5. – 13. Schuljahr

Christoph Holz und Susanne Heinicke

Tipps für Lehrkräfte

Der Umgang mit unsicheren Daten

Eine typische Situation aus dem Physikunterricht: Elektrizitätslehre das Experiment (s. Abb. 1a ) ist gelaufen. Jetzt gilt es nur noch, die aufgenommenen Spannungswerte gemeinsam zu interpretieren und das zugehörige Gesetz abzuleiten. Die Messdaten sollen zeigen, dass die elektrische Stromstärke überall im Stromkreis konstant ist. Dafür haben die Schülerinnen und Schüler die Spannungen gemessen und berechnen jetzt die Stromstärke I (auch als Wiederholungsübung zum ohmschen Gesetz) anhand der aufgedruckten Werte für R auf den Widerstandsbausteinen (s. Abb. 1b ).
„Das passt doch ganz gut, meint vielleicht der geübte Kennerblick. „Das passt aber nicht!, meldet sich Hannes zu Wort (s. Abb. 1c ). Und den Werten nach addieren sich die Spannungswerte über den Widerständen weder zur Gesamtspannung der Batterie, noch stimmen die berechneten Stromstärken miteinander überein. Und nun?
Die dargestellte Situation und auch, wie sie weiter unten aufgegriffen wird  – stammt nicht aus realem Physikunterricht, sondern wurde in einem Seminar von zwei Studierenden geplant und durchgeführt (vgl. [1] – [2]). Sie ist also nicht als Best-Practice-Beispiel zu verstehen, sondern verweist vielmehr auf viele mögliche Problemstellen und Chancen, die im Unterricht leicht auftreten können.
Auf der Homepage einer Physikfachschaft heißt es dazu ganz optimistisch: „‚Physik ist das, was nie gelingt. Diese sogenannte Weisheit ist natürlich völlig unzutreffend, denn Physiker/-innen können alles. Und wenn etwas nicht klappt, dann können sie erklären, warum nicht. Nun, weder können wir alles, noch sitzt die passende Erklärung immer so locker. Vor allem am Anfang der Berufserfahrung ist guter Rat oft teuer, wenn man spontan und unerwartet vor solchen abweichenden Messdaten und einer fragenden Klasse steht.
Herausforderungen beim Bewerten von Messdaten
Situationen, in der experimentelle Werte nicht mit den theoretischen Erwartungen übereinstimmen, begegnen uns im Physikunterricht regelmäßig. Ob es eine Ausgleichsgerade ist, die nicht so ganz sitzen möchte, oder auch ein Literaturwert, dessen Messung nicht wirklich mit der Referenz vereinbar scheint.
Fachmethodisch ist der Umgang mit solchen Daten relativ klar (s. z.B. [3]): Wir schätzen die Unsicherheit der Messung ab und können anhand dessen die Ergebnisse bewerten. Das aber lässt sich im Physikunterricht nicht in jeder Klassenstufe, bei jeder Messung oder in jeder Stunde und dann auch noch spontan umsetzen.
Wie gehen wir also mit der Unsicherheit von Messdaten um? Was tun wir, wenn wir unerwartet in entsprechende Situationen gelangen und wie können wir uns darauf vorbereiten?
In einer Studie unter angehenden Lehrerinnen und Lehrern (vgl. [1] – [2]) haben wir spontane Reaktionen (wie z.B. die in den Sprechblasen unten) aufgenommen, analysiert und reflektiert. Es zeigt sich, dass vor allem drei Aspekte (s.a. Kasten 1) wichtige Hilfen in der Bewältigung solcher unterrichtstypischen Herausforderungen sind:
  • Vorbereitung,
  • Nutzung von Gelegenheiten,
  • Festlegen von Zielen.
Diese drei Aspekte wollen wir im Folgenden genauer untersuchen. Wir werden zunächst Reaktionen auf ein unerwartetes Auftreten „unpassender Daten betrachten und analysieren, welche Vor- und Nachteile die jeweilige Reaktion mit sich ziehen kann. Ergänzend gibt Tabelle 2 einen Überblick, welche Planungs- und Handlungsmöglichkeiten es darüber hinaus noch gibt, wenn wir den weiteren Rahmen der Unterrichtssituation betrachten.
Kasten 1: Drei Hilfen beim Umgang mit unsicheren Messdaten
Kasten 1: Drei Hilfen beim Umgang mit unsicheren Messdaten
  • Vorbereiten: Eine gute Vorbereitung ist Gold wert. Das klingt zwar wie eine Binsenweisheit, doch gerade in Bezug auf die experimentellen Daten kann man schon vorab einiges tun: abschätzen, was theoretisch zu erwarten ist, überlegen, welche Ursachen es für Abweichungen...

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