Physik

Ein Jahrhundert - Sommer kommt … Droht die Klima-Katastrophe? … Unfall im Kernkraftwerk! … Ist die Energiewende möglich? … Ist Handystrahlung gefährlich? Um solche und ähnliche Themen geht es im Fach Physik.
Jeden Tag gibt es Schlagzeilen zu Themen aus Natur und Technik, die Begeistern oder Angst hervorrufen. Bestimmte überaus populäre Fernsehsendungen überbieten sich mit der Darstellung naturwissenschaftlicher Phänomene. 

 

Die Schulphysik soll vor diesem Hintergrund die wissenschaftliche Basis  vermitteln, die es unseren Schülern ermöglicht, Verständnis für naturwissenschaftliche Fragen und Zusammenhänge zu entwickeln und sich eine eigene Meinung zu den vermeintlich klaren Antworten zu bilden.

 

Natürlich stehen im Unterricht zunächst etwas schlichtere, aber gleichwohl interessante Fragen auf dem Programm: Wie funktioniert eine Klingel oder eine Alarmanlage? Woher kommt der Regenbogen? Wie kommt eine Nachricht aus dem Internet in mein Handy?

 

 

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Schüler der Klasse 8 bei einem Experiment zum zweiseitigen Hebel ...

 

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                    ... und der anschließenden Auswertung in der Gruppe.

 

Vorstellung der Fachgruppe

 

Die Schüler am Gymnasium Harsefeld profitieren im Fach Physik von einer optimalen Ausstattung. Neueste Materialien für spannende Demonstrationsversuche ermöglichen einen anschaulichen Unterricht. Mit den Schülerexperimentierkästen, die für alle Jahrgangsstufen vorhanden sind, können die Schüler selbständig in 2er Gruppen experimentieren, so dass eine intensive Auseinandersetzung mit den Inhalten und Methoden des Faches ermöglicht wird.

 

Das Gleiche gilt für die Durchführung experimentell orientierter Langzeitaufgaben und Seminararbeiten. So gibt es an unserer Schule im Bereich des Seminarfaches einen so genannten MINT-Kurs, in dem an speziellen naturwissenschaftlichen Themen gearbeitet wird. 

 

Ebenso selbstverständlich ist eine moderne Medienausstattung. Alle Fachräume verfügen über einen Beamer und Internetzugänge. Abgerundet wird das im Jahr 2012 durch eine Nachrüstung mit interaktiven Boards und entsprechendem Zubehör für dann neu zu entwickelnde Möglichkeiten der Unterrichtsgestaltung. 

 

Im Treppenhaus des naturwissenschaftlichen Traktes ist ein Foucault-Pendel fest installiert und steht insbesondere Arbeitsgemeinschaften zur Verfügung. Ein Highlight an jedem Tag der offenen Tür. Auch Besucher von anderen Schulen haben sich dies bereits vorführen lassen.

 

Die Zusammenarbeit unter den Kollegen und Kolleginnen ist durch eine offene Gesprächskultur gekennzeichnet, die z. B. die Anpassung des Arbeitsplans an die Vorgaben des Kerncurriculums in sachgerechter Weise möglich machte. Allerdings liegt die Verantwortung für die Umsetzung des Lehrplans weiterhin in der Hand jedes Unterrichtenden, doch ist die Bereitschaft zum Gespräch über Unterrichtserfahrungen und der Austausch von Unterrichtsmaterial oder Klausuraufgaben gängige Praxis. Es ist mittelfristig vorgesehen, neben den üblichen Lehr- und Lernmedien eine elektronische Sammlung von selbst erprobten Arbeitsblättern und Lernkontrollen, die jedem Unterrichtenden zugänglich ist, anzulegen. Dieses Vorgehen ist in Anbetracht der hohen Stundenkontingente und der ständig wachsenden Klassengrößen zur Einarbeitung der jungen Kolleginnen und Kollegen nötiger denn je.

