Fortbildungen für Lehrer*innen

Fragen nach nachhaltiger Entwicklung und Energieversorgung referenzieren im Bundesland Mecklenburg-Vorpommern keine abstrakten Größen. Im Umkreis weniger Kilometer um Greifswald finden sich u. A. Ausgedehnte Windkraftanlagen, das Flüssiggasterminal Rügen, die Erdgaspipelines Nordstream 1/2 und das Zwischenlager Lubmin – mit der dazugehörigen Infrastruktur und Arbeitsplätzen. Gleichzeitig zeichnen sich Effekte des Klimawandels unmittelbar in der Landschaft ab, die touristisch stellenweise ebenso umfangreich erschlossen wie belastet ist. Dem Physikunterricht kommt bei der Ordnung und Bewertung der einzelnen Phänomene und Aspekte des Klimawandels eine zentrale Rolle zu, die schwer zu füllen ist. In dem Maße in dem eine nachhaltige gesellschaftliche Transformation mehr benötigt als die technokratische Umsetzung wissenschaftlicher Erkenntnisse, muss auch der Physikunterricht neben seiner aufklärenden Funktion politisch bildende Beiträge entwickeln. Damit diese Impulse von Lernenden konstruktiv aufgenommen werden können, dürfen sie diese nicht „überrumpeln“ – um mit den Worten des Beutelsbacher Konsens zu sprechen. Für die methodische Gestaltung bieten zudem Klimakoffer und Co mittlerweile eine ganze Reihe von methodischen Zugängen an, die sich erkunden und bewerten lassen. Darüber hinaus soll aber auch die Rolle der politischen Bildung im Physikunterrichts mit den Teilnehmenden erschlossen werden.

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Im ersten Teil werden die Grundlagen der Elektronik vermittelt, die nötig sind um mit dem Arduino zielgerichtet zu arbeiten. Den Teilnehmenden wird vermittelt, für welche Projekte der Einsatz von Arduinos im Unterricht geeignet ist. Die Programmierung und kleinste Beispiele werden direkt praktisch geübt an vorhandenen Laptops  (Universitätsausstattung) und einem Arduino Starter-Set, das auch für den Schuleinsatz geeignet ist.

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Teil Zwei der Fortbildung thematisiert die Nutzung des Arduino mit Sensoren zur digitalen Messwerterfassung und -übertragung. Dafür ist sind Kenntnisse der Elektronik und Programmierung notwendig, welche z. B. im ersten Teil der Fortbildung erworben werden können. Der Besuch von Teil 1 ist entsprechend empfohlen, aber für einschlägig vorerfahrene Lehrkräfte keine Notwendigkeit. In diesem praxisorientierten Anschlusskurs werden vorgeschlagene Beispielprojekte umgesetzt und/oder eigene Projektideen von den Teilnehmenden realisiert. Insbesondere werden auch für die Praxis notwendige Techniken der Fehleranalyse und -behebung eingeübt.

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Bei der universitären Ausbildung ist immer wieder zu beobachten: Elektronisches/technisches Grundwissen ist zunehmend seltener vorhanden. Der Amateurfunk als technisches Hobby bietet die Möglichkeit, Lernenden niederschwellig und anwendungsorientiert einen Zugang zur Elektrotechnik zu eröffnen. In diesem Kurs werden kurz rechtliche Hintergründe erläutert, u. A. notwendige Lizenzen für die Funkübertragung. Ablauf und Technik einer Funkübertragung im Amateurfunkbereich wird erläutert. Die Minimallösung CW-Funksender („Morsen“) und Empfängers wird besprochen und im Eigenbau realisiert.

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Die Notwendigkeit, auch im Physikunterricht gesellschaftliche Zieldimensionen wie Toleranz und eine demokratische Grundhaltung zu fördern ist in Mecklenburg-Vorpommern (wie in vielen Bundesländern) durch die Aufnahme in die Querschnittsziele des Bildungsplans Physik unterstrichen. Das zunehmende Erstarken rechtsextremer Kräfte motiviert Lehrkräfte zusätzlich, diese Themen anzugehen. Gleichzeitig stellt die Notwendigkeit, eine Beziehung zum Fach Physik herzustellen eine Herausforderung dar. Eine methodisch gut strukturierbare Gelegenheit bietet sich im Rahmen des Themenfeldes „Nature of Science“.

In einer methodischen Interpretation von Ledermans Mystery Tube wurde ein Planspiel entwickelt, das neben fachspezifischen Inhalten (Modellkompetenz, Theoriebildung usw.) auch sozial-gesellschaftlichen Einflüsse auf Forschung nachvollziehbar macht. Die weitere Aufnahme von Elementen des Rollenspiels ermöglicht es, den Einfluss gesellschaftlicher Rahmenbedingungen auf Forschung und Forscher:innen zu thematisieren (z. B. faschistischen Strukturen). Das Institut für Physik der Universität Greifswald selbst dient dabei als Ausgangspunkt der Erschließung: Direkt neben dem Eingang findet sich eine Plakette, die kritisch auf seinen ehemaligen Direktor, Johannes Starck, und seine Versuche bezugnimmt, für die Nazis in der DPG zu wirken, bezugnimmt, Von hier aus kann vorbereitend auf das Unterrichtsinstrument das notwendige Hintergrundwissen erschlossen werden.

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Quantenmechanik ist seit mindestens einem Jahrhundert eine gleichsam faszinierende wie schwierig zu vermittelnde physikalische Theorie. Der anspruchsvolle mathematische Formalismus, das Fehlen der Anbindung an Alltagserfahrungen, das kontraintuitive und teils nahezu paradoxe Wesen der Quantenmechanik stehen der Beschäftigung mit dem physikalischen Gehalt entgegen und führen häufig zum ausbleibenden „Aha!"-Effekt bei Lernenden und Lehrenden.
Die Fortbildung agiert im Spannungsfeld zwischen fachwissenschaftlichen Konzepten und deren außerwissenschaftlichen Vermittlung, zwischen fundamentaler physikalischer Theoriebildung und technologischer Anwendung. Drei Fragen werden in den Mittelpunkt gestellt: Was sind die physikalischen Grundlagen moderner Quantentechnologien? Wie und wie weit können quantenmechanische Konzepte ohne umfassende mathematische Formalisierung verstanden und vermittelt werden? Gelingt es, auch komplizierte, aber für moderne Quantentechnologien essentielle Konzepte, wie Verschränkung ("entanglement") so zu elementarisieren, dass ihre Behandlung im Schulunterricht möglich wird? Die Fortbildung hat das Ziel, im Austausch mit den teilnehmenden Lehrkräften praktische und pragmatische Antworten auf diese Fragen zu entwickeln.

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