Mathematisches Denken im Physikunterricht : Theorieentwicklung und Problemanalyse / Olaf Uhden.

Format:

Book

Author/Creator:

Uhden, Olaf, author.

Series:

Studien zum Physik- und Chemielernen

Language:

German

Subjects (All):

Mathematics--Study and teaching.

Mathematics.

Physical Description:

1 online resource (317 pages) : illustrations

Edition:

1st ed.

Place of Publication:

Berlin : Logos, 2012.

Summary:

Long description: Keine andere Wissenschaft ist in einem so hohen Maße mathematisiert wie die Physik. Aufgrund dieser engen Verbindung beider Wissenschaften muss geklärt werden, welche Rolle die Mathematik im Physikunterricht spielen soll. Um einen theoretischen Rahmen bereitzustellen, wird ein didaktisches Modell erarbeitet, das mathematik- und physikdidaktische Erkenntnisse mit wissenschaftstheoretischen Argumenten zur Rolle der Mathematik in der Physik verbindet. Unter der daraus resultierenden Perspektive der konzeptuell-mathematischen Physik werden die Aufgabenkultur im Physikunterricht beleuchtet und neue Aufgaben zum Themengebiet der Mechanik konstruiert, die die Übersetzung zwischen physikalischer Bedeutung und mathematischen Strukturen thematisieren. Auf diesen Aufgaben basiert die qualitative empirische Studie, die die Verständnisprobleme von Schülerinnen und Schülern neunter und zehnter Klassen verschiedener Gymnasien beim Verbinden von Physik und Mathematik untersucht. Die Analyse ergibt verschiedene Problembereiche, wobei sich insbesondere beim Übersetzen zwischen physikalischer Bedeutung und mathematischen Strukturen problematische Vorstellungen zeigen. So werden teilweise funktionale Abhängigkeiten zwischen den Faktoren eines Produktes gesehen. Andererseits zeigt sich aber auch, dass der Abgleich zwischen der mathematischen Herleitung und der physikalischen Interpretation der entscheidende Faktor für das erfolgreiche Lösen einer Aufgabe sein kann.

Contents:

Intro

1 Einleitung

1.1 Mathematik in Physik und Physikunterricht

1.2 Forschungsziele

1.3 Aufbau der Arbeit

2 Lerntheoretischer Rahmen und Forschungsstand

2.1 Konstruktivismus und die Bedeutung von Schülervorstellungen

2.2 Verstehen

2.3 Mathematik im Physikunterricht

2.4 Mathematisches Modellieren und der Modellierungskreislauf

2.5 Grundvorstellungen und symbolische Formen

2.6 Natur der Naturwissenschaften

3 Reflexion der Rolle der Mathematik in der Physik

3.1 Die Mathematisierung der Physik

3.2 Unterscheidung zwischen physikalischem und mathematischem Modell

3.3 Didaktische Perspektive

4 Modellierung mathematischen Denkens in der Physik

4.1 Probleme mit der Übertragung des Modellierungskreislaufs in die Physik

4.2 Physikalisches Mathematisierungsmodell und revidierter Modellierungskreislauf

4.3 Veranschaulichung an einem Beispiel

4.4 Ausblick zur Weiterentwicklung des Modells

4.5 Zusammenfassung

5 Aufgabenkultur

5.1 Aufgaben als zentrales Element konstruktivistischen Unterrichts

5.2 Analyse von Schulbuchaufgaben

5.3 Möglichkeiten zur Verbesserung der Schulbuchaufgaben

5.4 Neue Aufgaben zur konzeptuell-mathematischen Physik

6 Design der empirischen Studie

6.1 Fragestellungen

6.2 Methodik

6.3 Struktur der Datenerhebung und Ablauf der Studie

7 Auswertung der Kontrollparameter und Standardaufgaben

7.1 Beschreibung der Stichprobe

7.2 Schriftliche Aufgaben

7.3 Aufgabe ICE

7.4 Aufgabe Straßenüberquerung

8 Problemanalyse: Vorbetrachtungen

8.1 Methodische Vorbemerkungen

8.2 Verortung der Probleme im revidierten Modellierungskreislauf

9 Problemanalyse: Ergebnisse

9.1 Probleme im Bereich struktureller Fähigkeiten

9.2 Schematisch-technischer Umgang und oberflächliche Übersetzung

9.3 Interferenz mit dem Erfahrungsbereich der Schüler.

9.4 Ergänzende Probleme

10 Problemanalyse: Diskussion

10.1 Fallstudien

10.2 Diskussion der Problemfelder bei strukturellen Fähigkeiten

11 Betrachtung der unterstützenden Funktion einer Verbindung zwischen Physik und Mathematik

11.1 Methodische Vorbemerkungen

11.2 Ergebnisse

11.3 Interpretation der Ergebnisse

11.4 Analyse der Problembehebung

12 Zusammenfassung und Implikationen

12.1 Zusammenfassung

12.2 Implikationen zum Umgang mit der Mathematik im Physikunterricht

12.3 Forschungsperspektiven

Nachwort

Anhang

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Literaturverzeichnis.

Notes:

PublicationDate: 20120810

Description based on print version record.

ISBN:

3-8325-9682-8

9783832596828

OCLC:

1021810029