In dieser Arbeit stelle ich die Ergebnisse eines sich über zwei Schuljahre erstreckenden Forschungsprojekts dar, in dessen Rahmen der Modellbildungsprozess im Ballistikunterricht in der Maturaklasse der "Abteilung für Waffentechnik" an der "Höheren technischen Bundeslehr- und Versuchsanstalt Ferlach" untersucht wurde. Insbesondere ging es dabei um das Erlernen von Flugbahnmodellen unter Verwendung des Kraftbegriffs in der Gestalt F*[Delta]t =m*[Delta]v. Im Allgemeinen dient ein Modell der Simulation eines "realen" Vorganges. In unseren Modellen werden die Bahnen bestimmt, indem die momentan am Geschoss angreifenden Kräfte dargestellt werden. Die mathematische Lösung wird iterativ ermittelt, die eigentliche Bahnrechnung erfolgt mit Hilfe eines Programms, das wir mit dem Taschenrechner (TI-89, TI-92 oder TI-Voyage) entwickelt haben.
Im Verständnis der Begriffe sehe ich den Schlüssel, der den Unterschied zwischen einem Experten und einem Novizen ausmacht. Nach meinem Dafürhalten sollte im Unterricht neben der Modellbildung auch die Begriffsentwicklung beachtet und gefördert werden. Ich versuche diese beiden Prinzipien im Gegenstand Ballistik umzusetzen. Der dieser Untersuchung zu Grunde liegende Unterricht hat in den Schuljahren 2003/04 bzw. 2004/05 stattgefunden.
Die Forschungsfragen beziehen sich auf die Entwicklung der Modellbildungskompetenz und der Begriffe bei den Schülern und die didaktische Realisierung im Unterricht. Die Analyse der Begriffsentwicklung geschieht hauptsächlich unter dem Gesichtspunkt des genetischen Prinzips. Demnach entsteht ein Begriff aus der Beobachtung und Interpretation natürlicher Phänomene. Diese Physik des "Common Sense" in Verbindung mit den im Rahmen einer Theorie gelernten Vorstellungen bildet schließlich die Basis, auf der der Lernende Modelle bildet. Das Auftreten von im Widerspruch zur Theorie stehenden Fehlvorstellungen und deren Parallelität zu historischen Ausprägungen (etwa zur Aristotelischen Vorstellung "Kraft als Beweger") waren Erscheinungen, die im Rahmen der empirischen Beobachtung des Unterrichts ausgemacht werden konnten.
Neben der "intuitiven" Genese von Begriffen erscheint mir die theoretische Entwicklung als wesentlicher Aspekt, den ich unter der Brille des Peirce'schen Zeichenkonzeptes betrachte. Die im Rahmen der Handlungen erzeugten Diagramme, die zum Teil mithilfe eines programmierbaren und graphikfähigen Taschenrechners entstanden, bildeten die Grundlage für Reflexionen über die vorkommenden Begriffe, insbesondere den Kraftbegriff.
Schließlich stellte ich das Lernen unter den "Schirm" konstruktivistischer Prinzipien. Dem Grundsatz "Finde heraus, welche Erfahrungen der Schüler hat und lehre dementsprechend" folgend versuchte ich bei der Modellbildung im Unterricht an vorhandenes Wissen anzuknüpfen. Aus der Beschreibung des Unterrichts und der Analyse der erhobenen schriftlichen Daten ergibt sich ein Bild der abgelaufenen Lernprozesse, die einem potentiellen Leser sicherlich einen breiten Spielraum für eigene Interpretationen lassen.