Das Beste aus beiden Welten – Naturwissenschaftliche Phänomene durch Experiment und Simulation besser verstehen
Vortragender: Mahdi El Tegani
Co-Autoren:Claas Wegner
Institution:Universität Bielefeld
Datum:30. April 2023
Zeit:15:00 - 15:45 Uhr
Raum:A213
Beitrags-Nr.:VP 30-129

Mahdi El Tegani, Claas Wegner

Das Experiment gilt als das Standardwerkzeug, um Hypothesen zu überprüfen und Phänomene zu
beobachten. Doch stößt die Anwendung von Experimenten, gerade in der Schule, schnell an ihre
Grenzen, da Sicherheitsbestimmungen und eingeschränkte Ausstattung die Auswahl der Experimente
stark limitiert. Zudem sind einige naturwissenschaftliche Phänomene schlichtweg nicht beobachtbar,
weil sie entweder zu mikroskopisch oder makroskopisch sind. In der Wissenschaft und Wirtschaft sind
sie bereits ein Standardmedium, um Prozesse kostengünstig und schnell darzustellen. Auch für die
Schule können Simulationen einen großen Mehrwert bieten, da sie Inhalte didaktisch reduziert und
aufbereitet darstellen. Zudem ermöglicht die Simulation, anders als eine Animation, die interaktive
Auseinandersetzung mit einem Sachverhalt und kommt so den Eigenschaften eines Experiments näher
als es jede andere Methode kann. Eine Kombination von Realexperiment und Simulation ermöglicht
eine vertiefte Auseinandersetzung mit naturwissenschaftlichen Phänomenen und erhält dabei den
Ansatz des forschenden Lernens aufrecht.
Genau hier knüpft das Projekt „SimuMINT“ an und versucht, praktische Unterrichtsvorhaben für die
Kombination von Realexperimenten und Simulationen zu konzipieren, diese zu evaluieren und dabei
Hürden für die Implementierung in den naturwissenschaftlichen Unterricht ausfindig zu machen und
abzubauen. Ziel ist es, nach dem Motto „Wissen, was dahintersteckt!“ ein nachhaltiges Verständnis zu
etablieren und durch die vertiefte Auseinandersetzung mit den Themen ein vernetztes Wissen
aufzubauen, welches den Schüler:innen ermöglichen soll, neu erworbenes Wissen besser zu verorten
und schneller abzurufen.
An konkreten Anwendungsbeispielen soll dieser Vortrag auf die Kombination von Realexperiment und
Simulation aufmerksam machen. So lassen sich durch die Kombination beispielsweise Themen, wie die
Aggregatzustände, die Anomalie des Wassers und der Golfstrom mittels Experiment und Simulation
ganzheitlicher vermitteln und inhaltlich vernetzen. Zudem soll ein Ansatz vorgestellt werden, wie
Schüler:innen die perfekte Flügelform nicht nur durch die Auftriebswirkung sondern auch durch die
visuelle Simulation von Strömungen um den Flügel per Trail-and-Error erarbeiten. Zuletzt werden auch
Schwierigkeiten und Grenzen für den Einsatz der Kombination von Realexperiment und Simulation
diskutiert.