Prof. Dr. Stefan Heusler

Professur für Didaktik der Physik (Prof. Heusler)
Prof. Dr. Stefan Heusler

Wilhelm-Klemm-Str. 10, room R 724
48149 Münster

T: +49 251 83-39387

Research Foci
  • Modellbildung und multiple Repräsentationen in moderner Physik
  • Konzeptverständnis Quantenphysik
  • Einsatz digitale Technologien in der Lehre
  • Climate and sustainability
CV

Academic Education

Habilitation in Physics Education (Münster University)
Doctorate (University of Duisburg-Essen, Research Group of Prof. Fritz Haake)
Physics studies in Heidelberg (Diploma 1997)
Research student at Kyoto university (Research Groups of Prof. Maskawa and Prof. Kugo)

Positions

Professor for Physics Education (Münster University)
wiss. Mitarbeiter am Institut für Didaktik der Physik an der Westfälischen Universität Münster.
Fellow at the Academy of Media Arts Cologne
Research assistant at the University of Tokyo (Research Group of Prof. Nagaosa)
Teaching

Publications

  • , , , and . . “Nachhaltig Tanken. Eine Lerneinheit zur Elektromobilität mit digitalen Messmethoden.Naturwissenschaften im Unterricht Physik 2/26 (212): 1315.
  • , , , and . . “A 3D-printed modular kit for low-cost wave optic experiments in education.” Preprint. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education 22. doi: 10.29333/ejmste/18983.

  • , , , , , , , , , , , , , , , and . “Mobile learning in the classroom – Should students bring mobile devices for learning, or should these be provided by schools?Education and Information Technologies 30 (7): 94639496. doi: 10.1007/s10639-024-13213-w.
  • , , , and . . “Low-cost ODMR experiments with nitrogen-vacancycenters in diamonds: a didactical approach to theory and experiment.EPJ Quantum Technology 12 (27): 119. doi: 10.1140/epjqt/s40507-025-00326-5.
  • , , and . . “How many lives does Schrödinger's cat have?” Preprint. Physics Education 60. doi: 10.48550/arXiv.2412.05104.
  • , , and . . “Potential Pitfalls in Visual Models of Tipping Points -- And How to Fix Them.Physics Education 7 (3) 3. doi: 10.63562/2577-8439.1113.
  • . . “Potential Pitfalls in Visual Models of Tipping Points - And How to Fix Them.” Preprint. Northeast Journal of Complex Systems 7 (3). doi: 10.63562/2577-8439.1113.
  • . . “Eine kurze Geschichte der physikalischen Klimaforschung.” in Handbuch Klimabildung, edited by Höttecke, Dietmar; Heinicke, Susanne; Martens, Helge; Nehring, Andreas; Rabe, Thorid. Münster: Springer VS. doi: 10.1007/978-3-658-48374-6_4.
  • . . “Ryushibutsurigaku no ittai nani ga fushigi nano ka?” Preprint. Review of High Pressure Science and Technology/Koatsuryoku No Kagaku To Gijutsu 95 (9): 753756.
  • . . “Didaktik der Quantenphysik. Moderne Quantentechnologien bieten einen neuen Zugang für den Physikunterricht.” Preprint. Physik Journal 24 (12): 3033.

  • , , , , , , , , and . . “Analyzing the Effective Use of Augmented Reality Glasses in University Physics Laboratory Courses for the Example Topic of Optical Polarization.Journal of Science Education and Technology 33: 668685. doi: 10.1007/s10956-024-10112-0.
  • , , , , , , , , , , , , , , and . . “Effects of student-owned and provided mobile devices on mathematical modeling competence: investigating interaction effects with problematic smartphone use and fear of missing out.Frontiers in Education 9 1167114. doi: 10.3389/feduc.2024.1167114.
  • . . “Modelling assisted tunneling on the Bloch sphere using the Quantum Composer.European Journal of Physics 45 (2). doi: 10.1088/1361-6404/ad139a.
  • . . “Aber was kann man damit anfangen? Unterrichtsideen und Materialien für eine auf die Energiewende bezogene Berufsorientierung im Physikunterricht.Naturwissenschaften im Unterricht Physik 35 (201/202): 9093.
  • . . “Empirical insights into the effects of research-based teaching strategies in quantum education.Physical Review. Physics Education Research 20. doi: 10.1103/PhysRevPhysEducRes.20.020601.
  • . . “A framework for curriculum transformation in quantum information science and technology education.European Journal of Physics 45 (6). doi: 10.1088/1361-6404/ad7e60.

