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Bedeutung des Fachs Physik im Rahmen der gymnasialen Allgemeinbildung

Im Physikunterricht ergeben sich häufig fächerübergreifende Fragestellungen. Dabei bieten sich vor allem Verbindungen zu den anderen naturwissenschaftlichen Fächern an. In der Unterstufe wird dies im Fach Natur und Technik deutlich, das vor allem im Schwerpunkt Naturwissenschaftliches Arbeiten in Jahrgangsstufe 5 und  im Schwerpunkt Physik in Jahrgangsstufe 7 viele physikalische Inhalte und Methoden enthält.

Die wichtige Verbindung zur Mathematik ist dadurch gegeben, dass die quantitative Beschreibung physikalischer Phänomene durch die Sprache der Mathematik erfolgt. Im Physikunterricht der Mittelstufe darf  jedoch die mathematische Behandlung physikalischer Sachverhalte nicht im Vordergrund stehen. Bei der Durchführung und Auswertung von Experimenten und bei der Modellbildung sind Computer sinnvolle Hilfsmittel. Deshalb ist eine enge Zusammen­arbeit mit der Informatik sinnvoll.

Viele gesellschaftlich relevante Themen, wie der Umweltschutz  und die Sicherung der Energieversorgung, betreffen mehrere Fächer und legen eine interdisziplinärer Behandlung nahe. Historische und philosophische Aspekte zur physikalischen Erkenntnisgewinnung machen die Verbindung zu den geistes­wissenschaftlichen Fächern deutlich.

Zur präzisen Beschreibung von Naturvorgängen sind der sichere Umgang mit der deutschen Sprache und der Fachterminologie erforderlich. Da sich Englisch weltweit als die Kommunikationssprache für Naturwissenschaftler und Ingenieure etabliert hat, sollen Schüler Erfahrungen mit englischsprachigen Fachtexten und -filmen zur Physik sammeln.

Zielsetzungen des Fachs Physik

In der Physik werden Naturphänomene sowie der Aufbau und die Eigenschaften der Materie modellhaft beschrieben. Das Wechselspiel von Modellbildung und experimentellen Untersuchungen ist kennzeichnend für die physikalische Forschung. Als Grundlage technischer Entwicklungen in Medizin, Arbeitswelt, Ökologie, Kommunikation usw. beeinflussen physikalische Erkenntnisse und Vorgehensweisen maßgeblich viele Bereiche des Lebens.

Grundlegende Ergebnisse der physikalischen Forschung bilden die Basis für den Physikunterricht. Die Darstellung der Inhalte im Unterricht erfolgt auf altersgerechten Abstraktionsebenen, von der qualitativen Beschreibung der Phänomene bis hin zur abstrakten mathematischen Formulierung der Modelle.

Experimentellen Schülerübungen kommt eine besondere Bedeutung zu. Zum einen werden manuelle Fähigkeiten gefördert, andererseits ermöglicht das Selbsterfahren andere Wege des Lernens.

Der Physikunterricht hat die Aufgabe, den Schülern durch Vermittlung natur­wissen­schaftlicher Grundkenntnisse einen Einblick in die hochtechnisierte Welt zu geben, in der sie aufwachsen.

Besuch des MIND-Centers

Die Schülerinnen und Schüler der Klasse 9c besuchten ein Lehr-Lern-Labor am MIND-Center der Universität Würzburg. In einem physikalischen Labor konnten sie in Kleingruppen selbständig experimentieren und wurden dabei von Lehramts-Studierenden betreut. In vier Stationen beschäftigten sie sich mit Themen aus dem Bereich des Elektromagnetismus. Beim Versuch „Freefall Tower“ wurde die Bewegung eines fallenden Magnetrings gefilmt und digital aufbereitet. In einem „Escape Room“ mussten passende Windungsverhältnisse bei Transformatorschaltungen herausgefunden werden, um sich aus dem Raum zu befreien. Beim Experiment „Vogelschuss“ wurde der Thomsonsche Ringversuch durchgeführt, bei dem mit einem Stromstoß durch einen Elektromagneten ein Aluminiumring senkrecht nach oben geschossen wird, um einen Papiervogel abzuschießen. Mit der Ladestation einer elektrischen Zahnbürste konnte das Prinzip des kontaktlosen (induktiven) Ladens eines Akkus untersucht werden.

Physik zum Anfassen

von Schülern für Schüler

Am Gymnasium Veitshöchheim beschäftigte sich das P-Seminar mit dem Leitfach Physik mit der Konzeption und dem Bau physikalischer Demonstrationsexperimente. Es sollten dabei anschauliche, eindrucksvolle, aber auch möglichst robuste Versuchsaufbauten aus unterschiedlichen Bereichen der Physik hergestellt werden, die im Schulhaus aufgestellt werden und somit interessierten Schülern ständig oder zumindest zeitweise zugänglich sind. Inspiriert durch den Besuch des Technik-Museums „Experiminta“ in Frankfurt und des „Turms der Sinne“ in Nürnberg  gingen die Schüler mit Enthusiasmus ans Werk. Nachdem die Planungsphase abgeschlossen war, konnte mit Unterstützung von Sponsoren mit der Fertigung der Objekte begonnen werden. Die Mädchen standen dabei stets „ihren Mann“, wenn es darum ging, mit Sägen, Schraubenziehern und Bohrern Hand anzulegen.

Exponate bzw. Experimente: 

• Riesiger Hebel
• Chaos-Pendel
• Rotierendes Bezugssystem
• Bewegungs-Sehen
• Strömungswiderstand
• Federpendel
• Optische Illusion
• Windrad 

Bei einer Präsentation im Schulhaus führten die Schülerinnen und Schüler dem Publikum ihre Experimente vor und wurden mit Beifall, Bewunderung und Interesse belohnt. In zukünftigen Seminaren soll dieses Projekt fortgesetzt werden und dazu beitragen, durch Anschaulichkeit und Anwendungsbezug Begeisterung für das Fach Physik zu schaffen, zumal Physik die Grundlage aller Ingenieurberufe ist....und Ingenieure werden händeringend gesucht !