Ein zentrales Anliegen unserer Forschung ist es, Vorlesungsmaterialien speziell für Lehramtsstudierende zu erstellen. Teile dieser Materialien eignen sich auch für aktive Lehrkräfte zur Wiederholung oder Einarbeitung. Unser Kanon soll sich dabei besonders mit schulrelevanten Themen, wie Klimaphysik, Astrophysik und Grundlagen der Quantenphysik beschäftigen, die in der klassischen universitären Ausbildung für Fachphysiker nicht die Bedeutung haben, die sie in einem Lehramtsstudium haben sollten. Die Materialien werden im Wilhelm und Else Heraeus-Projekt erstellt und hier auf der Webseite veröffentlicht.
In diesem Projekt untersuchen wir Alltags- und Fehlvorstellungen zur Physik und insbesondere zur Quantenphysik. Durch das große Interesse der Öffentlichkeit an Quantencomputern und ähnlichen Themen gibt es viele populärwissenchaftliche Darstellungen. Gleichzeitig ist es oft schwierig, die fundamentalen Konzepte der Quantentheorie auf verständliche Art zu vermitteln, da die Phänomene oft nicht der Alltagserfahrung entsprechen. Wir untersuchen solche Versuche hinsichtlich der verwendeten Metaphern und erforschen inwieweit die Darstellungen die Wesenszüge der Quantenphysik abdecken.
In diesem Projekt haben wir die überarbeitete Fassung des Bildungsplans Baden-Württembergs mit dem Bildungsplan der Republik Korea verglichen. In Südkorea wird die Quantenphysik deutlich stärker in Verbindung mit Technologien, wie dem Laser, aber auch Quantencomputern gelehrt. Die neu überarbeitete Fassung des Baden-Württemberger Bildungsplans bezieht sich hingegen stärker auf Grundkonzepte, wie die Verschränkung, Lokalität oder Realität.
Web-Applets können kostenlos als Analogexperimente für die Quantenphysik eingesetzt werden. Ein Web-Applet zu einem Quantum Penny Flip Spiel findet sich unter: www.quantumpennyflip.com
Die Quantenphysik ist etablierter Inhalt der Gymnasialen Oberstufe, der in den letzten Jahren durch die neuen KMK-Standards ausgebaut wurde. Bisher gibt es allerdings wenige (Schüler-)Experimente für den Unterricht zur Quantenmechanik. Das Projekt Open3 Quantum der Universität Münster erforscht die Nutzung von 3D-gedruckten Low-Cost Analogexperimenten zu diesem Zweck. Wir untersuchen den Einsatz dieser Experimente und erstellen Materialien für sie.
Lehramtsstudierende wählen ihr Studium mit einer klaren Berufsperspektive. Daher sollte ein Physiklehramtsstudium so gestaltet sein, dass es bestmöglich auf den Beruf der Physiklehrkraft vorbereitet. Wir erforschen, wie ein Physiklehramtsstudium aufgebaut werden kann, um die spätere Schultätigkeit ideal vorzubereiten. Welche physikalischen Konzepte und Inhalte müssen verstanden werden und wie viel Mathematik, Laborpraktika oder Programmierkenntnisse benötigen zukünftige Physiklehrkräfte. Nach einer Befragung der Physikfachbereiche und der Physiklehramtsstudierende, erheben wir aktuell die Perspektive der aktuellen Physiklehrkräfte auf ihr vergangenes Studium mit Blick auf den jetzigen Beruf.
Wir erforschen den Einsatz von Spielen im Physikunterricht. Konkret erarbeiten wir dafür eine Quantenversion des Spiels „Sciddle – The Science Riddle“ gemeinsam mit Dennis Rätzel und Matthias Zimmermann. Durch das Spiel werden Schülerinnen und Schüler spielerisch an Begriffe der Quantenmechanik herangeführt. Diese Arbeit wird unterstützt von der Deutschen Physikalischen Gesellschaft und finanziell ermöglicht von der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung.