  • , , and . . “Modulare Low-Cost Experimente zur Wellen- und Quantenoptik.PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung 2023: 14.
  • , , , and . . “Low-Cost Schülerexperimente zur Wellenoptik. Ein modulares 3D-gedrucktes Experimentierset.Der mathematisch-naturwissenschaftliche Unterricht 05: 413420.
  • , , and . . “Everything can be magnetized: simulating diamagnetic and paramagnetic response of everyday materials in magnetic balance experiments.Physics Education 58 (2). doi: 10.1088/1361-6552/acad58.
  • . . “The impact of an interactive visualization and simulation tool on learning quantum physics: Results of an eye-tracking study.Physics Education 58. doi: 10.48550/arXiv.2302.06286.
  • . . “Modular low-cost 3D printed Setup for Experiments with NV centers in Diamond.European Journal of Physics 44. doi: 10.1088/1361-6404/acbe7c.
  • , , , , and . . “Smartphone Usage in Science Education: A Systematic Literature Review.Education Sciences 13 (4): 345. doi: 10.3390/educsci13040345.
  • , , , , , , , , and . . “Seeing the unseen – enhancing and evaluating undergraduate polarization experiments with interactive Mixed-Reality technology.European Journal of Physics 44 (6): 065701. doi: 10.1088/1361-6404/acf0a7.
  • , , , , , , , , , and . . “Teaching Quantum Optics and Quantum Cryptography with Augmented Reality Enhanced Experiments.” in Q 23 Optomechanics I & Optovibronics , edited by DPG. Hannover: Deutsche Physikalische Gesellschaft.
  • . . “The Quantum Curriculum Transformation Framework for the development of Quantum Information Science and Technology Education.Physics Education 58 (6). doi: 10.48550/arXiv.2308.10371.
  • Heusler, Stefan; Schwellenbach, Gregor; Tewiele, Michael, ed. . U1 x U2 x U3: QuantumVisions Münster: SCIENCeMOTION.
  • . . “Quantentechnologien unterrichten? Schulische Zugänge mit den Wesenszügen der Quantenphysik und didaktische Potenziale.Naturwissenschaften im Unterricht Physik 34 (198): 26.
  • . . “Was ist so besonders an Superpositionen? Von Überlagungen in der klassischen Wellenlehre zu Superpositionen in der Quantenphysik.Naturwissenschaften im Unterricht Physik 34 (198): 811.
  • , , and . . “Quantenoptik mit modularen Schülerexperimenten. Low-Cost-Experimente mit dem 3-D-Drucker zur Anwendungsbeispielen von Quantentechnologien.Naturwissenschaften im Unterricht Physik 34 (198): 2126.
  • . . “Erklärvideos zur Quantenverschränkung. Ein Unterrichtskonzept mit Erklärvideos und Hinweise zu ihrer Auswahl.Naturwissenschaften im Unterricht Physik 34 (198): 3437.
  • . . “Digitaler Werkzeugkasten für den Quantenphysikunterricht.Naturwissenschaften im Unterricht Physik 34 (198): 3839.

