Der Lernprozess als Modell für die Stromleitung.

..... eine Erklärungshilfe für den Unterricht.

"Alles schläft und einer spricht, das Ganze nennt man Unterricht."

Wer kennt nicht diesen kalauerhaften Spruch über Wissensvermittlung in der Schule! Unserer Vorstellung von einem gelungenen Lernprozess entspricht er sicher kaum.

Aber worum geht es beim Lernen und was hat der Lernprozess mit der Stromleitung im Physikunterricht zu tun?
- Um diese Frage soll es in diesem Beitrag gehen.

1.) Worum es eigentlich geht.

Ein Ziel des Unterrichts und des Lernens ist doch wohl, dass Sachverhalte oder Wissenselemente in die Köpfe der Schülerinnen und Schüler gelangen.
Diese Wissenselemente entsprechen bei der Stromleitung den Elektronen. (Wobei wir davon absehen wollen, dass mache Wissenselemente wichtiger sind als andere, alle Elektronen aber gleiche Ladung haben!)

Das insgesamt in einer Unterrichtsstunde vermittelte Wissen entspricht also der geflossenen elektrischen Ladung Q. Der Ertrag einer Unterrichtsstunde, man könnte es auch den "Lernfluss" nennen, ist dann die Menge des Wissens, die in einer Unterrichtsstunde in den Köpfen der Schüler ankommt. Physiker entdecken natürlich sofort, dass dies in der Physik dem Begriff der Stromstärke (Stromstärke I = Ladungsmenge Q / Zeit t) entspricht.

2.) Auf die Quelle (Lehrer) kommt es an.

Betrachten wir zunächst einen "Durchschnittsschüler". Ob dieser in einer Stunde viel oder wenig lernt - ob der "Lernfluss" also groß oder klein ist - hängt zunächst einmal von der Lehrkraft ab.
Er (oder sie) ist sozusagen die "Quelle des Unterrichts" und entspricht daher im dem Modell der Spannungsquelle.

Steckt der Lehrer (oder die Lehrerin) viel Energie W in den Unterricht - bereitet also gut vor, bietet Abwechslung, vermittelt seine / ihre eigene Begeisterung für die Sache und kann die Schüler gut motivieren, dann wird der Lernstoff (die Ladung Q) im wahrsten Sinne des Wortes "spannend". Diese Idee ist ganz parallel zur Definition der elektrischen Spannung in der Physik (Spannung U = Energie W / Ladung Q).

Stark plakativ vereinfacht bedeutet dies, dass der Lernfluss dann beim Durchschnittsschüler besonders groß wird, wenn die Lehrkraft einen "spannenden" Unterricht macht.

Dies ist Schülern natürlich sofort klar, denn sie haben alle schon erlebt, dass sie bei einer motivierenden Lehrkraft (Energie W), die einen spannenden Unterricht macht (Spannung U), in einer Stunde mehr lernen (Stromstärke I).

Die Stromstärke I ( = Lernfluss) wächst also mit der Spannung U ( = Spannung des Unterrichts) an.

3.) Schüler sind genauso wichtig.

Eine motivierte Lehrkraft und ein spannender Unterricht bestimmen aber nicht allein das Lernergebnis einer Stunde.

Ihre eigene Rolle in einem Lernprozess hinterfragen Schülerinnen und Schüler in der Regel weniger, sie ist aber mindestens genauso wichtig!

In einer Klasse gibt es ganz unterschiedliche Schülerinnen und Schüler. Deren Begabung und Bereitschaft ist genauso wichtig für den Ertrag einer Stunde für den jeweiligen Schüler. Die Schüler selbst bestimmen den "Lernfluss" mit.


Genauso bei der Stromleitung : außer der Quelle (Lehrer, Spannung des Unterrichts) bestimmt auch noch das Gerät im Stromkreis (Schüler, Begabung und Bereitschaft) wie groß die Stromstärke (der "Lernfluss") ist.

a.) Begabung : manche haben "eine lange Leitung".

Wer eine "lange Leitung" hat, braucht länger um etwas zu begreifen.
In der zur Verfügung stehenden Zeit einer Unterrichtsstunde kommen (Frontalunterricht!) beim Schüler also weniger Wissenselemente an (er/sie bekommt manches einfach nicht so schnell mit).
Selbst bei einer anderen Organisationsform des Unterrichts würden diese Schüler mehr Zeit benötigen, um dieselbe Wissensmenge (Ladung Q) zu erwerben.
Auf jeden Fall ist der Lernfluss kleiner.

Diese Idee ist ganz parallel zur Stromleitung : bei einer (wörtlich!) langen Leitung wird der Stromfluss mehr behindert, die Stromstärke I wird kleiner.

"Ich stehe auf dem Schlauch".

Diese Redewendung benützt als Bild den Wasserschlauch. Wenn einer "auf dem Schlauch steht", dann wird die Querschnittsfläche des Wasserschlauches verkleinert. Die Folge davon ist, dass weniger Wasser je Sekunde durch dem Schlauch geht - die Wasserstromstärke also kleiner wird.

