Raumliche Atomvorstellung: Entwicklung Und Erprobung Eines Unterrichtskonzeptes Mit Hilfe Des Computers

In der Arbeit wird ein quantenphysikalisches Unterrichtskonzept fur Erwachsene unter Verwendung von moglichst wenig Mathematik (Zielgruppe Nichtphysiker) vorgestellt und an acht Studenten erprobt. Nach Klarung der klassischen Begriff Teilchen und Welle erfolgt eine ausfuhrliche Diskussion des Doppelspaltexperimentes sowie des Photoeffekts zur Erlauterung des Begriffes Welle-Teilchen-Dualismus. Insbesondere wird anhand des Doppelspaltexperimentes der Begriff Lokalisationswahrscheinlichkeit erortert. Nach knapper Vorstellung des Schalenmodells sowie des Bohrschen Atommodells wird die Schrodingergleichung angegeben. Die Berechnung ihrer Losungen sowie die grafische Darstellung erfolgt mit dem Computer. Zunachst wird die Eigenwertsuche anhand eines Potentialtopfmodells geubt. Hier findet auch der Tunneleffekt Anwendung. Sodann werden Grundzustand und einige angeregte Zustande des Wasserstoffatoms mit dem Computer berechnet und dargestellt. So werden Vorstellungen uber radialsymmetrische und auch nichtradialsymmetrische Zustande mit allen moglichen Knotenformen (Knotenlinie, Knotenflache, Knotenkegel) erzeugt. Zur Verdeutlichung insbesondere der nichtradialsymmetrischen Zustande wird ein didaktisches Erdkugelmodell eingefuhrt. Die Erprobung findet durch Befragung per Email statt (unkontrollierte Erhebungssituation). Die Auswertung der Erprobung findet auf zwei Ebenen statt: In der Resonanzanalyse werden Resonanzen (Ubereinstimmungen) der Antworten der Studenten auf bestimmte Fragen festgestellt. Die Resonanzanalyse liefert also eine Antwort auf die Frage, wie viel von dem, was der Lehrer sich vorgestellt hat, bei den Studenten angekommen ist. So entstehen fur jeden Studenten Resonanzprofile, deren Vergleich einen schnellen Uberblick daruber gibt, wer wo im Sinne des Unterrichtskonzepts noch Defizite hat. In der Vorstellungsanalyse werden die von den Studenten entwickelten Vorstellungen untersucht, die ja durchaus von den Vorstellungen des Unterrichtskonzepts abweichen konnen. Beobachternetzen stellen die Vorstellungen im Uberblick dar. Sowohl Resonanz- als auch Vorstellungsanalyse erfolgen zu mehreren Zeitpunkten, so dass eine Lernentwicklung zu beobachten ist. Mehrere Ausserungen zu der gleichen Vorstellung zu verschiedenen Zeitpunkten werden in einem Beobachternetz zu einem Minilernpfad zusammengefasst. Ein Minilernpfad gibt die zeitliche Entwicklung zu einer Vorstellung (beispielsweise emph {Elektronenbewegung in einem stationaren Zustand des Atoms) an. Eine zusammenfassende Resonanz- und Vorstellungsanalyse zeigt, wo der Unterricht noch Schwachstellen aufweist. Die Nachhaltigkeit des Unterrichts wird mehrere Monate nach Unterrichtsabschluss mittels eines Kontrollfragebogens getestet. Die Auswertung zeigt, dass der Unterricht als erfolgreich und nachhaltig zu bewerten ist . Inwieweit konnte durch den Unterricht ein Paradigmenwechsel herbeigefuhrt werden? Inwieweit konnte ein Verstandnis des Wahrscheinlichkeitsmodells erreicht werden? Inwieweit wurden Grunde fur die Nichthaltbarkeit einer Planetenbahnvorstellung verinnerlicht? Kann ein Vergleich zwischen Wahrscheinlichkeitsmodellvorstellungen und anderen Atommodellen gezogen werden? Wird das Erdkugelmodell von den Studenten angenommen? Die Beantwortung dieser Fragen anhand des vorliegenden Datenmaterials schliesst die Arbeit ab.