Physik: Alltagsvorstellungen mit KI sichtbar machen

Das Problem

Frau Keller beginnt in der achten Klasse das Thema Kräfte. Bei einer Eingangsfrage zeigt sich ein bekanntes Muster: Viele Lernende sagen, ein rollender Ball brauche eine Kraft, die ihn vorwärtsschiebt, sonst bleibe er stehen. Dass ohne Reibung ein Körper in Bewegung bleibt, überrascht sie.

Solche Alltagsvorstellungen (auch Präkonzepte oder Fehlvorstellungen genannt) entstehen aus Erfahrung und sind oft sinnvoll im Alltag. Im Alltag bleibt ein Ball tatsächlich stehen, weil Reibung wirkt. In der Physik führt dieselbe Vorstellung aber zu falschen Erklärungen. Der Unterricht kann sie nicht einfach «korrigieren». Lernende müssen merken, dass ihre Erklärung nicht trägt, und eine bessere aufbauen. Man spricht von Konzeptwechsel.

Ein Weg dahin sind Gespräche, in denen unterschiedliche Vorstellungen sichtbar werden. KI kann kurze, erfundene Gesprächsszenen entwerfen, in denen Figuren verschiedene Erklärungen vertreten. Das Risiko: Die Szenen enthalten eigene Fehler oder wirken wie eine Vorführung von «dummen» Antworten. Prüfung und Haltung entscheiden.

So lösen Sie es mit KI – Schritt für Schritt

1. Wählen Sie das Konzept. Zum Beispiel: Bewegung braucht keine dauernde Kraft, oder schwere Körper fallen im Vakuum nicht schneller. Notieren Sie die fachlich richtige Aussage und typische Alltagsvorstellungen dazu.
2. Erheben Sie das Vorwissen ohne KI. Stellen Sie eine offene Frage und lassen Sie Lernende ihre Erklärung aufschreiben. Sammeln Sie die Vorstellungen anonym an der Wandtafel.
3. Lassen Sie Gesprächsszenen entwerfen. Verwenden Sie die Vorlage unten. Die KI schreibt ein kurzes Gespräch zwischen drei erfundenen Figuren mit unterschiedlichen Erklärungen, eine davon fachlich korrekt.
4. Prüfen Sie jede Aussage. Passen die Erklärungen zu echten Alltagsvorstellungen? Ist die richtige Aussage wirklich korrekt? Streichen Sie Szenen, die Lernende lächerlich machen.
5. Setzen Sie die Szene als Gesprächsanlass ein. Lesen Sie sie vor oder verteilen Sie sie. Fragen Sie: «Wer hat recht? Woran erkennt man es?» Die Lernenden positionieren sich.
6. Klären Sie am Versuch. Prüfen Sie die Aussagen mit einem Experiment, etwa Luftkissenbahn, Rollen auf glatter und rauer Unterlage oder Reibungsvergleich. Dort zeigt sich, was gilt.
7. Erarbeiten Sie die tragfähige Erklärung gemeinsam. Die Klasse formuliert in eigenen Worten, warum der Ball im Alltag stehen bleibt und was ohne Reibung geschähe.
8. Prüfen Sie den Transfer. Stellen Sie eine neue Frage, etwa zu einem Eishockeypuck, und lassen Sie erklären.

Vorlage zum Kopieren

Ich bin Physiklehrperson in der Schweiz (Stufe: [Klasse]). Lernziel: Lernende
erkennen, dass ein Körper ohne Kraft in Bewegung bleibt, wenn keine Reibung wirkt.
Typische Alltagsvorstellung: [z. B. «Ein Ball braucht eine Kraft, damit er rollt»].

Schreibe ein kurzes Gespräch (max. 150 Wörter) zwischen drei erfundenen
Jugendlichen mit Fantasienamen. Zwei vertreten unterschiedliche
Alltagsvorstellungen, eine erklärt fachlich korrekt. Mache niemanden
lächerlich. Beende das Gespräch mit einer offenen Frage, die zum Prüfen
anregt. Gib getrennt für mich an, welche Vorstellung jede Figur vertritt.
Erfinde keine Messwerte und keine Versuchsergebnisse.

