Das Handbuch soll den Lehrerinnen und Lehrern als Hilfe zur Umsetzung der im Kernlehrplan für das Fach Physik in der gymnasialen Oberstufe benannten Kompetenzbeschreibungen im experimentellen Unterricht dienen. Es beschreibt 25 Experimente und deren Bezug zu den Kompetenz­beschreibungen im Lehrplan. 

Die Beschreibungen enthalten Hinweise auf das Experimentiermaterial, die Durchführung der Experimente und den Einsatz im Unterricht einschließlich verfügbaren Materials und zugehörigen Arbeitsblättern und Messdaten. Ergänzt werden die Beschreibungen durch fakultative Erweiterungen, die z.B. auch im Leistungskurs behandelt werden können, aber auch als Vorlage für Facharbeiten oder Projektarbeiten dienen können. Außerdem wird über Links auf ergänzende oder weiterführende Quellen im Netz verwiesen.

Nachstehend findet sich ein Überblick mit der Zuordnung der Experimente zu den Inhaltsfeldern des Lehrplans. Zugänge zu vorhandenen Materialien sind gekennzeichnet. Weitere Materialien werden später ergänzt.

Im fachlichen Rahmen der Zentralen Experimente zur Physik der gymnasialen Oberstufe (externer Link) bietet das Angebot Arbeitsmaterialien für digitale Lernumgebungen zur kognitiven Aktivierung von Schülerinnen und Schülern unter Berücksichtigung interaktiver Bildschirmexperimente, eigener häuslich durchführbarer Experimente, des Experimentierens in Modellen, der Auswertungen von Videos sowie des Arbeitens mit Simulationen.

Interaktives Bildschirmexperiment Sonnenspektrum: Verschieben Sie die Verdunklungsjalousie mit der Cursorhand

Interaktive Bildschirmexperimente (IBE) erweitern Lernumgebungen für den Physikunterricht durch interaktive digitale Repräsentationen von zuvor real durchgeführten Experimenten, die in gewissem Umfang virtuell bedient werden können.

Für die Schülerinnen und Schüler bieten die IBE vor allem die Möglichkeiten

• bei einem Einsatz im Unterricht eigenständig und aktiv experimentelle Fragestellungen zu bearbeiten,
• sich außerhalb des Unterrichts selbstständig vertiefend mit einem in der Regel real durchgeführten Experiment auseinanderzusetzen,
• gemäß ihren Interessen gegebenenfalls auch über den Unterricht hinausgehende Lernmöglichkeiten zu nutzen.

Ergänzend können sie (virtuell) Erfahrungen mit Experimentiermaterial sammeln, welches an der eigenen Schule nicht vorhanden oder für sie nicht zugänglich ist.

In einigen Fällen bieten IBE außerdem Ergänzungen und Modifikationen, z.B. verschiedene Anodenmaterialien bei einer Röntgenröhre. Die Bandbreite möglicher Lernaktivitäten geht deutlich über das hinaus, was mit Bildern oder Videos erreicht werden kann.

Ferner ermöglichen die IBE, dass Schülerinnen und Schüler während der Klausur- oder Abiturvorbereitung die Experimente aus dem voran gegangenen Unterricht noch einmal interaktiv durchführen und auswerten können.

Die IBE sind in eine digitale Lernumgebung eingebettet, die eine selbstständige Auseinandersetzung der Schülerinnen und Schüler mit den Experimenten ermöglicht. Zu jedem IBE gibt unterschiedlich anspruchsvolle Aufgaben, die an vielen Stellen durch abrufbare Tipps für einen binnendifferenzierenden Unterricht geeignet sind. Darüber hinaus gibt es zahlreiche Seiten, mit denen die Schülerinnen und Schüler sich die physikalischen Hintergründe zu den Experimenten und wichtige Zusammenhänge und Anwendungen erarbeiten können. Die vielfach zu findenden Exkurse bieten insbesondere interessierten Schülerinnen und Schülern Möglichkeiten, sich vertieft mit der Materie auseinander zu setzen.

Die IBE sowie die Arbeitsmaterialien wurden in Zusammenarbeit mit der QUA-LiS in der an der Freien Universität Berlin entwickelten tet.folio-Umgebung, einer interaktiven Lehr- und Lernplattform, erstellt.

