Physik-Didaktiker aus Münster entwickeln Lehrmaterial zu Quantenphänomenen

Physik-Didaktiker der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster haben allgemein verständliche Visualisierungen von quantenphysikalischen Wellenmodellen entwickelt. Die Materialien richten sich an Schülerinnen und Schüler der Oberstufe sowie an naturwissenschaftlich Interessierte und haben zum Ziel, ein quantenmechanisch fundiertes Atommodell zum selbstverständlichen Bestandteil des Schulunterrichts werden zu lassen.

Der Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft präsentiert das Forschungsprojekt „Quantenspiegelungen“ nun auf seinem Videoportal „SciViews“. Wer auf http://beta.quantenspiegelungen.de an einer begleitenden Umfrage teilnimmt, erhält kostenfreien Zugang zum gesamten Online-Angebot des Projekts. Für Umfrageteilnehmer sind zudem Preise ausgeschrieben, unter anderem der Besuch am Set von „Phil's Physics“, dem bekannten Kanal des Wissenschafts-Youtubers Philip Häusser.

Am Institut für Didaktik der Physik der WWU Münster entstanden unter der Leitung von Prof. Dr. Stefan Heusler und dem Designer Michael Tewiele 100 Filmminuten Lehrmaterial, begleitet von erläuternden Texten. „Es ist schwierig, das quantenmechanische Atommodell zu vermitteln, weil es mathematisch zu komplex für den Schulunterricht ist.

Wir haben die Quantenphysik durch aufwendige Visualisierungen anschaulich gemacht und auf diejenigen Kernideen reduziert, die für ein grundlegendes Verständnis des Aufbaus des Periodensystems der Elemente wichtig sind“, unterstreicht Stefan Heusler.

Bislang ist das Wissen vieler Menschen über die Welt der Atome häufig geprägt von stark vereinfachenden Konzeptionen wie dem Bohr'schen Atommodell und dem klassischen Teilchenmodell. Um moderne Quantentechnologien zu verstehen, sind diese Modelle nicht ausreichend, da Welleneigenschaften nicht berücksichtigt werden.

Die Anwendungen der Quantentechnologien reichen vom Laser über die Magnetresonanztomografie bis hin zu Verschlüsselungsverfahren und dem Quanteninternet. „Mit unseren Visualisierungen lassen sich diese Technologien fachlich angemessen modellieren“, sagt Stefan Heusler. „Aber was brauchen Schüler, um eine neue Modellierung anzunehmen, die so grundlegend verschieden ist vom Bohr‘schen Atommodell?“ Die begleitende Umfrage zum Online-Lehrgang ist ein Teil des Forschungsprojekts, das sich dieser Fragestellung annähern will.

„Quantenspiegelungen“ wird von der Hans-Riegel-Stiftung gefördert und ist eine Fortsetzung des Projekts „Quantendimensionen“ (Sciencemotion und Klett-Verlag 2010), einer von Stefan Heusler und seinem Team vor allem für Oberstufenschüler entwickelten DVD zur Quantenoptik.

Kontakt:

Prof. Dr. Stefan Heusler
Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Institut für Didaktik der Physik
Tel.: +49 251 / 83 39 387
E-Mail: stefan.heusler@uni-muenster.de

http://beta.quantenspiegelungen.de Projekt „Quantenspiegelungen“
http://www.spektrum.de/video Videoportal „SciViews“