Die Fachgruppe hat sich laufend durch entsprechende Fortbildungsmaßnahmen über den neuesten Stand der didaktischen und methodischen Standards informiert und dies bei der Organisation der schuleigenen Curricula berücksichtigt. Einzelne Kollegen haben  immer wieder die Gelegenheit genutzt, an regionalen Fortbildungen in Zusammenarbeit mit den ortsansässigen Nachbargymnasien teilzunehmen und somit auch über den schulischen Rahmen hinweg für einen Erfahrungsaustausch zu sorgen. Dazu gehört zum Beispiel auch die regelmäßige Teilnahme von Fachkollegen an der MNU - Tagung in Bremerhaven, auf der von erfahrenden Didaktikern und auch den Lehrmittelverlagen viele interessante neue Ideen und Impulse für die unterrichtliche Arbeit gegeben werden. Schließlich geht die zu vermittelnde naturwissenschaftliche Bildung in einem modernen Physikunterricht über das reine Fachwissen hinaus und bezieht vielfältige Kompetenzen mit ein.

 

Oberstes Ziel und Qualitätsmerkmal bleibt für uns, die Schüler so gut auf ein Studium im MINT-Bereich vorzubereiten, dass sie nicht scheitern werden und damit die beklagenswert hohe Studienabbrecherquote erhöhen.

 

Erfreulicherweise wird das Fach Physik in der Oberstufe gut angenommen, was für uns Bestätigung und Ansporn zugleich ist. Nach zwei Parallelkursen auf erhöhtem Niveau im Doppelabiturjahrgang können wir jetzt in den danach folgenden Jahrgängen je einen Kurs auf erhöhtem Niveau und einen Kurs auf grundlegendem Niveau anbieten. Diese guten Zahlen für die nächsten Jahre zu erhalten ist eine große Herausforderung, der sich die Fachschaft gerne stellt. 

Wolfgang Ehlers

 

 KMK Bildungsstandards Physik (PDF)

 

 

 

Das Fach Physik am Gymnasium Harsefeld

 

Schon in der Sekundarstufe 1 wird an ausgewählten Beispielen aus den Bereichen Optik, Mechanik, Elektrik, Energie und Kernphysik ein bestimmtes Grundwissen vermittelt, dass dem Einzelnen einen Schlüssel zur Aufklärung vieler Fragen in die Hand gibt. Dazu gehört weiterhin das Erlernen physikalischer Vorgehensweisen und  das Sammeln von Erfahrungen im Umgang mit Experimenten. Schließlich ist die Physik eine „Erfahrungswissenschaft“: Aus Beobachtungen ergeben sich Fragen, die beantwortet werden können, indem man entsprechende Experimente durchführt. Es zeigt sich, dass Naturvorgänge nach Gesetzen ablaufen. Zum besseren Verständnis entwickelt man dann Bilder und Modelle von der Natur.

 

Galilei formulierte: „Das Gesetz der Natur ist in der Sprache der Mathematik geschrieben. Wenn wir es verstehen wollen, müssen wir uns nur dieser Sprache bedienen.“ Dies gilt auch für uns; in der Sekundarstufe1 allerdings wird der Gebrauch der Mathematik auf ein geringeres Maß beschränkt, denn die Phänomene und ihre Erforschung stehen im Vordergrund. Eine altersgemäße Gestaltung des Unterrichtes ist dabei selbstverständlich. Sie mündet ein in eine angemessene Vorbereitung auf die Abiturprüfungen. Die Partnerschaft mit der TU Harburg bietet den Schülern neben den umliegenden Möglichkeiten in Buxtehude und Stade eine ausgezeichnete Möglichkeit, in einer anerkannt hochklassigen Bildungsanstalt „zu schnuppern“ und die Welt der Wissenschaft näher kennenzulernen.

