Physik

Physik an der Alten Landesschule

Allgemeine Ziele des Physikunterrichts

Das Unterrichtsfach Physik soll den Schülerinnen und Schülern grundlegende Kenntnisse und Fertigkeiten vermitteln, die sie befähigen sowohl natürliche Phänomene als auch technische Systeme und Anwendungen verstehen und beurteilen zu können. Bei der Auseinandersetzung mit den unterrichtlichen Inhalten lernen die Schülerinnen und Schüler zudem die typische Arbeitsweise der Naturwissenschaften kennen, die aus einem Wechselspiel von Experimenten und theoretisch-elementarisierender Modellbildung besteht.

Was ist Physik?

Unter den Naturwissenschaften ist die Physik insbesondere diejenige, die diese Phänomene mit möglichst wenigen, aber auch möglichst grundlegenden Gesetzmäßigkeiten erklären möchte. Die verschiedenen Teilgebiete, mit denen sich die Physik beschäftigt, erstrecken sich dabei von kleinsten Objekten wie Atomen, ihren Bestandteilen und den Wechselwirkungen zwischen ihnen bis hin zur Struktur des Universums und den Wechselwirkungen zwischen ganzen Galaxien. Egal ob auf mikroskopischer oder makroskopischer Ebene bedient sich die Physik bei der Beschreibung dieser Systeme einheitlicher Konzepte wie z.B. den Konzepten der Energie, der Kräfte, der Felder u.a. Die Erkenntnis, dass die verschiedenen Themengebiete der Physik (Optik, Akustik, Magnetismus, Elektrizität, Mechanik, Atom-, Kern- und Quantenphysik) mit ihren vielfältigen Phänomenen und Effekten allesamt mit wenigen Gesetzmäßigkeiten beschrieben und erklärt werden können sowie zudem untereinander enge verwandtschaftliche Beziehungen aufweisen, soll die Schülerinnen und Schüler ein modernes Weltbild entwickeln lassen, das sie außerdem zu einem verantwortungsbewussten Handeln gegenüber Umwelt und Gesellschaft befähigt. 

Wozu braucht man Physik?

Sucht man die Physiker in unserer Gesellschaft, so fällt auf, dass die „Physik [in der Berufswelt] keine eigene Branche“ hat. Während nur vergleichsweise wenige Physiker in der Forschung an den Universitäten oder in den Entwicklungsabteilungen der Industrie arbeiten, sind viele Physiker in völlig anderen Berufsfeldern anzutreffen. Sie arbeiten in Banken und Versicherungen, in Anwaltskanzleien und Softwarefirmen, in Optik- und Halbleiterfirmen, in Unternehmensberatungen, in der Auto- und Energiebranche und vielen weiteren Gebieten. Dabei gelten sie als „Allzweckwaffe“, weil sie die typische physikalische Denkweise, die in der systematischen Analyse und Lösung eines Problems besteht, auch auf neue Probleme anwenden können. Bedenkt man die enorme Bandbreite an Themen, mit denen sich die Physik beschäftigt, wird klar, dass man bei der Beschäftigung mit Physik eine solche Denkweise quasi notwendigerweise entwickeln muss. Die vielseitigen Berufsfelder, in denen Physiker anzutreffen sind, sind aber auch auf die Natur der Physik als Grundlagenwissenschaft zurückzuführen. Als solche liefert die Physik mit ihren Methoden und Erkenntnissen das Handwerkszeug für die Ingenieurswissenschaften, auf denen unsere technologisch orientierte Industrie basiert. Damit kommt der Physik auch eine extrem hohe Relevanz für unseren Alltag zu. All die technischen Geräte, die wir tagtäglich nutzen, aber beispielsweise auch die medizinischen Untersuchungsmethoden wären ohne die Physik nicht denkbar. 

Wie spiegelt sich dies im Physikunterricht wider?

Für den Unterricht eröffnen sich damit vielfältige Möglichkeiten, um die zu behandelnden Inhalte in für die Schülerinnen und Schüler sinnstiftenden Kontexten aus ihrer Alltagswelt zu  thematisieren. Dabei müssen die Themen altersgemäß elementarisiert und didaktisch aufgearbeitet sowie ggf. didaktisch reduziert werden. Im Zentrum des Unterrichts steht dabei immer das Experiment. 

Ausstattung der Fachräume

Um durchgängig Schülerexperimente zu ermöglichen, wurde im Zuge der Renovierung der Physikräume im Jahr 2010 konsequent ein auf Schülerexperimente ausgerichtetes Raumkonzept umgesetzt. So wurde der ehemalige Hörsaal aufgegeben und zu einem weiteren Multifunktionsraum mit Schülerexperimentiertischen umgebaut, sodass nun alle Räume über dieselbe Ausstattung verfügen. Insbesondere verfügt seit dem Jahr 2012 jeder Raum über Schülerexperimentierkästen der Firma Mekruphy zu den Themen Mechanik, Elektrik, Optik, Wärmlehre, Akustik und Wellen, mit denen die Schülerinnen und Schüler an jedem der acht Experimentiertische in Kleingruppen zeitgleich dieselben Experimente durchführen können. Neben diesen Schülerexperimenten können mit den Mitteln der gut ausgestatteten Physiksammlung
auch Demonstrationsexperimente auf dem Lehrerpult vorgeführt und ggf. über den Beamer für die Schülerinnen und Schüler visualisiert werden. Die Ausstattung der Räume wird durch Laptop, Internetzugang, Tafel, DVD- und Videoplayer vervollständigt, wodurch eine flexible Verknüpfung von Experiment, Theorie und Simulation ermöglicht wird.

