Mathematisierung im Physikunterricht

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In der Jahrgangsstufe 7 werden die Schüler im Rahmen des Fachs Natur und Technik, Schwerpunkt Physik, mit Formeln der Art F = m ·   und R = U / I konfrontiert. Das systematische Auflösen insbesondere von Formeln mit Brüchen ist den Schülern dieser Jahrgangsstufe noch nicht geläufig, eine systematische Behandlung dieses Themenbereichs ist durch den Mathematikunterricht in aller Regel noch nicht erfolgt (lineare Gleichungen werden im Mathematikunterricht der Jahrgangsstufe 7 behandelt, Bruchgleichungen in Jahrgangsstufe 8). Entsprechend wird in Jahrgangsstufe 7 auch kein sicherer Umgang mit Formeln erwartet – ein qualitatives Verständnis steht beim ersten Kennenlernen physikalischer Inhalte im Vordergrund, denn sowohl in der Mechanik als auch in der Elektrizitätslehre werden die Themen der Jahrgangsstufe 7 in späteren Jahrgangsstufen erneut aufgegriffen und vertieft, was eine Erhöhung des Mathematisierungsgrades in den betreffenden Jahrgangsstufen mit einschließt.

Gleichwohl sollen die Schüler behutsam an das Rechnen mit Formeln herangeführt werden. Dies kann beispielsweise geschehen, indem die Schüler das Einsetzen der Zahlenwerte nicht zwangsläufig als letzten Schritt durchführen, so dass sie in gewohnter Weise die Probe auf den Dividenden, den Divisor oder einen Faktor durchführen können. Dieses Vorgehen ist aus der Grundschule bekannt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Auflösen von Formeln über „Hilfsgleichungen“, welche Zahlen enthalten, zu unterstützen.

In der Jahrgangsstufe 8 tauchen mit der quantitativen Behandlung der mechanischen Energie erstmals Formeln mit quadratischen Termen auf. Dabei sollen die Schüler schrittweise über einfache quadratische Gleichungen, die sich durch natürliche Zahlen lösen lassen (z. B. x² = 9), das pragmatische und näherungsweise Lösen mit Hilfe des Taschenrechners erlernen. Auch hier kann das vorgezogene Einsetzen von Zahlen hilfreich sein.


 

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