Skip to main content
SpringerLink
Log in
Book cover

Schülervorstellungen und Physikunterricht pp 163–183Cite as

Schülervorstellungen zu Energie und Wärmekraftmaschinen

  • Chapter
  • First Online:

Zusammenfassung

Schülerinnen und Schüler stellen sich Energie häufig als eine Art Treibstoff vor, der beim Antrieb von Vorgängen verbraucht wird. Physikalisch ist Energie eine abstrakte Erhaltungsgröße. Es ist schwierig, zwischen diesen beiden Aspekten zu vermitteln: Wie anschaulich kann der Energiebegriff im Unterricht behandelt werden, wenn er gleichzeitig fachlich vertretbar bleiben soll? Das Kapitel behandelt Schülervorstellungen zu Energieverbrauch, Energietransfer, Energieformen und Arbeit. Ein weiterer Abschnitt erläutert Vorstellungen zu den Hauptsätzen der Thermodynamik und zu Wirkungsgraden von Wärmekraftmaschinen. Fachliche Erläuterungen nehmen einen größeren Umfang ein. Übungen sowie Hinweise auf Unterrichtskonzeptionen, Testinstrumente und vertiefende Literatur runden das Kapitel ab.

This is a preview of subscription content, log in via an institution.

Chapter
USD   29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD   34.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD   44.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Learn about institutional subscriptions

Notes

  1. 1.

    KMK. Ständige Konferenz der Kultusminister der Länder in der Bundesrepublik Deutschland (2005)

  2. 2.

    Duit (1987)

  3. 3.

    nach Papadouris et al. (2008, S. 460; Übersetzung d. Verf.)

  4. 4.

    Umweltbundesamt; http://www.umweltbundesamt.de/daten/energiebereitstellung-verbrauch/energieverbrauch-nach-energietraegern-sektoren (Zugriff am 2. 3. 2017)

  5. 5.

    Zeit online, 15. August 2016, 22:47 Uhr; http://www.zeit.de/wirtschaft/2016-08/energieverbrauch-deutschland-anstieg-erneuerbare-energie (Zugriff am 2. 3. 2017)

  6. 6.

    Schlichting (1983); Schlichting und Backhaus (1984, 1987)

  7. 7.

    Sexl (1981)

  8. 8.

    Kaper und Goedhart (2002) zeigen, dass die Annahme von Energieformen ein sinnvoller Zwischenschritt von den Alltagsvorstellungen zu einem thermodynamischen Verständnis von Energie ist.

  9. 9.

    Der Karlsruher Physikkurs (Haas et al., 1995) nennt als Energieträger neben materiellen Trägern wie Pressluft oder Wasser auch abstrakte, wie die Stoffmenge oder die Entropie.

  10. 10.

    Duit (1984, S. 133)

  11. 11.

    Schülerzitate in Fedra (1989a, S. 171)

Literatur

  • Bader, M. (2001). Vergleichende Untersuchung eines neuen Lehrgangs „Einführung in die mechanische Energie und Wärmelehre“. Dissertation, Fakultät für Physik, Ludwig Maximilians Universität, München.

    Google Scholar 

  • Bader, M. & Wiesner, H. (1999). Einführung in die mechanische Energie und Wärmelehre. Das „Münchner Unterrichtskonzept“. Physik in der Schule (6), 363–367.

    Google Scholar 

  • Behle, J. & Wilhelm, T. (2017). Aktuelle Schülerrahmenkonzepte zur Energie. PhyDid B – Didaktik der Physik – Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung (2017).

    Google Scholar 

  • Chen, R. F., Eisenkraft, A., Fortus, D., Krajcik, J., Neumann, K., Nordine, J. C. & Scheff, A. (2014). Teaching and Learning of Energy in K – 12 Education. Cham: Springer.

    Book  Google Scholar 

  • Crossley, A. & Starauschek, E. (2010). Schülerassoziationen zur Energie. Ergebnisse auf Kategorienebene. PhyDid B – Didaktik der Physik – Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung.

    Google Scholar 

  • Duit, R. (1981). Understanding Energy as a Conserved Quantity – Remarks on the Article by R. U. Sexl. European Journal of Science Education, 3(3), 291–301. https://doi.org/10.1080/0140528810030306

    Article  Google Scholar 

  • Duit, R. (1984). Kraft, Arbeit, Leistung, Energie – Wörter der Alltagssprache und der physikalischen Fachsprache. physica didactica, 11(2–3), 129–144.