Physikunterricht in den verschiedenen Jahrgangsstufen

In der Sekundarstufe I wird Physik an der Alten Landesschule ab Klasse 7 durchgängig zweistündig unterrichtet. Dabei liegt der Schwerpunkt des Unterrichts zunächst auf dem Kennenlernen der Phänomene, um die Neugierde der Schülerinnen und Schüler zu wecken, sowie auf dem Erlernen der Methodik zur Datengewinnung und Reproduzierbarkeit. Im weiteren Verlauf der Sekundarstufe I werden dann zunächst die Modellbildung und später auch die Mathematisierung behutsam nach und nach vertieft. 

Die Stoffabfolge orientiert sich dabei am Lehrplan sowie an den hier zu findenden Ergänzungen, die den Vorgaben des Kerncurriculums entsprechen. Pro Schuljahr wird in jeder Jahrgangsstufe der Sekundarstufe I eine schriftliche Lernkontrolle geschrieben. Interessierten Schülerinnen und Schülern wird darüber hinaus im Rahmen der Physik AG die Möglichkeit geboten, sich intensiver mit physikalischen Problemen zu beschäftigen und ihre fachlichen Fähigkeiten und Fertigkeiten zu verfeinern. 

In der Einführungsphase haben die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit einen in der Regel klassenübergreifenden Kurs im Fach Physik zu wählen, dessen Inhalt die Newton'sche Mechanik ist. Im Rahmen der Dynamik und Kinematik werden die Kenntnisse der Schülerinnen und Schüler, die diese bereits in der Sekundarstufe I erworben haben, aufgegriffen und systematisch vertieft und mathematisiert. Die verschiedensten Bewegungsabläufe werden hier mit Hilfe von Diagrammen und Gleichungen, die die Schülerinnen und Schüler auf Grundlage der drei Newton'schen Gesetze sowie der Erhaltungssätze für Energie und (Dreh-)Impuls aufstellen, beschrieben. Dabei erwerben und verfeinern die Schülerinnen und Schüler die Kompetenzen, die sie für eine erfolgreiche Mitarbeit in den Physikkursen der Qualifikationsphase benötigen.

In der Qualifikationsphase wird Physik als dreistündiger Grundkurs oder fünfstündiger Leistungskurs unterrichtet. Dabei kommen regelmäßig ein Leistungskurs und zwei oder drei Grundkurse zustande. Die zunächst behandelten Themen Elektrostatik, Elektrodynamik und Elektromagnetismus ermöglichen zusammen mit dem später behandelten Thema „Schwingungen und Wellen“ die Beschreibung von Effekten der Atom- und Quantenphysik. Somit setzen sich die Schülerinnen und Schüler nun auch mit Themen der modernen Physik auseinander, die entscheidenden Einfluss auf das Entstehen unseres modernen Weltbildes haben.

Neben zahlreichen Schülerexperimentierkästen kommen in der Qualifikationsphase auch die in den letzten Jahren als Ersatz neu beschafften Materialien zu den zentralen Demonstrationsversuchen u.a. zum Photoeffekt, Franck-Hertz-Versuch usw. zum Einsatz. Das computergestützte Messinterface "Cassy" sowie fünf Pocket-Cassys ermöglichen in Verbindung mit Schülerlaptops auch hier intensive experimentelle Tätigkeiten der Schülerinnen und Schüler mit direkter Auswertung am PC.

Außerunterrichtliche Physikaktivitäten

Erste Kontakte mit physikalischen Fragestellungen können Schülerinnen und Schüler der Klassen 5 und 6 bereits in der NaWi-AG sammeln. Hier wird experimentiert, experimentiert und experimentiert. Dadurch gelingt eine Hinführung zur Arbeitsweise der Naturwissenschaften und ein Wecken von Interesse, denn die dort angebotenen Versuche führen häufig zu Ergebnissen, die die Schülerinnen und Schüler nicht erwartet hätten... Man merkt somit, dass sich das Erforschen dieser Phänomene lohnt.

Ab Klasse 7 besteht die Möglichkeit, an der AG "Jugend forscht" teilzunehmen. Im Rahmen dieser AG arbeiten Schülerinnen und Schüler an selbst ausgewählten Problemstellung, die zunächst experimentell analysiert werden, um dann im zweiten Schritt eine praktische Umsetzung zur Lösung des jeweiligen Problems zu erarbeiten. Hier wird zudem auf die Dokumentation der eigenen Arbeit Wert gelegt. Eine Teilnahme am gleichnamigen Wettbewerb ist grundsätzlich möglich, sofern dies von den Schülerinnen und Schülern gewünscht wird.

Interessierte Schülerinnen und Schüler der Oberstufe nehmen regelmäßig an der Physik Olympiade teil. Außerdem bietet die Astro AG den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit, sich mit Themen der Astronomie zu beschäftigen, wofür zwei Teleskope zur
Verfügung stehen.

Der Blick über den schulischen Tellerrand wird den Schülerinnen und Schülern alljährlich
durch den Besuch des „Tags der Technik“ in Kassel, durch die Teilnahme an den „Hochschulerkundungstagen“ in Marburg sowie durch den Besuch des Schülerexperimentierlabors XLAB in Göttingen ermöglicht. 

Förderer des Physikunterrichts

Bei der Anschaffung von Unterrichtsmaterialien und der Durchführung von Exkursionen wird die Fachschaft Physik finanziell durch die Marschner-Stiftung sowie durch den Förderverein der Alten Landesschule unterstützt. Dafür sei an dieser Stelle herzlich gedankt!


Die Fachschaft Physik der Alten Landesschule Korbach

 

Links in der Übersicht:
Lehrpläne
Ergänzungen zum Lehrplan
Kerncurriculum
Handreichungen
Abiturerlass
Operatorenliste
Physik AG
Astro-AG
Förderverein
Marschner Stiftung