  • , , , , , and . . “Raumkrümmung zum Anfassen – Sektormodelle aus dem 3D-Drucker.Physik und Didaktik in Schule und Hochschule 1 (21).
  • , , and . . “Modeling in nuclear physics: a visual approach to the limitations of the semi-empirical mass formula.European Journal of Physics 43 (3): 18. doi: 10.1088/1361-6404/ac4d7c.
  • , , , and . . “A simple modular kit for various wave optic experiments using 3D printed cubes for education.Physics Education 2022 (57): 113. doi: 10.1088/1361-6552/ac4106.
  • , , , and . . “Visualisieren – eine Kunst des Sichtbarmachens. Visualisierungen für das Lehren und Lernen von Physik nutzen.Naturwissenschaften im Unterricht Physik 33: 26.
  • , and . . “Visualisieren als Kulturgut.Naturwissenschaften im Unterricht Physik 33 (188): 89.
  • , , and . . “Kontiguität im Kontext handlungsorientierter Lernumgebungen. Ergebnisse einer Vergleichsstudie.” in Unsicherheit als Element von naturwissenschaftlichen Bildungsprozessen, edited by Sebastian Habig and Helena van Vorst. Nürnberg: Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik.
  • , , , , , , , , , , , , , , , and . . “BYOD vs pool: Effects on competence development and cognitive load.” in Proceedings of the Twelfth Congress of the European Research Society in Mathematics Education (CERME12), Vol.12 of CERME Proceedings Series, edited by Jeremy Hodgen, Eirini Geraniou, Giorgio Bolondi and Federica Ferretti. Bozen-Bolzano, Italy: Selbstverlag / Eigenverlag.
  • . . “Aspects of entropy in classical and in quantum physics.Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 55 (40). doi: 10.1088/1751-8121/ac8f74.
  • . . “Schüler- oder schuleigene Smartphones im Physikunterricht?” in Unsicherheit als Element von naturwissenschaftsbezogenen Bildungsprozessen, edited by Sebastian Habig and Helena van Vorst. Nürnberg: Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik.
  • , , , , , , and . . “Exploration wichtiger ästhetischer Qualitäten der Wissenschaftsillustration am Beispiel von MR- AR- und Web3DApplikationen zur Präsentation von Experimenten in der Quantenphysik.” contribution to the DPG-Frühjahrstagung, virtuell
  • , , , , , , , , and . . “Die Rolle räumlicher Kontiguität beim Lernen am Experiment.” in DD 3 Neue / digitale Medien – Konzeption, edited by DPG. Heidelberg: Deutsche Physikalische Gesellschaft.
  • , , , , , , , , and . . “Technische Entwicklung eines Augmented-Reality-Experiments zu polarisationsverschränkten Photonenpaaren.” in DD 17 Neue / digitale Medien – AR, edited by DPG. Heidelberg: Deutsche Physikalische Gesellschaft.
  • , , , , , , , , , and . . “Exploration wichtiger ästhetischer Qualitäten der Wissenschaftsillustration am Beispiel von MR- AR- und Web3D-Applikationen zur Präsentation von Experimenten in der Quantenphysik.” contributed to the DPG Springmeeting 2022, Heidelberg.
  • , , , , , and . . “Physics competitions in the time of a pandemic: 3D printing as a new approach to the quantitative investigation of cartesian divers at home.European Journal of Physics 2022 (43/1): 113. doi: 10.1088/1361-6404/ac3a12.

  • , , , , and . . “Real-time data acquisition using Arduino and phyphox: measuring the electrical power of solar panels in contexts of exposure to light in physics classroom.Physics Education 56: 113. doi: 10.1088/1361-6552/abe993.
  • , , and . . “The Topological Origin of Quantum Randomness.Symmetry 13 (4). doi: 10.3390/sym13040581.
  • , , , , , and . . “Eigene Smartphones im MINT-Unterricht – Gelingensbedingungen.” in Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?, edited by Habig S.. Essen: Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik.
  • , , , and . . “Workbooks zum Klimawandel Methodisch vielfältige Materialien mit digitalen Ergänzungen für die Sekundarstufe I und II.Naturwissenschaften im Unterricht Physik 183/184: 3336.
  • , , , and . . “Digitale Medien und Experimente - Perspektiven aus der Schulpraxis.” in Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?, edited by Sebastian Habig. Essen: Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik.
  • . . “Quantentechnologien im Lehrplan. Welche Rolle sollten aktuelle Anwendungen der Quantenphysik in der Schule spielen?Physik Journal 20: 8689.
  • , , , , , , , and . . “Physikalische Modelle erfahrbar machen - Mixed Reality im Praktikum.” in PhyDid B, edited by Johannes Grebe-Ellis and Helmuth Grötzebauch. Berlin.

