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)
  • Struktur der Materie (Atommodelle, eindimensionaler Potentialtopf)

Ablauf:

  • Vortrag (Thomas Filk) zu den quantentheoretischen Grundlagen der Quanteninformation
  • Diskussion (Tino Kornhaß und Thomas Filk) zu den bis Frühjahr 2022 bekannten Neuerungen im Rahmenlehrplan und die Umsetzung der Lernziele in der Schule
  • Workshop (Nils Haverkamp) zu „Quantenexperimente aus dem 3D-Drucker: Bezahlbare Möglichkeiten für Schulexperimente zur Quanteninformation“.
  • Vortrag (Andreas Woitzik) zum Thema „Quanteninformation als Teilgebiet der Physik und Informatik“; eine Vorstellung von Unterrichtseinheiten zur Quanteninformation im Physik- und Informatikunterricht.

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.

 

 

Clara Fuchs ist Referendarin für Mathematik und Physik am Hans-Thoma-Gymnasium in Lörrach. Zuvor studierte sie den Master of Education an der Universität Freiburg.

 

Dr. Tino Kornhaß hat an der Uni Freiburg in theoretischer Physik promoviert und ist seit 2001 Lehrer am Geschwister Scholl Gymnasium in Waldkirch. Er unterrichtet Mathematik, Physik, IMP und Elektronikmodule in Kooperation mit der Firma Sick. Seit 2006 ist er als Fachberater am RP FR in den Bereichen Fortbildung, Bildungsplangestaltung und in Abiturkommissionen tätig. Er interessiert sich besonders für die Schnittstellen zwischen Schule, Hochschule und Ausbildung und blickt mittlerweile auf ein reiches Erfahrungsfeld mit ehemaligen Schüler*innen zurück.

Rahmendaten

Veranstaltungsart:

einteilige Präsenz-Lehrkräfte-Fortbildung

Zugang:

Falls noch relevant: zur Anwendung kommt die zum Veranstaltungstermin gültige Corona-Verordnung

Termin:

Durchgang 1: Di, 24.05.2022, 9:00 bis 17:00 Uhr

Durchgang 2: Mi, 25.05.2022, 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

Referenten:

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

Kontakt:

organisatorisch: Kontaktformular lfb-online

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

Veranstaltet von:

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

Unterstützt von:

der Deutschen Physikalischen Gesellschaft und der Heraeus-Stiftung durch das fobi-Ф Programm

Anmeldung via LFB-Online

Anmeldeschluss: Mi, 27.04.2022

Zur Anmeldung für Durchgang 1