Der herkömmliche Physikunterricht der Mittelstufe zeigt nur eine geringe Wirksamkeit; er verändert die Alltagsvorstellungen der Schüler insbesondere in der Mechanik kaum. Es gibt allerdings Belege dafür, dass dies zu einem erheblichen Teil auf die bisher verwendete Sachstruktur zurückzuführen ist. So scheint der traditionelle Ansatz, zuerst eindimensionale Bewegungen zu analysieren, eher lernhinderlich zu wirken. Vorliegende Studien zeigen, dass Unterrichtskonzepte, die u.a. eine veränderte Sachstruktur nutzen, die von zweidimensionalen Aspekten ausgeht, deutlich größere Lernerfolge bewirken.

Mit der Einführung des G8 wurde in Bayern der wesentliche Anteil des Mechanikunterrichtes von der 11. Klasse in die 7. Klasse verlegt. In einer Kooperation des Lehrstuhls für Didaktik der Physik der LMU München mit Dr. Wilhelm von der Universität Würzburg wird dafür ein Konzept entwickelt und dessen Wirksamkeit untersucht. In diesem Konzept werden von Anfang an zweidimensionale Bewegungen betrachtet. Dabei wird in einem Zeitintervall Dt die Geschwindigkeitsänderung/Zusatzgeschwindigkeit betrachtet, die eine geeignete Elementarisierung der Beschleunigung ist. Die Kraft soll dann dynamisch über zweidimensionale Stoßvorgänge eingeführt werden. Das zweite newtonsche Gesetz tritt also zunächst in der Form auf. Wichtig ist, dass die Größen mit Pfeilen dargestellt werden. An Software wird neben einem Simulationsprogramm die Videoanalysesoftware „measure Dynamics“ verwendet.

In der vergleichenden Untersuchung wird der Lernerfolg sowie nicht kognitive Merkmale von Probanden aus jeweils 14 Treatment- wie Kontrollklassen im Prä-Post-Follow-Up-Design erhoben. Zur Minimierung des Einflusses der Lehrpersonen wird dabei folgendes Untersuchungsdesign gewählt: Im Schuljahr 2007/08 findet die Datenerhebung in Kontrollklassen statt (zwischen Osterferien und Sommerferien). Deren Lehrpersonen werden im darauf folgenden Schuljahr 2008/09 im Einsatz der neuen Sachstruktur geschult und unterrichten diese Struktur zur gleichen Jahreszeit in Treatmentklassen. Jede Lehrperson unterrichtet dadurch im Untersuchungszeitraum zweimal in einer siebten Klasse.

Eine weitere Gruppe von Lehrern soll die dafür erarbeiteten Lehrermaterialien sowie das extra dafür geschriebene Schülerbuch testen. Dazu unterrichten diese Lehrkräfte bereits von den Sommerferien 2008 an nach dem neuen Konzept.