Low-cost Schülerexperimente zur Quantentechnologie

DPG-Lehrerfortbildung

Wissenschaftliche Leitung:
Prof. Dr. Markus Gregor (FH Münster), Prof. Dr. Stefan Heusler (Universität Münster), Dr. Alexander Pusch (Universität Münster)

im Physikzentrum Bad Honnef
26. bis 29. November 2023

gefördert von

 

 

 

Der Physikunterricht in der Sekundarstufe II ist durch Schlüsselexperimente geprägt. Aufgrund der komplexeren und meist auch teureren experimentellen Aufbauten können - anders als in der Sekundarstufe I - oftmals allerdings nur Demonstrationsexperimente bzw. Animationen, Simulationen und Videos anstelle von Schülerexperimenten eingesetzt werden. Für die Lernenden geht so aber ein Teil der Erfahrungen verloren, die in einem selbst durchgeführten Experiment gesammelt werden können. Das Zuschauen beschränkt die Erfahrungen auf optische und akustische Eindrücke aus der Zuschauerperspektive. Haptische Rückmeldung und Eindrücke über das nötige Feingefühl während experimenteller Handlungen, etwa bei der Justage (moderner) Wellen- und Quantenoptischer Experimente, werden so kaum vermittelt.

Zentrales Element der Fortbildung sind ausgedehnte Workshopphasen, in denen neue Low-Cost-Schülerexperimente (auf Basis von 3D-Druck und Microcontrollern) zur Wellen- und Quantenoptik in Theorie und Praxis vorgestellt werden. Die Experimente reichen von Interferometrie, über Modellexperimente zur Quantenkryptografie, bis hin zu spinabhängigen optischen Anregungen von Farbzentren im Diamanten. Flankierende Vorträge zeigen die aktuelle Bedeutung und Anwendungen der Experimente, insbesondere im Kontext von Quantencomputing, Quantenkommunikation und Quantensensorik. Alle in dieser Fortbildung gezeigten Experimente sind für den direkten Einsatz im Schulunterricht konzipiert worden.

Ablauf: Der Kurs beginnt am Sonntag mit einem gemeinsamen Abendessen um 18:30 Uhr, und endet nach einem Mittagessen 12:30 - ca. 14:00 Uhr am Mittwoch.

⇒ Programm

Information zur DPG-Mitgliedschaft finden Sie hier. DPG Kurse sind auch für Nichtmitglieder offen.

Zusätzlicher Fortbildungstag zum Bau eines 3D-gedruckten low-cost Michelson Interferometers

Am Donnerstag den 30.11. gibt es für die Teilnehmerinnen und Teilnehmer der Fortbildung die Möglichkeit, im Rahmen eines ganztägigen Workshops jeweils ein Experimentierset zum Michelson-Interferometer herzustellen (s. Abbildung). Das Set mit 3D-gedruckten Teilen und Low-Cost-Komponenten eignet sich als Basis für die auf der vorherigen Fortbildung vorgestellten Experimente der Workshops. Das Experimentierset darf behalten werden und kann direkt im eigenen Schulunterricht eingesetzt werden. Sämtliche hierfür benötigten Materialien werden freundlicherweise von der Joachim-Hertz-Stiftung finanziert. Weitere Experimentiersets, z.B. für Schülerexperimente, können bei Interesse selbst kostengünstig hergestellt werden.

Die Teilnehmer/innenzahl für diesen Fortbildungstag ist begrenzt und daher ist eine verbindliche Anmeldung für den zusätzlichen Fortbildungstag beim Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster () erforderlich! Materialkosten für den Workshop fallen nicht an, die zusätzliche Übernachtung wird über das Physikzentrum abgerechnet.