Zur Lernwirksamkeit von Gedanken- und Realexperimenten im gymnasia-len Physikunterricht – ein empirischer Vergleich

In zwei empirischen Studien wurde die Lernwirksamkeit von Gedankenexperimenten im Phy-sikunterricht im Vergleich zum konventionellen Vorgehen mit Realexperimenten beim Hebel-gesetz (N=111) und beim Newtonschen Kraftbegriff (N=136) untersucht. Ein unmittelbarer und genereller Effekt beim konzeptuellen Wissen (Begriffsverständnis) konnte in keiner der beiden an Schweizer Gymnasien durchgeführten Studien beobachtet werde. Allerdings konn-ten in Post-hoc Analysen einige interessante Effekte gefunden werden, denen man in der zu-künftigen Forschung nachgehen sollte. So zeigten sich in beiden Studien Vorteile durch Gedankenexperimente beim Erwerb proze-duralen Wissens (den Leistungen beim Lösen quantitativer Aufgaben), die indirekt auf ein besseres konzeptuelles Verständnis hinweisen. Wider Erwarten zeigte sich in der Untersu-chung zu Newtons Kraftkonzept, dass überdurchschnittlich intelligente Schülerinnen und Schüler beim Aktionsprinzip mit der konventionellen Methode bessere Lernerfolge als ihre mit Gedankenexperimenten unterrichteten Konkurrenten erzielen, während die unterdurchschnitt-lich intelligenten Schüler beim Trägheitssatz und beim Reaktionsprinzip mit Gedankenexperi-menten erfolgreicher sind. Allerdings wurde ein kohärentes Verständnis des Kraftkonzepts, das all seine Aspekte – qualitative und quantitative – umfasst, vorwiegend bei mit Gedanken-experimenten unterrichteten Lernern entwickelt. In der Studie zum Hebelgesetz konnten die intelligenteren der so geschulten Teilnehmer ihr Konzeptwissen durch Argumentationsfertig-keiten zum Ausdruck bringen, während das bei konventionell unterrichteten Schülern nicht beobachtet werden konnte. In beiden Studien zeigt sich die große Bedeutung der mathematischen Vorkenntnisse für die Lernerfolge beim physikalischen Konzeptwissen. Zudem konnte in einer Post-hoc Analyse der Daten in der Studie zum Kraftbegriff festgestellt werden, dass mit Gedankenexperimenten unterrichtete Schülerinnen mehr profitieren als kon-ventionell unterrichtete Schülerinnen.