Forschung

Für den Physikunterricht an der Schule ist die schülergerechte Aufarbeitung und Klärung komplexer fachlicher Inhalte zentral. Um fachwissenschaftliche Themen vermittelbar zu machen, muss aus Sicht der didaktischen Rekonstruktion aber auch an die Präkonzepte und das Alltagswissen der Schüler angeknüpft werden.

Am Institut für Didaktik der Physik spielen daher sowohl die Aufarbeitung komplexer fachwissenschaftlicher Inhalte als auch die empirische Untersuchung von Lernprozessen eine zentrale Rolle.

Im ersten Forschungsprojekt  - dem  Lehren und Lernen von Physik: Schwerpunkt Experimentieren werden mit qualitativen empirischen Forschungsmethoden Lernprozesse beim Experimentieren untersucht. Dabei stehen nicht nur die klassische Erhebung eines messbaren kognitiven Lernzuwachses im Fokus, sondern vielmehr die Tiefenstruktur des Lernens beim Experimentieren und der Kompetenz­zuwachs beispielsweise der methodischen, sozialen und physikalisch-handwerklichen Fähigkeiten der Lernenden.

Der Klärung komplexer fachphysikalischer Inhalte widmet sich das Forschungsprojekt Modellbildung, Elementarisierung und Visualisierung. Die Quantenphysik als zentraler Baustein moderner Physik, sowie verwandte Themen wie der Magnetismus, werden durch geeignete Visualisierungen und Modelle schulgerecht aufgearbeitet. Bei der anschließenden Entwicklung von Lehrmedien spielt der Einsatz neuer Medien eine besondere Rolle.

Physikunterricht hat nur dann eine Chance, einen nachhaltigen Lerneffekt zu erzeugen, wenn die vermittelten Themen mit Alltag wiederentdeckt werden können. Im Forschungsprojekt Naturphänomene und Alltagsphysikwerden verblüffende alltägliche Phänomenen physikalisch unter die Lupe genommen und mit Blick auf die Schulphysik modelliert und erklärt.

Im Forschungsprojekt Strukturbildung und Thermodynamik wird das sehr aktive fachliche Forschungsgebiet zur Strukturbildung in dissipativen Systemen für die Schule aufgearbeitet. Themen wie Selbstorganisation, chaotisches Verhalten und Strukturbildung beherrschen einen Großteil unserer natürlichen Umwelt. Hier gilt es, für den Physikunterricht geeignete Angebote zu entwickeln, die dem beträchtlichen Wissenszuwachs auf diesem Gebiet Rechnung trägt.

Im Forschungsprojekt Erkenntnistheorie und Geschichte der Physik wird - ausgehend vom Modell der didaktischen Rekonstruktion - die Frage nach der Sicherheit physikalischer Erkenntnisse diskutiert. Wörtlich genommen geht es hier um die Frage nach Messunsicherheiten im Experiment. Im weiteren Sinne ermöglicht eine historische Perspektive aber auch einen Zugang zum Verstehen physikalischer Begriffs- und Theoriebildung. Dieser physikhistorische Zugang ist als dritte Säule der genetisch-didaktischen Rekonstruktion - neben der fachlichen Klärung und der empirischen Erforschung der Lernendenperspektive - wesentliche Grundlage für die didaktische Strukturierung physikalischer Themen, und deren Umsetzung im Physikunterricht.