  • , , , , and . . “smart for science - Gelingensbedingungen für den Einsatz schülereigener Smartphones im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht.” in PhyDid-B - Didaktik der Physik – DPG-Frühjahrstagung, 2020, edited by H. Grötzebauch. Berlin.
  • , and . . “3D-Druck im Physikunterricht.Physik Journal 19: 4244.
  • , , , , , , , and . . “MiReQu – Mixed Reality Lernumgebungen zur Förderung fachlicher Kompetenzentwicklung in den Quantentechnologien.” in PhyDid B, edited by Johannes Grebe-Ellis and Helmuth Grötzebauch. Berlin.
  • . . “Themenheft "Digitale Bildung".Naturwissenschaften im Unterricht Physik 179.
  • , , and . . “A Knot Theoretic Extension of the Bloch Sphere Representation for Qubits in Hilbert Space and Its Application to Contextuality and Many-Worlds Theories.Symmetry 12: 1135..
  • , , and . . “Lernmaterialien mit digitalen Enhancements erstellen.” in Digitale Basiskompetenzen - Orientierungshilfe und Praxisbeispiele für die universitäre Lehramtsausbildung in den Naturwissenschaften, edited by Meßinger-Koppelt Becker Sebastian and Thyssen Christoph Jenny.
  • , , and . . “3D-Druck im Physikunterricht. Von den Grundlagen zu vielfältigen Anwendungsfeldern.Plus Lucis 4: 49.
  • , , , , , and . . “Messwerterfassung am (eigenen?) Smartphone. Ein Beispiel für eine digital angereicherte Lernumgebung zum Thema Elektromobilität.Naturwissenschaften im Unterricht Physik 179: 1822.
  • . . “Smartphone, Tablet und Notebook: Was eignet sich wofür?Naturwissenschaften im Unterricht Physik: Digitale Bildung 30 (179): 1213.

  • , and . . “A Haptic Model for the Quantum Phase of Fermions and Bosons in Hilbert Space Based on Knot Theory.Symmetry 2019, 11(3) (426). doi: 10.3390/sym11030426.
  • . . “Gestalt and Functionality as independent dimensions of mental models in science.Research in Science Education 49: 115. doi: 10.1007/s11165-019-09892-y,2019.
  • . . “A Haptic Model of Entanglement, Gauge Symmetries and Minimal Interaction Based on Knot Theory.Symmetry 11 (11): 1399.. doi: 10.3390/sym11111399.

  • . . “Modelling spin.European Journal of Physics 39 (6). doi: 10.1088/1361-6404/aae3ba.
  • . . “A haptic model of vibration modes in spherical geometry and its application in atomic physics, nuclear physics and beyond.European Journal of Physics 39 (4). doi: 10.1088/1361-6404/aab9fd.
  • . . “Ein haptischer Zugang zu Moden von Kugelschwingungen.” contribution to the DPG Frühjahrstagung 2018, Würzburg
  • . . “Learning About Paramagnetism and Diamagnetism: A Teaching-Learning Sequence Based on Multiple Representations.” in Proceedings of the ESERA 2017 Conference. Research, Practice and Collaboration in Science Education, edited by OE Finlayson, E McLoughlin, S Erduran and p Childs.
  • , and . . “Interdisziplinäre Konzeptentwicklung interaktiver digitaler Lehr-Lernmedien durch Fachdidaktik und Design.” contribution to the DPG Frühjahrstagung 2018, Würzburg
  • . . “‘Modeling decoherence with qubits’.European Journal of Physics 39 (2).