Die Physik liefert als selbständige Wissenschaft entscheidende Grundlagen für die anderen Naturwissenschaften sowie für Technik und Medizin. Diese haben uns viele Erleichterungen gebracht, schaffen neue Lebensbedingungen, können aber auch zu einer Gefährdung unseres Daseins führen. Dem Bereich Energie und Umwelt wird deshalb im Unterricht eine besondere Rolle zugewiesen. Anhand von Daten der im Herbst 2011 gerade neu aufgebauten schuleigenen Solaranlage auf dem Dach des naturwissenschaftlichen Gebäudetraktes bietet sich fortan die Gelegenheit, selbst direkte Erkenntnisse zu gewinnen und umzusetzen.

 

Wir hoffen, durch unseren Unterricht das Verantwortungsbewusstseins der Schüler für den Umgang mit Technik und für die Gestaltung unserer Zukunft zu fördern und Beiträge zur Persönlichkeitsbildung, insbesondere auch der Kritikfähigkeit, zu leisten.

 

 

Die Jahrgänge 5 und 6

Der Physikunterricht beginnt am Gymnasium Harsefeld in Klasse 6 und wird in der Regel ein Jahr durchgehend unterrichtet. In diesem Jahrgang geht es zunächst darum, dass Experimentieren als Methode kennenzulernen und einen ersten Einblick in das Fach Physik zu erhalten. Anhand vieler kleiner, interessanter Experimente werden alltagsnahe Phänomene beobachtet, beschrieben und schließlich erklärt.  Die Themenbausteine sind: 

 

  -Magnetismus

  

  -Einfache Stromkreise

  

  -An Phänomenen orientierte Optik

 

 

 

Jahrgänge 7 und 8

In diesen Jahrgängen wird grundlegendes physikalisches Wissen erlernt. Zentrale Fragen sind: Was ist  elektrische Ladung? Was versteht man unter elektrischem Strom und nach welchen Gesetzen funktioniert eigentlich ein Stromkreis? Welche Energieformen gibt es und wo spielen sie eine Rolle? Wie beschreibt man einen Bewegungsablauf? Was sind Masse, Trägheit und Erdanziehungskraft? 

Zu den Versuchen werden Protokolle erstellt und allmählich auch erste richtige Messreihen aufgenommen. Diese werden durch Graphen veranschaulicht und bei deren Auswertung einfache mathematische Zusammenhänge  („Formeln“) erarbeitet, mit deren Hilfe dann Berechnungen, z.B. von Stromstärken, Geschwindigkeiten oder Kräften, durchgeführt werden können.  Die Themen lauten: 

 

  -Energie (qualitativ)

  

  -Elektrizität

  

  -Kraft, Masse und Bewegung

  

 

 

 

Jahrgang 9

Im 9. Jahrgang lernen die Schülerinnen und Schüler gesellschaftlich relevante Themen kennen, wobei sich an vielen Stellen Verknüpfungen zum Fach Chemie ergeben. So werden z.B. die Stoffeigenschaften von Halbleitern und deren technische Anwendungen in Computern, Handys, Hitzemeldern, LEDs, … erarbeitet. Die Beschäftigung mit der Wärmelehre stellt einen weiteren wichtigen Baustein naturwissenschaftlicher Grundbildung dar.  Das Thema Atom- und Kernphysik vermittelt einerseits die Zusammensetzung unserer Welt aus Atomen und erarbeitet deren inneren Aufbau und andererseits im Themenbereich Radioaktivität die – gerade in der heutigen Zeit unabdingbaren – Kenntnisse zur Bewertung energiepolitischer Themen.  Zudem werden hiermit wichtige Grundlagen für die Arbeit in Physik in der Oberstufe gelegt. Auf der methodischen Seite werden die experimentellen Fertigkeiten weiter ausgebaut und die Beschreibung der Zusammenhänge wird zunehmend quantifiziert. Konkret lauten die Themen: 

 

  -Halbleiter

  

  -Energie (quantitativ) / Wärmelehre

  

  -Atom- und Kernphysik (Radioaktivität)

  

 

Jahrgang 10 (Einführungs-Phase)

