Zentrale Experimente im Physikunterricht der gymnasialen Oberstufe

Sowohl in den Grundkursen als auch in den Leistungskursen Physik der gymnasialen Oberstufe in NRW steht das Experiment im Mittelpunkt des Unterrichts. Während die Inhalte und Methoden im Leistungskurs aus verschiedenen Perspektiven in den Blick genommen, im Rahmen vielfältiger Kontexte vermittelt und im Verlaufe des Unterrichts stärker vernetzt werden, als dies im Grundkurs möglich ist, stehen im Grundkurs exemplarische Inhalte und Methoden deutlich stärker im Vordergrund, wobei hier die sog. Schlüsselexperimente, die allesamt auch zentrale Experimente in der Physik der gymnasialen Oberstufe darstellen, eine entscheidende Rolle als Mittelpunkt der Erarbeitung der Lerninhalte einnehmen.

Die Schlüsselexperimente im Grundkurs

Es folgt eine Auflistung der Schlüsselexperimente, gegliedert nach den Inhaltsfeldern des Grundkurses:

Handbuch zu den Schlüsselexperimenten

Vom QUA-LiS wurde ein Handbuch zu den Schlüsselexperimenten entwickelt. 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 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 auch im Leistungskurs behandelt werden oder auch als Vorlage für Facharbeiten oder Projektarbeiten dienen können. Außerdem wird über Links auf ergänzende oder weiterführende Quellen im Netz verwiesen.

Das Handbuch zu den Schlüsselexperimenten ist unter https://www.schulentwicklung.nrw.de/lehrplaene/lehrplannavigator-s-ii/gymnasiale-oberstufe/physik/hinweise-und-beispiele/se2.html zu finden.

Klassische Wellen und Teilchen in Feldern

Federpendel
Wellenwanne
Millikan-Versuch
Fadenstrahlrohr
Doppelspalt
Gitter
Zyklotron

Elektrodynamik und Energieübertragung

Leiterschaukel
Leiterschleife
Thomson'scher Ringversuch
Transformator
Modellversuch zur Freilandleitung
Generator
Oszilloskop oder Messwerterfassungssystem
Auf- und Entladevorgang bei Kondensatoren

Strahlung und Materie

Flammenfärbung
Linienspektren, Spektralanalyse
Sonnenspektrum, Fraunhoger'sche Linien
Franck-Hertz-Versuch
Röntgenspektrum (Bremsstrahlung, charakteristische Strahlung)
Geiger-Müller-Zählrohr
Absorptionsexperimente

Quantenobjekte

Photoeffekt
Doppelspaltversuch mit Elektronen

Digitale Lernumgebung mit interaktive Bildschirmexperimenten (IBE)

In Anlehnung an die 25 Schlüsselexperimente ist eine Reihe von interaktiven Bildschirmexperimente (IBE) insbesondere zu solchen Experimenten entwickelt und in eine rein digitale Lernumgebung integriert worden, die auch aufgrund ihrer Komplexität und ihres Anspruchsniveaus nicht recht ohne ein individuelles Erarbeiten und Durcharbeiten der physikalischen Sachverhalte durch die Schülerinnen und Schüler auskommen können. Damit werden Möglichkeiten gegeben, auch im außerschulischen Bereich durch angeleitete Aufgabenstellung real durchgeführte Experimente wiederholend oder auch vorbereitend durchzuführen und dabei eigenständige Messergebnisse und Kommentare, weitergehende Informationen auch durch Nutzung eigenständiger Internetrecherchen etc. hinzuzufügen. Genaueres zu den IBE findet sich auf der folgenden Seite.

Lösungen zu den Aufgabenstellungen

Am Ende jedes Kapitels sind Lösungen zu den gestellten Aufgaben zu finden. Diese Seiten sind teilweise nicht im Inhaltsverzeichnis des Buchs oder in den Übersichtsseiten der Kapitel aufgeführt. Man gelangt dorthin, indem einfach von der letzten (im Inhaltsverzeichnis angegebenen) Seite des Kapitels noch einmal weiterblättert.