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In diesem Buch wird die Modellierungstheorie von David Hestenes und ihre Anwendung im Physikunterricht untersucht. Die Modellierungstheorie geht davon aus, dass Menschen mentale Modelle erstellen, um ihre Interaktionen mit der realen Welt zu planen und zu steuern. Mentale Modelle, die aus Alltagserfahrungen entstehen, sind jedoch im Allgemeinen nicht mit den konzeptionellen Modellen der Schule vereinbar. Daher wird argumentiert, dass das grundlegende Problem beim Lernen und Verstehen in den Naturwissenschaften und der Mathematik darin besteht, die mentalen Modelle mit den konzeptionellen Modellen zu koordinieren. Auf der Grundlage der empirischen Ergebnisse kann man zu dem Schluss kommen, dass die Modellierungstheorie wichtige Auswirkungen auf den Unterricht hat, insbesondere auf die Organisation von Fachinhalten anhand allgemeiner Modelle, auf die Verwendung verschiedener Darstellungen zur Kommunikation von Gedanken und Handlungen und auf die Förderung von Diskussionen und Debatten zwischen Schülergruppen. Es wurde jedoch festgestellt, dass ihre Anwendung einige Herausforderungen mit sich bringt, insbesondere bei der Auswahl von Problemen, die modelliert werden können, und bei der Durchführung von Untersuchungen.