  • , , , , and . . “Ganz nah ran – Didaktische Modelle zur Rasterkraft- und Magnetkraftmikroskopie.” contribution to the DPG-Frühjahrstagung, Dresden
  • . . “Verschränkung als Wesenszug der Quantenphysik.” in Argumentieren in der Quantenphysik, edited by Physik DASU. Schroedel Verlag.
  • . . “U2: Quantenspiegelungen – Quantenschwingung, Quantenknoten, Periodensystem.
  • , , and . . “Towards a quantum internet.European Journal of Physics 85.
  • . . “Entwicklung und Evaluation eines Hochschullehrkonzepts zum Magnetismus.” in Vol.37
  • . . “Himmlische Physik – Wolkenbilder weisen den Weg zu allgemeinen Prinzipien der Strukturbildung.Naturwissenschaften im Unterricht Physik 159/160: 6975.
  • . . Verschränkung als Wesenszug der Quantenphysik unbekannt / n.a. / unknown.
  • . . “Determining Magnetic Susceptibilites of Everyday Materials using an Electronic Balance.American Journal of Physics 85 (5).
  • . . “Der geheime politische Lehrplan im Schulbuch. Eine Textanalyse japanischer und deutscher Physik-Schulbücher als Spiegel des politischen, historischen und pädagogischen Umgangs mit dem Thema Kernenergie.” in Nach Fukushima?, edited by Lothar Wigger, Barbara Platzer and Carsten Bünger. unbekannt / n.a. / unknown.
  • . . “An acoustic teaching model illustrating principles of dynamic mode magnetic force microscopy.Nanotechnology Reviews 6.
  • , , , , and . . “An acoustic teaching model illustrating the principles of dynamic mode magnetic force microscopy.Nanotechnology Reviews 6 (2): 221232. doi: 10.1515/ntrev-2016-0060.

  • , and . . “Anwendungspotential leitfähiger Tinte für ausdruckbare Schaltkreise im Physikunterricht.” in Phydid-B, edited by V. Nordmeier and H. Grötzebauch.
  • . . “Das Quanten-Internet.PdN Physik in der Schule Heft 1, 65. Jahrgang: 2332.
  • , and . in Kürze. “Der geheime politische Lehrplan im Schulbuch. Eine Textanalyse japanischer und deutscher Physik-Schulbücher als Spiegel des politischen, historischen und pädagogischen Umgangs mit dem Thema Kernenergie.” in noch unbekannt, edited by Carsten Bünger.
  • , , and . . “At the limit: Introducing Energy with humans senses.The Physics Teacher 54: 552..
  • . . “Why Point Particles Lead to a Dead End - A New Visualization Scheme for Magnetism Based on Quantum Particles.” contribution to the International Conference on Multimedia in Physics Teaching and Learning, München
  • . . “Welche Stoffe sind "nicht" magnetisch?” in Authentizität und Lernen - das Fach in der Fachdidaktik., Vol.36 , edited by C Maurer.

  • , and . . “Magnetismus auf dem Tablet - interaktiv, dynamisch & multimedial.MNU Themenspezial 2015.
  • . . “Magnetismus hoch 3 - Selbstkonsistente Modellierung von Dia-, Para- und Ferromagnetismus.” contribution to the DPG-Frühjahrstagung 2015, Wuppertalg
  • . . “Visualisierungen als Zugang zur Quantenphysik am Beispiel der Knoten-drehoperatoren.PdN Physik in der Schule 64 (4).
  • . . “Visualisierungen als Zugang zur Quantenphysik am Beispiel der Knotendrehoperatoren.PdN Physik in der Schule 4/64.: 4143.

