Das Elektronengasmodell in der Sekundarstufe I

Autor/innen

  • Jan-Philipp Burde Institut für Didaktik der Physik Goethe-Universität Frankfurt am Main
  • Thomas Wilhelm Institut für Didaktik der Physik Goethe-Universität Frankfurt am Main
  • Hartmut Wiesner Didaktik der Physik Ludwig-Maximilians-Universität München

Schlagworte:

Elektrizitätslehre, Stromkreise, Spannung, Potenzial

Abstract

Trotz mehrjähriger unterrichtlicher Bemühungen besitzen viele Schüler am Ende der Sekundarstufe I kein ausreichend entwickeltes Verständnis der elementaren Elektrizitätslehre. Insbesondere die Entwicklung eines unabhängigen Spannungsbegriffs stellt Schüler in der Sekundarstufe I vor enorme Schwierigkeiten. Ein Grund hierfür könnte neben der zentralen Stellung des Stromkonzepts auch in der didaktisch unbegründeten Fokussierung auf die Differenzgröße Spannung im traditionellen Unterricht liegen. Im Gegensatz zum Potenzial, das einem Leiterabschnitt lokal zugeordnet werden kann, bezieht sich die elektrische Spannung nämlich immer auf die Differenz zweier Potenzialwerte in einem Stromkreis. Es ist daher naheliegend anzunehmen, dass eine bildhaft-anschauungsorientierte Vorstellung des Potenzials entscheidend zu einem besseren Verständnis elektrischer Stromkreise beitragen kann.

Das Elektronengasmodell stellt über die Gleichsetzung des Elektronengasdrucks mit dem elektrischen Potenzial einen vielversprechenden Ansatz dar, eine solche anschauliche Erklärung für das Potenzial zu liefern. Fachlich basiert das Elektronengasmodell auf den physikalischen Eigenschaften der wenig beachteten Oberflächenelektronen in elektrischen Stromkreisen, die im Gegensatz zu Leitungselektronen vor und nach einem Widerstand unterschiedliche Dichten aufweisen. Nach einer Einordnung in bisherige Unterrichtsansätze wird im Artikel daher der fachliche Hintergrund des Elektronengasmodells näher beleuchtet, bevor die für die Schule nötigen didaktischen Elementarisierungen sowie mögliche Stärken und Schwächen des Modells diskutiert werden. 

Autor/innen-Biografien

Jan-Philipp Burde, Institut für Didaktik der Physik Goethe-Universität Frankfurt am Main

1. Staatsexamen in Physik und Englisch

Qualified Teacher Status in England

Wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Prof. Dr. Thomas Wilhelm am Institut für Didaktik der Physik der Goethe-Universität Frankfurt am Main

Thomas Wilhelm, Institut für Didaktik der Physik Goethe-Universität Frankfurt am Main

Professor für Physikdidaktik an der Goethe-Universität Frankfurt am Main

Hartmut Wiesner, Didaktik der Physik Ludwig-Maximilians-Universität München

Studium der Physik in Leipzig, Marburg und Frankfurt am Main; Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Theoretische Physik an der Universität Frankfurt; Promotion in Theoretischer Physik; Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Didaktik der Physik an der Universität Frankfurt; Staatsexamen für das Lehramt an Gymnasien; Studium der Erziehungswissenschaften und Promotion; Habilitation in Didaktik der Physik; seit 1994 Professor für Didaktik der Physik an der Ludwig-Maximilians-Universität München.

Veröffentlicht

18.12.2014

Zitationsvorschlag

Burde, J.-P., Wilhelm, T., & Wiesner, H. (2014). Das Elektronengasmodell in der Sekundarstufe I. PhyDid B - Didaktik Der Physik - Beiträge Zur DPG-Frühjahrstagung. Abgerufen von https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/505

Ausgabe

Rubrik

Neue Konzepte