    Google Scholar 

  • Duit, R. (1986). Der Energiebegriff im Physikunterricht. Kiel: IPN.

    Google Scholar 

  • Duit, R. (1987). Sollte man Energie als quasi-materielles Etwas veranschaulichen? Vorträge/ Physikertagung,Deutsche Physikalische Gesellschaft, Fachausschuss Didaktik der Physik, Tagung 1986, 207–215.

    Google Scholar 

  • Einhaus, E. (2007). Schülerkompetenzen im Bereich Wärmelehre (Diss.). Berlin: Logos.

    Google Scholar 

  • Fedra, R. D. (1989a). Ausschärfung und Weiterentwicklung von vorwissenschaftlichen Vorstellungen bei dem Erlernen des Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik (Diss.). Kassel: Universität Kassel.

    Google Scholar 

  • Fedra, R. D. (1989b). Schülervorstellungen zum Energieverbrauch und ihre Aufarbeitung im Physikunterricht der Sekundarstufe II. In W. Kuhn (Hrsg.), Didaktik der Physik. Vorträge auf der Physikertagung 1989 in Bonn (S. 298–305). Gießen: Deutsche Physikalische Gesellschaft, Fachausschuss Didaktik der Physik.

    Google Scholar 

  • Feynman, R. P., Leighton, R. B. & Sands, M. (1991). Vorlesungen über Physik. Band I. München: Oldenbourg.

    MATH  Google Scholar 

  • Grehn, J. & Krause, J. (2007). Metzler Physik (4. Aufl.). Braunschweig: Schroedel.

    Google Scholar 

  • Haas, K., Herrmann, F., Laukenmann, M., Mingirulli, L., Morawietz, P. & Schmälze, P. (1995). Der Karlsruher Physikkurs. Ein Lehrbuch für die Sekundarstufe I, Teil1, Energie, Impuls, Entropie. Karlsruhe: Universität Karlsruhe, Abt. Didaktik der Physik.

    Google Scholar 

  • Harrer, B. W. (2017). On the origin of energy: Metaphors and manifestations as resources for conceptualizing and measuring the invisible, imponderable. American Journal of Physics, 85(6), 454–460. https://doi.org/10.1119/1.4979538

    Article  ADS  Google Scholar 

  • Herrmann, F. (1981). Neue Physik. Das Energiebuch. Hannover: Schroedel.

    Google Scholar 

  • Kaper, W. H. & Goedhart, M. J. (2002). ‚Forms of Energy‘, an intermediary language on the road to thermodynamics? Part I. International Journal of Science Education, 24(1), 81–95. https://doi.org/10.1080/09500690110049114

    Article  ADS  Google Scholar 

  • Kesidou, S. & Duit, R. (1991). Wärme, Energie, Irreversibilität – Schülervorstellungen im herkömmlichen Unterricht und im Karlsruher Ansatz. physica didactica, 18(2–3), 57–75.

    Google Scholar 

  • Kesidou, S. & Duit, R. (1993). Students’ conceptions of the second law of thermodynamics – an interpretive study. Journal of Research in Science Teaching, 30(1), 85–106. https://doi.org/10.1002/tea.3660300107

    Article  ADS  Google Scholar 

  • KMK. Ständige Konferenz der Kultusminister der Länder in der Bundesrepublik Deutschland (Hrsg.) (2005). Bildungsstandards im Fach Physik für den Mittleren Schulabschluss. München: Luchterhand.

    Google Scholar 

  • Labudde, P. (1986). Zum Begriff der Arbeit: Wie lassen sich Alltagserfahrungen des Schülers und physikalische Definition besser in Einklang bringen? Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht, 39(7), 406–409.

    Google Scholar 

  • Labudde, P. (1993). „Arbeit“ im Alltag und in der Physik. In P. Labudde (Hrsg.), Erlebniswelt Physik (S. 42–49). Bonn: Dümmler.

    Google Scholar 

  • Müller, R. (2014). Thermodynamik. Vom Tautropfen zum Solarkraftwerk. Berlin: de Gruyter.

    MATH  Google Scholar 

  • Papadouris, N., Constantinou, C. P. & Kyratsi, T. (2008). Students’ use of the energy model to account for changes in physical systems. Journal of Research in Science Teaching, 45(4), 444–469. https://doi.org/10.1002/tea.20235

    Article  ADS  Google Scholar 

  • Schecker, H. & Theyßen, H. (2007). Energie – Ein Konzept in allen Naturwissenschaften? Naturwissenschaften im Unterricht – Chemie, 17(100/101), 82–87.