- genauso beim Lernprozess : steht der Lernende "auf dem Schlauch", so hat das denselben Effekt wie bei der "langen Leitung": der Lernfluss wird behindert.

- und bei der Elektrizitätsleitung: ein "dünner" Draht (kleine Querschnittsfläche) behindert den Stromfluss mehr als ein "dicker" Draht.

b.) Bereitschaft - "ich habe null Bock".

Wenn Schüler "keinen Bock"( = Unlust) haben, hat dies denselben Effekt : der Lernfluss wird behindert. Hier sind wir schon sehr nahe am physikalischen Begriff des "Widerstands". Der Schüler leistet dann dem Lernprozess "Widerstand" - mit der Folge, dass der Lernfluss (Stromstärke I) kleiner wird und im Kopf weniger Wissenselemente (Ladung Q) pro Unterrichtsstunde (Zeit t) ankommen. Diese Parallele ist Schülern leicht klar zu machen und macht den Widerstandsbegriff anschaulich: Wenn der Widerstand groß ist, ist der Stromfluss klein.

Zum Extrem getrieben, würde ein Schüler, der "zu macht" also den "Schlauch" ganz verstopfen, was den Lernfluss zum Erliegen bringt: Der "Widerstand" wird dann sehr groß, die "Stromstärke" hingegen sehr klein - es kommt praktisch kein Lernstoff mehr im Kopf des Schülers an.
Der Schüler "schaltet ab" - das kann man ganz wörtlich nehmen, denn auch bei einem Schalter passiert dasselbe, der Stromfluss wird unterbrochen, der Widerstand geht gegen unendlich.

Soll die Stromstärke also groß sein, ist das ideale Gerät ein Gerät mit möglichst kleinem Widerstand (kurzer, dicker Draht). Dies entspricht dann einem hoch begabten und hoch motivierten Schüler, bei dem der Lernfluss groß ist.
Ein leistungsschwacher und lustloser Schüler entspricht dann im Modell einem langen und dünnen Draht, der Widerstand ist groß, der Lernfluss wird stark behindert, die Stromstärke ist also klein.

Diese Überlegung ist unabhängig von der Quelle (Lehrer)!
Ein begabter und motivierter Schüler lernt also bei jedem Lehrer mehr als ein leistungsschwacher und lustloser Schüler. Eigentlich auch eine Binsenweisheit.

Stärken und Schwächen des Modells.

Stärken des Modells.

Schülerinnen und Schüler und Lehrerinnen und Lehrer sind "Experten" im Lernen und Lehren - in Lernprozessen.
Schließlich haben sie schon viele Jahre lang bei verschiedenen Lehrkräften Unterricht erhalten, oder in verschiedenen Klassen Unterricht erteilt.
In meinem Unterricht fühlten sich die Schülerinnen und Schüler von diesem Modell sehr angesprochen, es bietet einen stark affektiven Zugang zu dem Thema. Der Begriff der "Widerstands" wird für die Schüler besonders plastisch, anschaulich und nachvollziehbar.

Das Modell kann sogar - durch die Verwendung von Redewendungen aus dem Alltag - deutlich machen, was den Widerstand eines Gerätes (oder Drahtes) bestimmt: die Abhängigkeit des Widerstands von der Drahtlänge und Drahtstärke ergibt sich (zumindest qualitativ) quasi nebenher.

Schließlich kann das Modell auch noch dazu beitragen, dass die Schüler ihre eigene Rolle in einem Lernprozess besser verstehen und hinterfragen. Sie erkennen, dass nicht nur die Lehrkraft, sondern auch sie selbst für den Erfolg ihres Lernprozesses verantwortlich sind.

Schwächen des Modells.

Das Modell beschreibt eine "Einbahnstraße" von der Quelle (Lehrer) durch einen Widerstand (Schüler) hin in den Kopf des Schülers. Die Idee, dass Stromkreise geschlossen sind, kann das Modell nicht vermitteln......
Es sei denn, man berücksichtigt, dass der Lehrer über die Lernerfolgskontrolle ein "Feedback" über das Wissen der Schüler erhält und darauf u.U. reagiert (Macht die Quelle das auch?).

Rückkopplungseffekte zwischen Lehrer und Schüler im Lernprozess kommen in dem Modell auch nicht vor.

Im Gegenteil: belastet man eine Quelle stark, fordert ihr also einen großen Stromfluß ab, so nimmt wegen ihres Innenwiderstands die (Klemmen-)spannung ab. Eine Lehrkraft, die auf eine hoch motivierte Klasse trifft, wird aber eher einen noch "spannenderen" Unterricht machen als mit einem "langweiligeren" Unterricht darauf zu reagieren.

Man sollte sich ohnehin davor hüten zu sehr in diese Rückkopplungsproblematik und die Gründe der "Motivation" der Schüler und Lehrer einzusteigen. Sonst findet man sich ganz schnell in gesellschaftlichen Problemfeldern und der Bildungspolitik wieder, und das ist ja nicht Gegenstand dieses Modells!

OStR. Klaus-Dieter Grüninger, Landesbildungsserver Baden-Württemberg