@phdthesis{Grusche2018,
  author    = {Sascha Grusche},
  title     = {Ein bildbasierter Zugang zur Linsenabbildung und Spektroskopie},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:747-opus4-2665},
  pages     = {358},
  year      = {2018},
  abstract  = {In schulbuchgem{\"a}{\"s}en Unterrichtsg{\"a}ngen zur Linsenabbildung und Spektroskopie werden optische Ph{\"a}nomene und das Strahlenmodell nur unzureichend aufeinander bezogen. Zudem trennen viele Lernende kaum zwischen dem Modell des Lichtstrahls und dem Ph{\"a}nomen des Lichtb{\"u}ndels. In modellorientiertem Unterricht zu Linsen, Prismen und Gittern wird das Strahlenmodell axiomatisch eingef{\"u}hrt. Nichtsdestotrotz wird das Strahlenmodell anhand des Ph{\"a}nomens eines Lichtb{\"u}ndels veranschaulicht. Die eigentlichen Ph{\"a}nomene (n{\"a}mlich optische Bilder) kommen dabei oft zu kurz. Zudem wird das Strahlenmodell zu stark vom Wellenmodell abgegrenzt. In ph{\"a}nomenbasiertem Unterricht werden die optischen Bilder ausgiebig beobachtet. Hierbei werden meist einzelne Bildpunkte betrachtet. Dies entspricht jedoch nicht der ganzheitlichen Sicht der Lernenden. Zudem wird das Strahlenmodell weitestgehend gemieden. Vor diesem Hintergrund wird ein bildbasierter Zugang zur Linsenabbildung und Spektroskopie vorgestellt. Ausgehend von ganzen Bildern f{\"u}hrt dieser Zugang zum Strahlenmodell und dar{\"u}ber hinaus zum Wellenmodell. Der bildbasierte Zugang wird gem{\"a}{\"s} dem Modell der Didaktischen Rekonstruktion auf die Sicht der Forschenden und die Sicht der Lernenden abgestimmt. F{\"u}r die fachliche Kl{\"a}rung werden Texte von Johannes Kepler und Vaibhav Vaish, von Isaac Newton und Matthias Rang, von Joseph Fraunhofer und Jos{\´e} Lunazzi sowie von Albrecht D{\"u}rer analysiert. F{\"u}r die Erfassung der Lernerperspektive werden bisherige Studien zusammengetragen und eigene Vermittlungsexperimente (Teaching experiments) durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r die didaktische Strukturierung werden die ph{\"a}nomenologische Methode und die Modellmethode zu einer ph{\"a}nomenbasierten Modellmethode zusammengef{\"u}hrt. Dadurch wird ein schrittweiser {\"U}bergang von der Ph{\"a}nomenwelt zur Modellwelt erm{\"o}glicht. Der bildbasierte Zugang erfolgt in sechs Schritten: 1. Alltagsnahe Ph{\"a}nomene der Linsenabbildung und Spektroskopie beobachten. 2. Innerhalb des Linsenbildes und Spektrums ganze Einzelbilder offenbaren. 3. Linsenabbildung und Spektroskopie als {\"U}berlagerung von Einzelbildern betrachten. 4. Die r{\"a}umliche Verteilung der Einzelbilder anhand von Verbindungslinien {\"u}bersichtlich darstellen. 5. Die Verbindungslinien anwenden, um die {\"U}berlagerung der Einzelbilder zum Gesamtbild vorherzusagen. 6. Das Modellhafte dieser so genannten Strahlen besprechen. Auf diese Weise werden Ph{\"a}nomenwelt und Modellwelt klar voneinander getrennt. Gleichzeitig werden die beobachtbaren Bilder und die hinzugedachten Strahlen klar aufeinander bezogen. In Vermittlungsexperimenten mit Siebtkl{\"a}sslern und Studierenden konnte der bildbasierte Zugang genutzt werden, um die Lernenden von ihrem holistischen Standpunkt zum analytischen Standpunkt der Forschenden zu begleiten. Dar{\"u}ber hinaus hat der bildbasierte Zugang zu fachwissenschaftlichen Erkenntnissen gef{\"u}hrt. Diese werden ebenso dargestellt. F{\"u}r die Linsenabbildung wird eine bildbasierte Konstruktionsmethode entwickelt. Sie enth{\"a}lt die herk{\"o}mmliche Konstruktionsmethode als Spezialfall. Im Bereich der Spektroskopie wird ein einfaches Verfahren zur Spektralsynthese beschrieben (Superposition of Newtonian Spectra, SNS) und spektral kodierte Bildprojektion vorgestellt (Projected-Image Circumlineascopy, PICS). Analog dazu wird Newtons experimentum crucis umgedeutet. Zudem wird die abbildungsoptische Beschreibung des Spektroskops erweitert und eine hyperspektrale Bildgebungstechnik namens spatiospectral scanning eingef{\"u}hrt. An diesen Beispielen wird gezeigt, wie Didaktische Rekonstruktion zur wissenschaftlichen Konstruktion beitragen kann.},
  language  = {de}
}