Einführung in die Fachdidaktik Physik (HS) - Die Seiten der

S. Hilger, Einführung in die Physikdidaktik 18
3. Rückgriff auf historische Entwicklungsstufen
Beispiele: Frühere Festlegungen von physikalischen Einheiten (Urmeter, Sonnentag, Lichtgeschwindigkeit,
Kelvin).
Die grundsätzlich vorhandene Möglichkeit, akustische Signale in elektrische Signale umzuwandeln,
lässt sich einfacher anhand des Kohlekörnermikrofons als anhand von Kondensator- oder Spulenmikrofonen
aufzeigen.
Atommodelle: Thomson — Rutherford (→ Hauptschule) — Bohr — Quantenmechanik.
4. Generalisierung Allgemeingültige Aussagen sind ,,einfacher” als spezielle Aussagen!
Beispiele:
• Alle Metalle leiten den elektrischen Strom.
• Alle festen und flüssigen Körper dehnen sich bei Erwärmung aus.
Beachte die Gegenbeispiele: Wasser (Anomalie im Temperaturbereich 0 ◦ C . . . 4 ◦ C), Quecksilber,
Bismut, Gummi.
• Alle Metalle haben bei einer erhöhten Temperatur einen höheren spezifischen Widerstand
(Aber beachte die Halbleiter).
• Die vielen Einzeltheorien zur Beugung an optischen Hindernissen (Einzelspalt, Doppelspalt,
Mehrfachspalt, Gitter, Lochblende,. . . ) lassen sich in einer einzigen Theorie (mit dem mathematischen
Konzept der Fouriertransformation im Hintergrund) zusammenführen.
Letztlich ist Generalisierung eine der wesentlichen Triebkräfte für den physikalischen Erkenntnisprozeß:
Einzelkonzepte zur Deutung von Teilaspekten der Welt werden zu umfassenderen Gesamtkonzepten
vereint, die diese Aspekte als Spezialfälle miterfassen. In dieser Hinsicht bringt es die
Generalisierung mit sich, dass zwar die Aussagen immer einfacher und ,,schöner” werden, die zugrundeliegenden
mathematischen Rahmenkonzepte aber aufwendiger und komplexer.
Beispiele:
• Die Newton’schen Gleichungen bilden die Grundlage der gesamten Mechanik.
• Die Maxwell’schen Gleichungen enthalten alle Gesetzmäßigkeiten der klassischen Theorie des
Elektromagnetismus und der Wellenoptik.
• Die vier Hauptsätze der Wärmelehre enthalten das Gesamtsystem der (phänomenologischen)
Thermodynamik.
• Die Grand Unified Theory (GUT) drückt das (in weiten Teilen) erfolgreiche Bestreben aus,
die vier physikalischen Grundkräfte als Ausgestaltung einer einzigen ,,Urkraft” zu deuten.
(Stichwort: Weltformel).
• Die Gesetze über das ideale Gas von Gay–Lussac, Boyle–Marriotte und Amontons können zu
der einen Allgemeinen–Gas–Gleichung generalisiert werden.
• Goldene Regel der Mechanik.
• Energieerhaltungssatz.
5. Partikularisierung Nur ein Teilaspekt der Sachstruktur wird beleuchtet. Ein physikalisches Konzept
wird nur innerhalb eines Teilgebiets der Physik betrachtet.
Beispiele: Statischer Kraftbegriff (Ursache von Verformungen) statt dynamischer Kraftbegriff (Bewegungsänderung).
Energie wird nur in der Mechanik behandelt.
Vgl. auch weiter unten: Aspektierung.
6. Reduktion einer begrifflichen Differenzierung
Beispiele: