Ситуации, при които се разглеждат и двамата партньори по взаимодействие

4.4 Резултати от основното проучване 127. В една глава от книгата локомотивът Ема се експлоатира по подобен начин с помощта на магнитни камъни. Тъй като авторът не прави никакво твърдение за полевата енергия на мистериозните камъни в детската книжка, въпросният магнит 9а също е свързан с неизчерпаем резервоар за енергия, така че законът на енергията не забранява движението. Най-лесният начин за решение се крие в спазването на втория закон за запазване, важен за механиката, запазването на импулса. Когато спорите със сили, имате нужда от третия закон на Нютон. Въпрос 9 Предсказване дали представените начини на транспорт работят A няма отговор χ² = 13,50 да χ² = 10,57 не B няма отговор χ² = 6,76 да χ² = 6,90 не L-група: N = 253 VPN P- Група: N = 146 VPN общо: N = 399 VPN общо: N = 399 VPN Фигура 4.4.25 Отговорите на въпрос 9 в зависимост от физическото възпитание.

ситуации

4.4 Резултати от основното проучване 129 Въпрос 2 Предвиждане на срещата на лодките без отговор Други N = 146 VPN P-група: N = 399 VPN общо: L-група: общо: N = 253 VPN N = 399 VPN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 няма отговор/друго χ² = 11,79 χ² = 9,86 χ² = 26,71 Фигура 4.4.26 Отговорите на въпрос 2 в зависимост от физическото възпитание.

4.4 Резултати от основното проучване 133 Въпрос 8 Предвиждане на позицията за магнит и желязо с еднаква маса χ² = 38,47 N = 146 VPN N = 399 VPN χ² = 21,83 χ² = 7,20 без отговор P-група: общо: L-група: общо: N = 253 VPN N = 399 VPN 1 2 3 4 5 Фигура 4.4.28 Отговорите на въпрос 8 в зависимост от физическото възпитание. Въпроси 2, 7, 8, 9а и 9б разглеждат ситуации от динамиката, в която са представени и двамата партньори по взаимодействие. Ако VPN разработи подобни стратегии за решение на споменатите елементи, това може да се покаже чрез асоциация от верни отговори на 2 елемента в тази група въпроси. Всъщност, фактически правилните отговори на двойките въпроси (№ 2 и № 7), (№ 2 и № 8), (№ 7 и № 8), (№ 7 и № 9а), ( 8 и 9b), както и (9a и 9b), свързани помежду си в група L на ниво 5%. Таблицата с четири полета на фигура 4.4.29 показва връзката между верните отговори на въпрос 2 и 8.

136 4 Емпирично изследване на техническата терминология на механиката Въпрос 13 Силови стрелки за два магнита с различна маса N = 146 VPN N = 399 VPN χ² = 12.76 χ² = 7.00 без отговор L-група: P-група: общо: общо: N = 253 VPN N = 399 VPN 1 2 3 4 5 друга неправилна комбинация Фигура 4.4.31 Отговорите на въпрос 13 в зависимост от физическото възпитание. Таблицата с много полета на фигура 4.4.33 на следващата, но една страница сравнява отговорите на общата извадка с въпроси 7 и 13, които принадлежат към същата ситуация. Сравнението на резултатите ясно показва, че групата от тези VPN, които правилно прогнозират позициите и по този начин скоростите на магнитите с различно тегло се разделят на три групи. И тук доминира концепцията: сила, пропорционална на движение (32,1%), последвана от също толкова асиметричното решение: по-голямата стрелка на силата е върху по-тежкия магнит (17,0%). По-специално това решение, което се появи като третият най-често срещан вариант (7,4%) в предварителния тест сред новите ученици, може да се основава на идеята, че по-голямата сила идва от по-големия магнит (виж въпрос 14). Трудно е обаче да се тества, тъй като често се използва при задаване на въпроси

138 4 Емпирично изследване на Техническия жаргон на механиката, има ситуации, при които физическото разбиране на фактите не може да се изведе от очевидно правилното използване на понятието сила. N = 399 VPN Предвиждане на наблюдаваната ситуация (положение на магнитите) на въпрос 7 друга комбинация 5: 4: 3: 2: 1: без отговор 2.8 68.7 11.0 3.3 2.3 11.0 0, 8 %%%%%%% 32,1 0,5% 5,3% 2,3% 38,1% 23,1% 25,3% 5,5% Описание на известната ситуация с въпросните силови стрелки 13 Σ: = 37,1% Σ: = 19,3% без отговор Σ: = 6,5% стрелки със симетрична сила и неправилно, симетрично предвиждане на позицията 1 2 3 4 5 друга неправилна комбинация от стрелки на сила съответства на силата на движение * и е разположена на стрелката за по-бърза сила на обекта Сила на движение * и е разположена върху по-бавния ** обект * ускорение или скорост ** или в покой Фигура 4.4.33 Връзка между прогнозирането на наблюдаваната ситуация във въпрос 7 и официалното описание на същата ситуация със силови стрелки на въпрос 13. Кръговите области съответстват на настъпилите Комбинации от отговори. Те бяха нормализирани до най-високата стойност, която се случи (въпрос 7, (правилен) отговор № 1 и въпрос 13, (неправилен) отговор № 5: 32,1%).

4.4 Резултати от основното проучване 139 Както вече беше посочено по-горе, двете концепции за сила, пропорционални на скоростта и силата като потенциална ефективност в показаната ситуация, могат да доведат до точно противоположни, асиметрични описания със стрелки за сила. Поради тази причина е напълно възможно някои от формално правилните решения да са резултат от комбинацията от тези две съображения, а не от концепция за взаимодействие. χ² = 46,29 Въпрос 14 Силови стрелки за магнит и желязо с еднаква маса N = 146 VPN N = 399 VPN χ² = 13,40 χ² = 10,57 P-група: общо: χ² = 4,50 N = 253 VPN 1 2 3 4 5 без отговор друга грешна комбинация L-група: N = 399 общо VPN: Фигура 4.4.34 Отговорите на въпрос 14 в зависимост от физическото възпитание. За въпросната ситуация преобладаващата идея за сила, пропорционална на движение, води до формално правилното решение. Както се очаква, формално правилното описание се появява като най-често срещаното индивидуално решение (Фигура 4.4.34). Значително по-често (χ² = 46,29) в групата Р (68,6%). Въпреки че това се отнася и за L групата (33,3%),

142 4 Емпирично изследване на техническата терминология на механика При сравняване на съответните отговори на въпрос 5 (асиметрично описание на ситуацията в свободна форма), въпрос 15 (присвояване на стрелките за захранване на дърпащото куче) или въпрос 16 (спящ кон, паркирана кола и опъната въжена линия имат мощност) Въпреки това нямаше значителни асоциации с въпрос 14 (стрелка със сила върху магнита), които потвърждават тази теза. Само двете подобни ситуации във въпрос 13 и въпрос 14 бяха решени по подобен начин от VPN. Напр. в група P формално правилните решения се свързват помежду си на ниво 1% (χ² = 8,55). Това става още по-ясно, когато се разглеждат грешни решения (L група, N = 115 VPN, P група, N = 33 VPN). Там ролята, която по-малкият магнит играе на въпрос 13, изглежда се играе от въпросното желязо 14. Таблицата за асоцииране (Фигура 4.4.36) показва връзката за L групата. В случая на P групата, същата връзка (не е показана) се среща и на ниво 1% (χ² = 8,70).

144 4 Емпирично изследване на техническата терминология на игнорираната механика на подове. Когато обектът в системата е под напрежение, но краищата му не са ускорени, има поне един втори обект, който е под напрежение под натиск. Най-простата, нетривиална статична система се състои напр. от ластик, опънат по пръчка. За описанието му са необходими поне четири сили. На езика на курса по физика в Карлсруе тези аспекти са тематизирани от модела на затворени импулсни цикли (вж. Глава 5, раздел 5.3.2.2) (който обаче е сравнително тромав за многомерни приложения). Дадено: В този експеримент нишката се къса при m> 150 kg Въпрос 3 Предсказване дали точно една и съща нишка ще се скъса при експерименти A, B или C 0 няма отговор/друго χ² = 9,65 1 нишка се къса във всичките 3 случая 2 Нишката никога не прекъсва 3 нишка не се прекъсва при A, прекъсва се при C и се прекъсва при B 4 нишки не се прекъсват при A, прекъсва се при C и не се прекъсва при B L група: N = 253 VPN P група: N = 146 VPN общо: N = 399 VPN общо: N = 399 VPN ABC всеки m = 50 kg всеки m = 100 kg всеки m = 200 kg Фигура 4.4.37 Отговорите на въпрос 3 в зависимост от физическото възпитание.

150 4 Емпирично изследване на техническата терминология на механиката Въпрос 5 Каква е причината, че линията е опъната? 21-те причини, споменати най-често (поне 4 пъти в общата проба). Обща проба: 1 куче дърпа. N = 511 VPN 5% 10% 2 куче иска. (Намерение на кучето.) 3 Cat 4 1 и каишката е прикрепена 5 Force и counter force 6 Force на кучето. 7 Куче прави нещо (с изключение на *), вижте по-долу) 8 1 и 2 9 Куче упражнява сила. 10 7 и каишката е прикрепена 11 9 и 5 12 1 и 3 13 сила на опън 14 9 и каишката е прикрепена 15 импулсен ток вкл. Етаж 16 2 и 3 17 3 и 5 18 2 и каишката е прикрепена 19 3 и 6 20 куче активно, d.f. Импулс/текущ 21 опъващ стрес *) Куче дърпа, изпомпва импулс, упражнява сила Фигура 4.4.41 21-те отговора на въпрос 5 най-често (поне 4 пъти), дадени в общата проба (N = 511 VPN). Показани са само отговорите от 342 VPN. За кодирането на класовете на отговор вж. Таблица 4.4.3 на предишната страница.

4.4 Основни резултати от проучването 151 Въпрос 5 Каква е причината за опънатата линия? 14-те причини, споменати най-често (най-малко 7 пъти в общата проба). 0 без отговор. 1 куче дърпа. 2 куче иска. (Намерение на Х.) 3 котка 4 1 и каишката е прикрепена 5 сила и контра сила 6 сила на кучето. 7 Куче прави нещо (с изключение на 1, 9) 8 1 и 2 9 Куче упражнява сила. 10 7 и линия е прикрепена 11 9 и 5 12 1 и 3 13 сила на опън 14 9 и линия е прикрепена L група: N = 253 VPN P група: N = 146 VPN общо: N = 399 VPN общо: N = 399 VPN Фигура 4.4.42 14-те отговора на въпрос 5, които бяха споменати най-често (поне 7 пъти) в общата извадка (N = 511 VPN), в зависимост от предишното физическо възпитание. Разглежда се подпробата, състояща се от P и L групи (N = 399 VPN). Показват се само отговорите от 284 VPN. За кодирането на класовете за отговори вж. Таблица 4.4.3.

4.4 Резултати от основното проучване 155 Въпрос 15 Силови стрелки с привързано куче без отговор 0 1 2 3 4 χ² = 9.03 χ² = 14.05 5 6 χ² = 14.59 7 8 9 χ² = 8.73 10 11 12 Обобщени решения: L -Група: N = 253 VPN P-група: N = 146 VPN общо: N = 399 VPN общо: N = 399 VPN без отговор/други (решения № 0 и 12) формално правилни стрелки за сила (решения № 1, 6, 7 и 9) χ² = 36,04 само силови стрелки вляво (решения № 2, 3 и 4) χ² = 17,03 по-големи стрелки на сила вляво (решения № 5, 10 и 11) и решение № 8 χ² = 6, 00 Фигура 4.4.44 Отговорите на въпрос 15 в зависимост от физическото възпитание.

156 4 Емпирично изследване на техническата терминология на механиката Сравнение L-група: N = 253 VPN Въпрос 15 Силови стрели с привързано куче формално неправилни стрелки на сила и без отговор на формално правилни стрелки на сила Въпрос 5: Каква е причината, че каишката е опъната? 14-те причини, споменати най-често (най-малко 7 пъти в общата проба). 0 без отговор. 1 куче дърпа. 2 куче иска. (Намерение на Х.) 3 котка 4 1 и каишката е прикрепена 5 сила и контра сила 6 сила на кучето. 7 Куче прави нещо (с изключение на 1, 9) 8 1 и 2 9 Куче упражнява сила. 10 7 и линия е прикрепена 11 9 и 5 12 1 и 3 13 сила на опън 14 9 и линия е прикрепена Посоченият процент мащабиране се отнася до размерите на пробите, показани тук N = 157 VPN N = 253 VPN N = 96 VPN N = 253 VPN Фигура 4.4.45 Сравнение на най-честите (в рамките на общата извадка N = 511 VPN, споменато поне 7 пъти) отговори на въпрос 5 с резултатите от въпрос 15 за група L (N = 253 VPN). Показват се само отговорите от 184 VPN. За кодирането на класовете за отговори вж. Таблица 4.4.3.

4.4 Резултати от основното проучване 157 Сравнение на P-Group: N = 146 VPN Въпрос 15 Силови стрелки с привързани кучета, формално грешни стрелки на захранването и без официално отговорени правилни стрелки на мощност Въпрос 5: Каква е причината, че каишката е опъната? 14-те причини, споменати най-често (най-малко 7 пъти в общата проба). 0 без отговор. 1 куче дърпа. 2 куче иска. (Намерение на Х.) 3 котка 4 1 и каишката е прикрепена 5 сила и контра сила 6 сила на кучето. 7 Куче прави нещо (с изключение на 1, 9) 8 1 и 2 9 Куче упражнява сила. 10 7 и линия е прикрепена 11 9 и 5 12 1 и 3 13 сила на опън 14 9 и линия е прикрепена Посоченият процент мащабиране се отнася до размерите на пробите, показани тук N = 45 VPN N = 146 VPN N = 101 VPN N = 146 VPN Фигура 4.4.46 Сравнение на най-честите (в рамките на общата извадка N = 511 VPN, споменато поне 7 пъти) отговори на въпрос 5 с резултатите от въпрос 15 за група P (N = 146 VPN) Показват се само отговорите от 100 VPN. За кодирането на класовете за отговори вж. Таблица 4.4.3.

160 4 Емпирично изследване на техническата терминология на механика Въпрос 10 (част 1) Какво спонтанно ми идва на ум за Крафт? 1.), 2.), 3.) 50-те най-често (в общата извадка поне 5 пъти) споменати идеи. Обща проба: N = 511 VPN 5% 10% 15% енергийна сила, силна F = ma Нютонови мускули работни продукти/компания KRAFT мускулна сила движение сила е маса по ускорение физически силен човек Лоренц сила вектор гравитация маса сила гравитация тегло сила F = mg буква F центростремителна сила импулс Привличане спорт центробежна сила физически размер тегло на електроцентрала магнитна сила двигател F = m v²/r, F = m ω² r сила на тяга сила на противодействието Има различни видове. Импулсен ток. има едно направление усилие бодибилдинг паралелограм на сили F = p/t механична единица Нютон ускорение мощност физика F = mv гравитационна сила различни сили работа = сила по разстояния Фигура 4.4.48 50-те в общата проба (N = 511 VPN) най-често (поне 5 пъти) асоциации, споменати във въпрос 10 (част 1). Бяха посочени общо 431 различни асоциации. Той показва 530 споменавания от общо 1246.

4.4 Основни резултати от проучването 171 техните прогнози. Според проучване на Юнг учениците (до 11 клас) не разбират думата инерция като физически термин [JUNG81a]. Въпрос 16 (Част 1) Оценка на следните твърдения А: Ако дадена сила е действала известно време, тя се изразходва. няма отговор true χ² = 27.93 true Не мога да направя нищо с това χ² = 26.94 B: Няма движение без сила. няма отговор true χ² = 17.57 true χ² = 18.29 Не мога да направя нищо с това C: Тялото се движи само докато върху него действа сила. няма отговор true false χ² = 31.47 χ² = 53.26 Не мога да направя нищо с това χ² = 10.22 L група: N = 253 VPN P група: N = 146 VPN общо: N = 399 VPN общо: N = 399 VPN Фигура 4.4.54 Отговорите на въпрос 16 (част 1) в зависимост от физическото възпитание.

4.4 Основни резултати от проучването 173 Въпрос 16 (Част 2) Използване на определени глаголи във връзка с думата Kraft. почиваща билярдна топка. бягаща билярдна топка. може: няма отговор χ² = 4.17 χ² = 5.19 χ² = 4.90 χ² = 7.83 имат сила упражнения сила нито/нито. паркирана кола. приближаваща се кола. може: χ² = 4.83 няма отговор има сила упражнение сила нито/нито. спящ кон. Конски влекач. може: χ² = 6.52 χ² = 5.39 няма отговор имат сила упражнение сила нито/нито. опъната връв за дрехи. Куки между които sp. Каишката виси. може: χ² = 7.44 χ² = 7.37 χ² = 4.80 няма отговор имат сила упражнява сила както нито/нито χ² = 4.85 χ² = 4.85 L-група: N = 253 VPN P-група: N = 146 VPN общо: N = 399 VPN общо: N = 399 VPN Фигура 4.4.55 Отговорите на въпрос 16 (част 2) в зависимост от физическото възпитание.