Greifswald 2024 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 13: Quantenphysik – Poster

DD 13.1: Poster

Dienstag, 27. Februar 2024, 14:00–15:00, ELP 6: Foyer

Vom quantenoptischen Experiment zur Beschreibung mit Hilfe der Dirac-Notation im Physikunterricht - Ergebnisse einer Akzeptanzbefragung — •Fabian Hennig¹, Kristóf Tóth², Moritz Förster³ und Philipp Bitzenbauer¹ — ¹FAU Erlangen-Nürnberg — ²Eötvös Loránd University — ³TU Dresden

Aktuelle Forschungsergebnisse legen nahe, dass die Einführung einer formal-mathematischen Beschreibung quantenphysikalischer Phänomene die Abkehr von naiv-realistischen Vorstellungen Lernender fördern könnte. Eine systematische Untersuchung dieses Zusammenhangs steht jedoch noch aus. In diesem Projekt wurde daher eine Unterrichtskonzept für die Sek. II entwickelt, in dem Lernende von quantenoptischen Effekten (Antikorrelation, Einzelphotoneninterferenz) zu einer formal-mathematischen Beschreibung derselben geführt werden. Zu diesem Zweck wird ein reduzierter Formalismus vorgeschlagen, der die Dirac-Notation verwendet, aber keine fortgeschrittene Mathematik erfordert. Dieser Formalismus ermöglicht Lernenden eine quantitative Beschreibung der oben genannten Quantenphänomene im Einklang mit dem Experiment und soll helfen, die Aspekte Zustand, Präparation und Messung in den Vordergrund zu rücken. Im Rahmen einer Akzeptanzbefragung wurden leitfadengestützte Einzelinterviews mit 14 Schüler:innen durchgeführt. Das Zusammenspiel von Instruktion, Akzeptanzbefragung und Anwendungsaufgabe, ermöglicht (i) die Identifikation möglicher Lernhürden sowie (ii) die Weiterentwicklung der Lehr-Lernsequenz. Auf dem Poster werden das Unterrichtskonzept und Ergebnisse der Akzeptanzbefragung vorgestellt.

Keywords: Quantenphysik; Dirac-Notation; Akzeptanzbefragung