Passen Sie Konzept und Alltagsvorstellung an. Prüfen Sie die fachliche Richtigkeit, bevor Sie die Szene in der Klasse einsetzen.

Worauf Sie achten müssen

• Fachfehler der KI: Auch in kurzen Dialogen können falsche Begriffe vorkommen, etwa Kraft und Energie verwechselt. Prüfen Sie jedes Wort.
• Keine echten Schüleräusserungen eingeben: Verwenden Sie erfundene Figuren. Echte Antworten mit Namen gehören nicht in öffentliche KI-Dienste.
• Respekt vor Vorstellungen: Alltagsvorstellungen sind verständlich. Formulieren Sie Szenen und Rückmeldungen so, dass niemand blossgestellt wird.
• Der Versuch entscheidet: Nicht die Szene und nicht die KI, sondern Beobachtung und Messung klären, was gilt. Planen Sie den Versuch mit ein.
• Sicherheit: Bei Experimenten mit bewegten Körpern, Federn oder Elektrik beurteilen Sie die Gefahren selbst.
• Alter und Zugang: Verteilen Sie die Szenen auf Papier. Kinder brauchen kein KI-Konto.

Ein Beispiel aus der Praxis

Ein Beispiel: Eine achte Klasse in Rheinfelden beginnt das Thema Kräfte. Frau Keller lässt ein Gespräch zwischen drei erfundenen Figuren entwerfen. In der ersten Fassung sagt die «richtige» Figur: «Ohne Kraft bleibt die Energie des Balls erhalten.» Sie bemerkt, dass hier Kraft und Energie vermischt werden, und lässt den Satz umformulieren.

Die Klasse diskutiert die Szene, stimmt ab und prüft mit Rollversuchen auf Teppich, Tisch und glatter Folie. Mehrere Lernende erkennen, dass der Ball auf der glatten Unterlage viel weiter rollt, und erklären das mit weniger Reibung.

Nachher formulieren sie: «Ohne Reibung würde der Ball weiterrollen.» Frau Keller hält fest, dass zwei Lernende noch an der alten Vorstellung hängen, und plant eine Peer-Instruction-Runde, siehe Peer Instruction mit Konzeptfragen.

So hilft Ihnen Alpasana

Wie man KI-Aufträge mit klaren Grenzen formuliert, zum Beispiel «mache niemanden lächerlich» und «erfinde keine Messwerte», üben Sie im Online-Kurs Prompt Engineering von Alpasana auf absofort. Beschrieben sind das Festlegen von Aufgabe, Rolle, Kontext, Ziel und Ausgabeformat sowie die Überarbeitung von Prompts und die Prüfung der Ergebnisse.

Der Kurs vermittelt keine Physik und keine Fachdidaktik. Die Prüfung der Szenen bleibt Ihre Aufgabe. Verwandte Unterrichtsideen bietet Fehlvorstellungen mit Kontrastbeispielen.

Häufige Fragen

Darf ich echte Schülerantworten für Szenen verwenden?

Nicht in öffentlichen KI-Diensten. Verwenden Sie erfundene Figuren und allgemeine Formulierungen, die typische Vorstellungen zeigen, ohne Personen erkennbar zu machen.

Wie gehe ich damit um, wenn Lernende bei ihrer Vorstellung bleiben?

Das ist normal. Geben Sie neue Erfahrungen, etwa weitere Versuche, und lassen Sie die Vorstellung an Beispielen prüfen. Konzeptwechsel dauert und braucht mehrere Anläufe.

Ersetzt die Szene den Versuch?

Nein. Die Szene weckt Fragen, der Versuch liefert Erfahrung. Planen Sie beides ein.

Eignet sich das auch für die Primarstufe?

Mit einfachen Alltagsbeispielen, etwa Rutschen, Rollen und Fallen, ja. Die Fachbegriffe bleiben dort einfacher, und die Beobachtung steht im Vordergrund.