verwendeten Modellperspektiven in der Transferaufgabe -- 9.3.4 Einfluss der Hilfestellung auf die Leistung -- 9.3.5 Untersuchung der Bedeutung der Hilfestellung auf das Modellierungsverhalten -- 9.3.6 Zusammenhang zwischen Modellperspektiven und Leistung -- 9.4 Interpretation der Ergebnisse -- 10 Studie 2: Auswirkungen der Schulung auf den Lernerfolg und das Modellierungsverhalten der Lernenden -- 10.1 Fragestellungen -- 10.2 Methode -- 10.2.1 Versuchspersonen -- 10.2.2 Material und Design -- 10.2.3 Versuchsdurchführung und Datenerhebung -- 10.2.4 Statistische Analysen und Auswertungen -- 10.3 Ergebnisse -- 10.3.1 Vergleich des Wissensstandes der Schulungs- und Kontrollgruppe anhand der Leistung -- 10.3.2 Untersuchung von Wahrnehmung und von mathematisch-physikalischen Aspekten des Spiegelbildes -- 10.3.3 Analyse der verwendeten Modellperspektiven in der Transferaufgabe -- 10.4 Interpretation der Ergebnisse -- 11 Konzept zur Verwendung unterschiedlicher Modellperspektiven im Unterricht -- 11.1 Grundlegende Integrationsidee -- 11.2 Aufbau der Arbeitsblätter -- 11.3 Methodische Umsetzung im Unterricht.

12 Studie 3: Auswirkungen der Verwendung der Modellperspektiven im Unterricht auf Leistung und Modellierungsverhalten -- 12.1 Fragestellungen -- 12.2 Methode -- 12.2.1 Versuchspersonen -- 12.2.2 Material und Design -- 12.2.3 Versuchsdurchführung und Datenerhebung -- 12.2.4 Statistische Analysen und Auswertungen -- 12.3 Ergebnisse -- 12.3.1 Erzielte Leistungen bei Grund- und Transferwissen -- 12.3.2 Untersuchung von Wahrnehmung und von mathematisch- physikalischen Aspekten des Spiegelbildes -- 12.3.3 Analyse der verwendeten Modellperspektiven in der Transferaufgabe -- 12.3.4 Einfluss der Hilfestellung auf die Leistung -- 12.3.5 Untersuchung der Bedeutung der Hilfestellung für das Modellierungsverhalten -- 12.3.6 Zusammenhang zwischen Modellperspektiven und Leistung -- 12.3.7 Vergleich der Ergebnisse der Studien 1 und 3 -- 12.3.8 Vergleich der Ergebnisse der Studien 2 und 3 -- 12.4 Interpretation der Ergebnisse -- 13 Abschließende Diskussion und Implikationen -- 13.1 Diskussion des entwickelten Erhebungsverfahrens -- 13.2 Bedeutung des mathematischen Vorwissens für die Verständnisentwicklung -- 13.3 Veränderung des Schülerverständnisses durch die Einführung von Modellperspektiven -- 13.4 Implikationen für Forschung und Praxis -- A Anlagen.

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