  • . . “Neue Ausdrucksformen für die Physikdidaktik: Das Potential von 3D-Druckern für den Physikunterricht.” in Phydid-B, edited by V Nordmeier and H Grötzebauch. Lehmanns.
  • . . “Visualization of the Invisible: The Qubit as Key to Quantum Physics.The Physics Teacher Vol. 52: 489492.
  • . . “Was man von zwei Qubits über Quantenphysik lernen kann: Verschränkung und Quantenkorrelationen.PhyDid-A 13 (1).

  • . . “Butsuriron no utsukushiisa wo me de miru.Parity (japanische Ausgabe) 2013.
  • . . Quantendimensionen. Mathematischer Kommentar zu den Übungsaufgaben der Lernstationen Klett Verlag.
  • . . “Das Quanten-Glücksrad.Naturwissenschaften im Unterricht Physik 137: 2729.
  • , and . . “Langzeitbelichtungen in der Mechanik.MNU 66: 1824.

  • , and . . “Symmetrien in der Tasse: Akustische Alltagsphänomene.” contribution to the DPG Frühjahrstagung, Berlin
  • . . “Was man vom einzelnen Qubit über Quantenphysik lernen kann.PhyDid-A 11.

  • , , and . . “Vom Kreiselkompass zur Trägheitsnavigation.
  • . . “Ein elementarer Zugang zum Sagnac-Effekt.” contribution to the DPG Frühjahrstagung, Münster

  • . . “DVD-ROM Quantendimensionen - Doppelspalt, Verschränkung, Quantencomputer.” DVD. Stuttgart: KLETT.
  • . . U1: Quantendimensionen - Doppelspalt, Verschränkung, Quantencomputer unbekannt / n.a. / unknown.

  • . . “Teleportation im Klassenzimer.” in Didaktik der Physik, edited by V. Nordmeier and H. Grötzebauch. Berlin: Lehmanns.
  • , , , and . . “The semiclassical origin of curvature effects in universal spectral statistics.Journal of Physics A 42.
  • , , , , and . . “Periodic-orbit theory of level repulsion.New Journal of Physics 11 (^).

  • , and . . “Interferenz von Wahrscheinlichkeiten.Physik und Didaktik in Schule und Hochschule 1: 914.

  • , , , , and . . “Periodic-Orbit Theory of Level Correlations.Phys. Rev. Lett..
  • , , , and . . “Semiclassical Approach to Chaotic Quantum Transport.New J. Phys..
  • , , , , , and . . “Semiclassical Theory for Parametric Correlation of Energy Levels.Journal of Physics A 40.
  • , , , and . . “Semiclassical Approach to Chaotic Quantum Transport.New Journal of Physics 9.
  • , , , , and . . “Periodic-Orbit Theory of Level Correlations.Physical Review Letters 98.

  • , , , and . . “Semiclassical Theory of Chaotic Conductors.Physical Review Letters 96.
  • , , , and . . “Semiclassical Prediction for Shot Noise in Chaotic Cavities.Journal of Physics A 39.

  • , , , , and . . “Periodic-Orbit Theory of Universality in Quantum Chaos.Physical Review E 72.

  • . . Universal Spectral Fluctuations in the Hadamard-Gutzwiller model and beyond
  • , , , and . . “Semiclassical Foundation of Universality in Quantum Chaos.Physical Review Letters 93.
  • , , , , and . . “Semiclassical Foundation of Universality in Quantum Chaos.Physical Review Letters 93.

  • , , , and . . “Universal Spectral Form Factor for Chaotic Dynamics.Journal of Physics: Condensed Matter 5.
  • , , , and . . “Universal Spectral Form Factor for Chaotic Dynamics.Journal of Physics: Condensed Matter 5.

  • , , and . . “Action Correlation of Orbits through Non-Conventional Time Reversal.Journal of Physics: Condensed Matter 4.
  • , , , and . . “Statistics of Self-Crossings and Avoided Crossings of Periodic Orbits in the Hadamard Gutzwiller Model.European Physical Journal 27.

  • . . “The Semiclassical Origin of the Logarithmic Singularity in the Symplectic Form Factor.Journal of Physics A 34.