Physikalische Denk- und Arbeitsweisen erlernen

Ein Vorlesungs-/Übungskonzept entlang des ACER-Modells

Abstract

Eine wesentliche Herausforderung des ersten Studiensemesters im Fach Physik stellt die Auseinandersetzung mit komplexen und häufig stark mathematisierten Problemstellungen. Studierenden fehlen hier häufig nicht nur das physikalische Fachwissen sondern zusätzlich mathematische Kenntnisse und anwendbare Problemlösefähigkeiten. Insbesondere letztere werden in typischen Lehrveranstaltungen der Physik nur implizit gelehrt und selten explizit eingefordert. Der Beitrag reflektiert aktuelle Modelle des Problemlöseprozesses und versucht, diese Fähigkeiten explizit zu lehren und bei der Bearbeitung von Aufgabenstellungen anzuwenden. Das Modell des Wissenszentrierten Problemlösens (Friege, 2001) strukturiert den Prozess des Problemverstehens, des Aufbaus eines mentalen Models, die Nutzung von Problemschemata bei der Suche nach einem nutzbaren Lösungsansatz und die Reflexion der Lösung. Das ACER-Modell (Wilcox et al., 2013) befasst sich dagegen eher mit der gegenseitigen Abhängigkeit zwischen der Aktivierung mathematischer Werkzeuge und der Konstruktion eines Modells, von dem aus zu einem lösbaren mathematischen Ausdruck gelangt werden kann. Das vorgestellte Lehrkonzept umfasst eine klassische Vorlesung, die explizit das ACER Modell nutzt um einerseits mathematische Werkzeuge entpackt und andererseits den Studierenden Gelegenheit gibt, Problemschemata anhand ausgearbeiteter Beispielproblemen aufzubauen. In der anschließenden Übung lösen Studierende im Rahmen einer Gruppendiskussion ähnliche Probleme unter Nutzung der Inhalte der Vorlesung.