Didaktische Aspekte der Modellbildung

• Man wird zum genaueren Nachdenken über das gestellte Problem veranlasst und vertieft damit sein Wissen über Physik.

• Man kann die eigenen Konzepte und Formeln anhand bekannter Ergebnisse überprüfen.

• Durch Eingabe von Messwerten kann man berechnete Ergebnisse mit gemessenen vergleichen. Modellieren ersetzt das Experiment nicht, kann es aber sinnvoll ergänzen.

• Ein schrittweiser Aufbau komplexer Modelle erhöht das Verständnis und die Akzeptanz.

• Durch das Arbeiten mit den erstellten Modellen (Parametervariation) werden bessere Einsichten in die Zusammenhänge des konkreten Beispiels vermittelt.

• Die Übertragung von Modellen auf andere Beispiele unter Ausnutzung von Strukturgleichheiten ist möglich.

• Die Verwendung von Modellbildungssystemen entlastet von mathematischem Aufwand.

• Dadurch werden neue Bereiche zugänglich, die sonst verwehrt bleiben.

• Durch Arbeiten mit fertigen Modellen als Simulation werden experimentell nicht zugängliche Bereiche (Gravitationsfeld und Satelliten, Teilchen in Feldern etc.) zugänglich.

• Man kann die Differentialgleichungen des Modells analytisch (CAS) lösen und erhält damit Terme nicht nur Diagramme.

• Modellbildung mit Animationssoftware und Simulationssoftware (fertige Modelle) nicht vergleichbar.

• Modellbildung ist eine Bereicherung des Physikunterrichts.

• Impuls und Impulsstromstärke, Ladung und el. Stromstärke, Entropie und Entropiestromstärke sowie Drehimpuls und Drehimpulsstromstärke sind die zentralen Größen der jeweiligen Teilbereiche der Physik.

• Die Verwendung von Modellbildungssoftware entlastet von mathematischem Aufwand.

• In der Modellbildungssoftware wird ein Strom, dessen Stärke die Änderungsrate dX/dt festlegt in einem rechteckigen Symbol gesammelt, zur Zustandsgröße X integriert. Da in der Physik nur mengenartige Größen Ströme bilden, ist es geraten, die mengeartigen Größen des jeweiligen Problems als Zustandsgrößen zu verwenden. Während die potenzialartigen Größen in Rechengrößen untergebracht werden.

• Diese Vorgehensweise erlaubt außerdem eine einfache Übertragung eines Modells in ein analoges aus einem anderen Teilbereich der Physik.

• Speziell in der Mechanik ist zu sagen, dass eine Beschreibung von Zusammenhängen mit der mengenartigen Größe Impuls auf die Dauer tragfähiger ist, als eine kinematische Beschreibung, da sie auch in der Relativitätstheorie und Quantenphysik anwendbar ist. Sonst müsste der Lernende "mitten im Rennen die Pferde wechseln" - von der kinematischen Beschreibung zur dynamischen umschwenken.