Quantenphysik in der neuen Kursstufe

Bild: Andreas Woitzik und Thomas Filk

Aufgrund der Beschlüsse der Kultusministerkonferenz wird derzeit der 2016 in Kraft getretene Rahmenlehrplan für die Sekundarstufe II an der gymnasialen Oberstufe in Baden-Württemberg überarbeitet. In der Kursstufe soll im Leistungsfach Physik unter anderem der Quantentheorie, insbesondere den Grundlagen und der Quanteninformatik, ein größeres Gewicht im Unterricht beigemessen werden.

In der klassischen Ausbildung vieler Lehrer*innen gehörten diese Themen aber nicht zu den Inhalten der Quantentheorievorlesung. Viele grundlegende Begriffe, allen voran das wichtige Konzept der Verschränkung und die damit verbundenen Verletzungen der Bell’schen Ungleichungen, Realisierungen von Quantencomputern, Quantenkryptographie etc. sind daher oft nur oberflächlich oder gar nicht bekannt.

Demgegenüber steht eine zunehmende mediale Präsenz dieser Konzepte, die auch bei Schüler*innen für ein wachsendes Interesse an diesen Themen führt. Hier sollten Lehrkräfte in der Lage sein, Schülerfragen kompetent beantworten zu können und Fehlvorstellungen entgegenzuwirken.

Die Fortbildung ist ganztägig angelegt mit vier Blöcken, je zwei vormittags und zwei nachmittags.

Inhalte:

  • Modellbildung und Beschreibung von Quantenobjekten (Photon, Elektron)
  • Doppelspaltexperiment (Delayed-choice-Variante)
  • Messbare Eigenschaften von Quantenobjekten und zusammengesetzter Systeme (Realität, Lokalität, Verschränkung)

Ablauf:

  • Vortrag zu den quantentheoretischen Grundlagen der Quanteninformation
  • Diskussion zu den bekannten Neuerungen im Rahmenlehrplan und die Umsetzung der Lernziele in der Schule
  • Anwedungsorientierter Workshop-Teil
  • Vorstellung einer Unterrichtseinheit zur Quanteninformation

Ziele:

Die teilnehmenden Lehrkräfte...

  • kennen die Grundkonzepte der Quanteninformation und können auf Schülerfragen kompetent antworten
  • sind über den neuesten Stand zu den geplanten Änderungen im Rahmenlehrplan informiert
  • kennen Beispiele für Schulexperimente zur Quanteninformation

Referenten:

Prof. Dr. Thomas Filk ist Dozent am Physikalischen Institut der Universität Freiburg. Seit mehreren Jahren organisiert er das Studium und hält spezielle Vorlesungen für Lehramtsstudierende. Er steht in engem Kontakt mit Lehrkräften, der PH und dem staatlichen Seminar für Didaktik und Lehrerbildung. Er beschäftigt sich seit vielen Jahren mit der Philosophie der Physik und der Wissenschaftstheorie zur Physik. Ein besonderes Anliegen ist ihm die Didaktik der Quantentheorie.

 

Andreas Woitzik promoviert zur Quantenzustandskontrolle am Lehrstuhl für Quantenoptik und -statistik der Universität Freiburg. Zuvor studierte er Mathematik, Physik und Informatik auf Gymnasiallehramt in Freiburg, Edinburgh und Zürich.

 

Dr. Dominik Schomas studierte Mathematik und Physik auf Lehramt an der Universität in Freiburg. Nach seiner Promotion zu laserinduzierten Helium Nanoplasmen ist er als Lasertechniker in der Gruppe von Giuseppe Sansone tätig. Er kennt sich darüber mit 3D-Druckern aus und führt in die 3D-gedruckten low-cost-Experimente zur Quantenphysik ein.

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Rahmendaten

Veranstaltungsart:

einteilige Präsenzlehrkräftefortbildung

Termin:

Di, 28.03.2023, 9:00 bis 17:00 Uhr

Ort:

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Physikalisches Institut
Hermann-Herder-Str. 3
79104 Freiburg im Breisgau

Adressat*innen:

Lehrkräfte für Physik (Sek II)

Schulart:

Gymnasium  und Gemeinschaftsschule (Sek II)

Teilnahmebeitrag:

kostenfrei

Referent*innen:

(apl.) Prof. Dr. Thomas Filk, Andreas Woitzik und Dr. Dominik Schomas, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

Kontakt:

organisatorisch: Kontaktformular lfb-online

inhaltlich: andreas.woitzik(atnospam)physik.uni-freiburg.de

Veranstaltet von:

Physikalischen Institut der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg in Kooperation mit dem Zentrum für Schulqualität und Lehrerbildung (ZSL) Regionalstelle Freiburg Freiburg im Breisgau und im Rahmen der School of Education FACE der Albert-Ludwigs-Universität, der Pädagogischen Hochschule und der Hochschule für Musik Freiburg

Anmeldung via LFB-Online

Lehrgangsnummer: PGXD2, Anmeldeschluss: 14.02.2023

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