    Google Scholar 

  • Schlichting, H.-J. (1983). Energie und Energieentwertung in Naturwissenschaft und Umwelt. Heidelberg: Quelle & Meyer.

    Google Scholar 

  • Schlichting, H.-J. & Backhaus, U. (1984). Energieverbrauch und Energieentwertung. Der Physikunterricht (3), 24–40.

    Google Scholar 

  • Schlichting, H.-J. & Backhaus, U. (1987). Energieentwertung und der Antrieb von Vorgängen. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik/Chemie, 35(24), 15–24.

    Google Scholar 

  • Sexl, R. U. (1981). Some Observations Concerning the Teaching of the Energy Concept. European Journal of Science Education, 3(3), 285–289. https://doi.org/10.1080/0140528810030305

    Article  Google Scholar 

  • Solomon, J. (1983a). Learning about energy: how pupils think in two domains. European Journal of Science Education, 5(1), 49–59. https://doi.org/10.1080/0140528830050105

    Article  Google Scholar 

  • Solomon, J. (1983b). Messy, Contradictory and Obstinately Persistent: A Study of Children’s Out-of-School Ideas about Energy. The School Science Review, 65(231), 225–229.

    Google Scholar 

  • Starauschek, E. (2001). Physikunterricht nach dem Karlsruher Physikkurs. Ergebnisse einer Evaluationsstudie. Berlin: Logos.

    Google Scholar 

  • Starauschek, E. (2010). Mit Aufgaben Schülervorstellungen zur Wärmelehre erkunden. Naturwissenschaften im Unterricht – Physik, 21(115), 8–11.

    Google Scholar 

  • Swackhamer, G., Dukerich, L. & Hestenes, D. (2005). Energy Concept Inventory (ECI). Zugriff am 15. 1. 2018 unter https://doi.org/energyeducation.eku.edu/sites/energyeducation.eku.edu/files/EnergyConceptInventory.pdf

  • Trumper, R. (1993). Children’s energy concepts: A cross-age study. International Journal of Science Education, 15(2), 139–148.

    Article  ADS  Google Scholar 

  • Warren, J. W. (1979). Understanding Force – Verständnisprobleme beim Kraftbegriff. London: Murray: (deutsche Übersetzung von Udo Backhaus & Thorsten Schneider: www.didaktik.physik.uni-due.de/veranstaltungen/LeitfachMechanikAkustikKalorik/WARREN.pdf; Zugriff am 1. 2. 2017).

  • Warren, J. W. (1982). The nature of energy. European Journal of Science Education, 4(3), 295–297. https://doi.org/10.1080/0140528820040308

    Article  Google Scholar 

  • Yeo, S. & Zadnik, M. (2001). Introductory thermal concept evaluation: assessing students’ understanding. The Physics Teacher, 39(8), 496–504. https://doi.org/10.1119/1.1424603

    Article  ADS  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. FB 1 Physik/Elektrotechnik, Institut für Didaktik der Physik, Universität Bremen, Postfach 330440, 28334, Bremen, Deutschland

    Prof. Dr. Horst Schecker

  2. IPN - Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik, Universität Kiel, Heisterkamp 14, 24211, Preetz, Deutschland

    Prof. Dr. Dr. h. c. Reinders Duit

Authors
  1. Prof. Dr. Horst Schecker
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Prof. Dr. Dr. h. c. Reinders Duit
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Horst Schecker .

Editor information

Editors and Affiliations

  1. FB 1 Physik/Elektrotechnik, Institut für Didaktik der Physik, Universität Bremen, Bremen, Germany

    Horst Schecker

  2. Institut für Didaktik der Physik, Goethe-Universität Frankfurt am Main, Frankfurt am Main, Germany

    Thomas Wilhelm

  3. Österreichisches Kompetenzzentrum für Didaktik der Physik, Universität Wien, Wien, Austria

    Martin Hopf

  4. IPN – Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik, Universität Kiel, Germany

    Reinders Duit

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2018 Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature

About this chapter

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this chapter

Schecker, H., Duit, R. (2018). Schülervorstellungen zu Energie und Wärmekraftmaschinen. In: Schecker, H., Wilhelm, T., Hopf, M., Duit, R. (eds) Schülervorstellungen und Physikunterricht. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-57270-2_8

Download citation

Publish with us

Policies and ethics

Search

Navigation