title: Konzeptionelles Verständnis von Schüler*innen im Bereich der Elektrizitätslehre
Creators: name: Wosner, Mathias
Publisher: name: :none
Year: 2020

description: Wie auch in anderen Gebieten der Physik, treten im Bereich der Elektrizitätslehre Schülervorstellungen auf, die das Erlangen eines wissenschaftlichen Weltbildes erschweren. Dazu gehört die Vorstellung, dass elektrischer Strom an einer Lampe verbraucht wird (von Rhöneck, 1986), bzw. mit der elektrischen Energie verwechselt wird (Farwig et al., 1992). Manche Schüler*innen meinen, dass nur eine Leitung von der Batterie zum Lämpchen genügen würde, damit Strom fließt (Duit, 1993a). Oft wird auch der Zusammenhang von Strom, Spannung und Widerstand nicht verstanden. Daraus resultieren Vorstellungen, etwa dass die Batterie immer den gleichen Strom liefert und die Stromstärke unabhängig vom Widerstand ist, oder dass die Stromstärke sich bei Vergrößerung des Widerstands sogar erhöht (Urban-Woldron und Hopf, 2012). Von Rhöneck (1986) zeigt in seiner Untersuchung auch, dass der Stromkreis häufig nicht als Ganzes betrachtete wird. So vermuten Schüler*innen, dass sich Änderungen nur auf das auswirken, was im Stromkreis danach kommt, oder dass der Strom nicht weiß, wie er sich bei Abzweigungen aufteilen soll. Es scheint Schüler*innen auch schwer zu fallen, parallel geschaltete Objekte als solche zu erkennen, wenn sie in der Schaltskizze nicht geometrisch parallel zueinander eingezeichnet sind (Urban-Woldron und Hopf, 2012). Derartige Schülervorstellungen werden in dieser Arbeit an 3. und 4. Klassen in Wiener Gymnasien untersucht. Überprüft wird, wie stark diese verbreitet sind und wie das Auftreten einzelner Vorstellungen miteinander korreliert. Auch wird ermittelt, welche Unterschiede es im Verständnis des elektrischen Stromkreises hinsichtlich Vorerfahrung im Physikunterricht, Geschlecht und Interesse an Physik und Elektrizitätslehre bei Schüler*innen gibt. Dazu wird ein Fragebogen designt, der sich am unter der Leitung von Urban-Woldron erstellten Testinstrument Elektrizitätslehre orientiert. Er beinhaltet größtenteils Multiple-Choice Fragen, wobei einige Fragen mehrstufig aufgebaut sind. Durch den mehrstufigen Aufbau sind die Schüler*innen gefordert, ihre Antwort zu begründen, wodurch eine genauere Differenzierung nach Schülervorstellungen möglich ist. Bei 77 % der Schüler*innen, die bereits Unterricht in der Elektrizitätslehre hatten, kommt die Stromverbrauchsvorstellung mindestens einmal vor. 90 % zeigen Probleme beim Erfassen von Parallelschaltungen. Nur 40 % der untersuchten Schüler*innen sind sich bewusst, dass Strom nur in einem geschlossenen Stromkreis fließt. Gesamt betrachtet zeigt sich kein großer Unterschied bei den Leistungen zwischen Schüler*innen ohne und mit vorangegangener Unterrichtserfahrung. Erstere Gruppe versteht in dieser Arbeit definierte Kernpunkte im Durchschnitt zu 31 %, letztere Gruppe zu 35 %, was auf einen geringen Erfolg des Elektrizitätslehre-Unterrichts hindeutet. Schüler*innen, die angeben, sich sehr für Elektrizitätslehre zu interessieren, erreichen hingegen ein durchschnittliches Kernpunktverständnis von 40 %, während dieses bei jenen, die sich überhaupt nicht dafür interessieren bei 27 % liegt. Es scheint daher naheliegend, Inhalte im Unterricht für Schüler*innen interessant zu präsentieren. Hier sollten besonders die Mädchen berücksichtigt werden, welche wesentlich seltener angeben, sich sehr für Physik bzw. Elektrizitätslehre zu interessieren, und auch beim Verständnis etwas schlechter abschneiden.
description: As in other areas of physics, student conceptions appear in the field of electricity, which make it difficult for learners to acquire a scientific view of the world. This includes the idea that electrical current is consumed by a lamp (von Rhöneck, 1986), or that it is confused with electrical energy (Farwig et al., 1992). Some students think that only one wire from the battery to the lamp would be enough for electricity to flow (Duit, 1993a). The relationship between current, voltage and resistance is often not understood. This results in ideas such as that the battery always delivers the same current and the current intensity being independent of the resistance, or that the current increases as the resistance increases (Urban-Woldron and Hopf, 2012). Von Rhöneck (1986) also shows in his study that the circuit is often not viewed as a whole. It is assumed, for example, that changes only affect what follows in the circuit, or that the current does not know how to split up at branches. It also seems difficult for schoolchildren to recognize objects connected in parallel as such if they are not geometrically drawn in parallel in the circuit diagram (Urban-Woldron and Hopf, 2012). Such student conceptions are examined in this work in 3rd and 4th grades in Viennese high schools. It is examined how widespread these are and how the occurrence of individual ideas correlates with one another. It is also determined what differences there are in the understanding of the electrical circuit with regard to previous experience in physics lessons, gender and interest in physics and electricity theory among students. For this purpose, a questionnaire is designed that is based on the diagnostic instrument for basic electricity concepts, which was developed under the direction of Urban-Woldron. It mostly contains multiple-choice questions, with some questions being structured in several stages. Due to the multi-level structure, the pupils are required to justify their answers, which enables a more precise differentiation according to the student's conceptions. 77% of the students who already had lessons in electricity give at least one answer that reveals the conception of electricity consumption. 90% show problems with the detection of parallel connections. Only 40% of the students are aware that electricity can only flow in a closed circuit. Overall, there is no great difference in the performance between students with and without previous education in electricity. The former group understands the key points defined in this work to an average of 35%, the latter group to 31%, which indicates a low success in electricity teaching. Pupils who indicate that they are very interested in the topic, on the other hand, achieve an average understanding of key points defined in this work of 40%, while this is 27% for those who are not interested at all. It therefore makes sense to present content in class in a way that is interesting for students. Here, especially girls should be taken into account, who indicate much less often that they are interested in physics or electricity, and also exhibit somewhat poorer scores in understanding.