Erstellung eines Unterrichtskonzepts zur Behandlung der Quantenmechanik in der Oberstufe unter Berücksichtigung der Bildungsstandards und Lehrpläne

Abstract

Bezugnehmend auf die aktuellen Entwicklungen in der Quantenphysik wurden die Bildungsstandards im Fach Physik für die allgemeine Hochschulreife hinsichtlich der Vermittlung eines ganzheitlichen quantenmechanischen Weltbilds angepasst. Die vorliegende Arbeit liefert einen auf den saarländischen Lehrplan abgestimmten Vorschlag für die Umsetzung der Bildungsstandards in der Quantenphysik. Auf Basis von bildungswissenschaftlichen und fachdidaktischen Theorien wird ein multimediales Lehr-Lern-Konzept vorgestellt, welches das Ziel hat, verbreiteten Vorstellungsschwierigkeiten vorzubeugen. Es beinhaltet zu den verpflichtenden sowie fakultativen Inhalten jeweils eine Sachanalyse sowie eine didaktische Analyse als Hintergrundinformation für die Lehrperson. Experimente werden mit Hilfe von Simulationen durchgeführt, um klassische Analogien und damit verbundene Fehlvorstellungen zu vermeiden. Die erstellten Lernumgebungen sind auf die Notation und die Vorgaben des saarländischen Lehrplans angepasst und nehmen Bezug auf didaktische Prinzipien sowie verbreitete Vorstellungsschwierigkeiten. Die Version für die Lehrperson beinhaltet zusätzlich QR-Codes zu Hilfestellungen, der Lösung und einer Lernerfolgskontrolle sowie zu jeder Aufgabe eine Zuordnung der angesprochenen Kompetenzen und des Anforderungsniveaus.

With reference to current developments in quantum physics, the educational standards in physics for the general university entrance qualification have been adapted with regard to the teaching of a holistic quantum mechanical view of the world. The present work provides a proposal for the implementation of the educational standards in quantum physics that is tailored to the Saarland curriculum. On the basis of educational science and subject didactic theories, a multimedia teaching-learning concept is presented which aims to prevent widespread conception difficulties. It includes a subject analysis for the compulsory and optional content as well as a didactic analysis as background information for the teacher. Experiments are carried out with the help of simulations in order to avoid classic analogies and the associated misconceptions. The learning environments created are adapted to the notation and specifications of the Saarland curriculum and refer to didactic principles and common conception difficulties. The version for the teacher also contains QR codes for help, the solution and a learning success check as well as an assignment of the skills addressed and the requirement level for each task.