• Die IBE und Arbeitsmaterialien können ohne Registrierung genutzt werden.
• Als registrierter tet.folio-User kann man zusätzlich seine eigenen Messergebnisse und Arbeitsergebnisse speichern.
• Weitere Informationen finden Sie auf den Einführungsseiten des tet.folio-Buchs.

Es ist geplant, in Zukunft weitere IBE zu entwickeln; einige sind bereits in Bearbeitung. Alle IBE und Arbeitsmaterialien sind online verfügbar, können aber bei Bedarf auch heruntergeladen und offline genutzt werden.

Aufgaben dieser Art lassen sich in kurzen formativen Tests nutzen, um ein konzeptionelles Verständnis der Schülerinnen und Schüler zu überprüfen und gegebenenfalls das Vorhandensein problematischer Vorstellungen zu identifizieren. Hilfreich ist dabei die Aufforderung, die Auswahl einer bestimmten Antwort auch zu begründen. Die Aufgaben lassen sich jedoch auch verwenden, um über Physik zu diskutieren und physikalisch zu argumentieren. Über die reine Funktion als Testaufgaben hinaus liefern sie dann auch genauere Informationen über Vorstellungen und Denken der Lernenden.

Das Inhaltsfeld Atom-, Kern- und Elementarteilchenphysik des Kernlehrplans von 2013 für die Oberstufe nimmt auch neuere physikalische Forschung in den Blick. Das vorliegende Skript enthält Materialien, die einem Leistungskurs Physik bei der Erarbeitung von Grundlagen der Elementarteilchenphysik zur Verfügung gestellt wurden. Ergänzt werden die Materialien durch didaktische Hinweise für Lehrpersonen. Außerdem werden einige Links auf Webseiten angegeben, die auch im Skript aufgeführt sind.

Die fundamentalen Kräfte der Natur Starke Kraft, Schwache Kraft und Elektromagnetische Kraft können als Wechselwirkungen über die Vermittlung virtueller Austauschteilchen beschrieben werden. Die vorliegenden drei Arbeitsblätter erläutern diese Modelle in ihren Grundzügen. Sie bieten außerdem Aufgaben und deren Lösungen an, die eine Auseinandersetzung mit den zugrundeliegenden Modellen ermöglichen.

Die vorliegende Präsentation kann in Unterrichtsvorhaben des Inhaltsfelds Atom-, Kern- und Elementarteilchen des Leistungskurses, aber auch zur Orientierung in Vorhaben des Grundkurs-Inhaltsfelds Strahlung und Materie eingesetzt werden. Sie wurde in wesentlichen Teilen von Prof. Landua am CERN entwickelt und durch G. Heinrichs, Mönchengladbach und C. Burisch, Essen, mit Blick auf den Kernlehrplan Physik der gymnasialen Oberstufe modifiziert. Besonders motivierend und interessant ist eine Auseinandersetzung mit der Präsentation natürlich, wenn der titelgebende Film Illuminati oder das dem Film zugrunde liegende gleichnamige Buch von Dan Brown bekannt sind.

Der Kernlehrplan Physik für die gymnasiale Oberstufe fokussiert im Grundkursbereich inhaltlich auf ausgewählte Elemente, die insgesamt einen Überblick über zentrale Konzepte und Methoden der Physik vermitteln und dabei auch neuere Sichtweisen in den Blick nehmen. Als Konsequenz ist eine klare Schwerpunktsetzung im Sinne eines exemplarischen Lernens gefordert, die Grenzen der klassischen Sachbereiche der Physik werden dabei teilweise auch überschritten.
In diesem Beitrag wird eine mögliche Vorgehensweise bezüglich des Inhaltsfelds Quantenobjekte vorgeschlagen. Dabei werden Hinweise gegeben, wie notwendige Inhalte aus verschieden Bereichen der Physik  in den gemeinsamen Kontext des Unterrichtsvorhabens gestellt werden können.

Dokumente im Zusammenhang mit dem Zentralabitur

Im Bereich 'Standardsicherung' des Bildungsportals NRW finden Sie

• Vorgaben für das Abitur
• Operatorenübersichten
• Hinweise zur Korrektur von Klausuren einschließlich Korrekturzeichen
• fachliche Hinweise einschließlich Aussagen zu Experimenten

Zum Bereich Standardsicherung im Bildungsportal