Aufbauend auf den in den Jahrgängen 6 -9 erworbenen inhaltlichen und methodischen Kenntnissen werden diese gezielt erweitert und vertieft. Dadurch  soll vor allem auf die Arbeitsweisen in der gymnasialen Oberstufe (Q-Phase) vorbereitet werden. Zentrale Fragen hierbei sind: Durch welche Methoden können geradlinige und kreisförmige Bewegungsabläufe möglichst genau gemessen und sinnvoll dargestellt werden? Wie kann mit Hilfe mathematischer Methoden aus Versuchsergebnissen auf eine in der Praxis anwendbare Formel geschlossen werden. Welches sind die von Newton formulierten, grundlegenden Gesetzmäßigkeiten, auf denen die gesamte Mechanik beruht. Die Themen sind: 

 

  -Kinematik / Bewegungsgesetze

  

  -Dynamik  / Newtonsche Gesetze

  

  -Kreisbewegungen

 

 

 

Oberstufe (Qualifikations-Phase)

Die Arbeit in der Oberstufe ist durch ein Kerncurriculum verbindlich vorgeschrieben. In der Qualifikationsphase werden die in der Mittelstufe erarbeiteten Themen auf höherem Niveau aufgegriffen und physikalische Begriffe präzisiert. 

 

 Kerncurriculum Physik (PDF)

 

Der Unterricht findet in jeweils 4-stündigen Kursen auf erhöhtem Anforderungsniveau (früher: Leistungskurs) als auch auf grundlegendem Niveau (früher: Grundkurs) statt. Neu ist, dass die Wochenstundenzahl gleich ist.

 

Eine genaue Übersicht ist im Kerncurriculum Physik S.31-41 nachzulesen.

Im ersten Semester steht der Begriff des „Feldes“ im Vordergrund. Hier werden die Begriffe elektrisches und magnetisches Feld genauer untersucht. Es werden Methoden der Erkenntnisgewinnung erlernt und geübt. Insbesondere stehen hier die Fragen nach der Definition der Stärke eines elektrischen bzw. magnetischen Feldes im Vordergrund. 

 

Wellen stehen im zweiten Semester im Mittelpunkt. Insbesondere Licht oder Schall als Welle werden hier genau untersucht (Interferenzphänomene). 

 

Beim Thema „Quanten“ untersuchen wir die Frage, ob Licht tatsächlich Wellencharakter hat oder doch auch anders interpretiert werden kann. Grundlage sind Spektralanalysen. Sind Elektronen in Wirklichkeit „kleine Kügelchen“ oder zeigen sie doch andere Eigenschaften („Materiewellen“) ?

 

Im dritten Semester geht es neben der modernen Quantenmechanik um die Atomphysik und um Schlüsselexperimente zur Struktur und den Aufbau der Materie.

 

Das vierte Semester bereitet intensiv auf das Abitur vor. Auch radioaktive Strahlung (spätestens seit 2011 wieder ein wichtiges Thema) wird hier noch einmal ausführlich im Zusammenhang mit der Kernphysik behandelt. Alle Themen der Vorsemester werden wieder aufgegriffen und gefestigt. 

 

Die Abiturprüfung selbst findet nach genauen Terminvorgaben aus dem Kultusministerium als zentrale Prüfung statt. Das bedeutet, dass zunächst die schriftlichen Prüfungen an landesweit einheitlichen Terminen stattfinden. Das ist in der Regel nach den Osterferien der Fall. Kurz danach folgen dann die mündlichen Prüfungen. Die Schüler müssen insbesondere die in Prüfungsfragen üblichen Operatoren kennen. 

 

 

 Operatoren im Fach Physik (PDF)

 


Als Maßstab für die Prüfungsinhalte und Prüfungsabläufe sind für uns die für jedes Fach bundeseinheitlich festgelegten „Einheitlichen Prüfungsanforderungen“ (EPAs) zu beachten.


 

 EPAs Physik (PDF)