Gustav-Heinemann-Schule

Selbstständige Schule

Oberstufengymnasium des Kreises Groß-Gerau

MINT

Olov

Balmer-Serie des Wasserstoff-Spektrums

sichtbare Linien des Wasserstoffspektrums (Balmer-Serie)

Physik

Die Physik bemüht sich darum, naturwissenschaftliche Aussagen über die Beschaffenheit der Welt zu formulieren, die unabhängig von der sozio-kulturellen Entwicklung einer Gesellschaft ist. Menschen, die sich für Physik interessieren, beschäftigen sich mit den Vorgängen der unbelebten Natur und ihrer mathematischen Beschreibung.

In der Experimentalphysik werden Naturgesetze durch Beobachtung und Erfahrung gewonnen, in der Theoretischen Physik durch Mathematik und Logik. Dabei ergänzen sich Experimental- und Theoretische Physik, indem die Experimentalphysik Hypothesen, bzw. Theorien der Theoretischen Physik verifiziert oder falsifiziert und die Theoretische Physik auf Ergebnisse der Experimentalphysik zurückgreift.

„Physikalische Bildung ermöglicht neben einem tieferen Verständnis der unbelebten Natur auch eine reflektierte Einschätzung der Nutzung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse und dient dem verantwortungsbewussten gesellschaftlichen Handeln. Dies bedeutet, auf Basis eines grundlegenden Wissens über Physik und Technik, gesellschaftliche Probleme naturwissenschaftlichen Inhalts, verstehen und entsprechend handeln zu können. Physikalische Bildung ermöglicht dem Individuum, an sachbezogenen öffentlichen Diskussionen zu physikalischen Technologien teilzunehmen und an demokratischen Entscheidungsprozessen teilzuhaben.“ (Kultusministerium, 2016)

Das Fach Physik

Physik ist ein sehr strukturiertes Fach. Um Freude an Physik zu haben, sollten die Grundlagen des Fachs

  • Räumliches Denken
  • Technisches Verständnis
  • Mathematisches Denken und Rechenfertigkeit

Teil des eigenen intrinsischen Interesses sein. Die typische physikalische Arbeitsweise ist präzise und sorgfältig. Persönliche Zielstrebigkeit und Durchhaltevermögen in Kombination mit hoher Lern-, Leistungs- und Einsatzbereitschaft ergänzen positiv die Perspektive, im Fach Physik erfolgreich zu sein.

Die Belohnung für diese ganze Anstrengung sind neue Erkenntnisse, die Möglichkeit komplexe Probleme zu lösen und beruflichen Perspektiven in sehr vielen inter- bzw. transdisziplinären Bereichen.

Das Fach Physik in der gymnasialen Oberstufe

Die für den Physikunterricht verbindliche Grundlage stellen die Kerncurricula der gymnasialen Oberstufe (KCGO) (https://kultusministerium.hessen.de/unterricht/kerncurricula-und-lehrplaene/kerncurricula/gymnasiale-oberstufe-kerncurricula) dar. Die KCGO sind die verbindlichen Grundlagen jeder Abiturprüfung.

Eine gekürzte Fassung der KCGO ist hier angegeben:

Einführungsphase E1/E2 Mechanik

Verbindliche Themenfelder

E.1

Bewegung und ihre Beschreibung

E.2

Newtonsche Axiome und Erhaltungssätze

E.3

Waagrechter Wurf und Kreisbewegung

Optionale Themenfelder

E.4

Weitere Bewegungen

E.5

Gravitation

E.6

Entropie

E.7

Kreisel

 

Qualifikationsphase Q1 Elektrisches und magnetisches Feld

Verbindliche Themenfelder

Q1.1

Elektrisches Feld

Q1.2

Magnetisches Feld

Q1.3

Induktion

Optionale Themenfelder

Q1.4

Bewegungen von Ladungen in Feldern in technischen Anwendungen

Qualifikationsphase Q2 Schwingungen und Wellen

Verbindliche Themenfelder

Q2.1

Schwingungen

Q2.2

Wellen

Optionale Themenfelder

Q2.3

Wellen an Grenzflächen

Q2.4

Dopplereffekt, Schwebung

Qualifikationsphase Q3 Quanten- und Atomphysik

Verbindliche Themenfelder

Q3.1

Eigenschaften von Quantenobjekten

Q3.2

Atommodelle

Optionale Themenfelder

Q3.3

Röntgenstrahlung

Q3.4

Mikroskopische Streuprozesse

Q3.5

Kernphysik

Qualifikationsphase Q4 Physik der Moderne

Themenfelder

Q4.1

Kernphysik

Q4.2

Spezielle Relativitätstheorie

Q4.3

Festkörperphysik

Q4.4

Chaostheorie

Q4.5

Astrophysik

 

Zwei der fünf möglichen Themenfelder werden durch die Lehrkraft ausgewählt. Die Themenwahl orientiert sich stark an den Interessen und Wünschen der Schülerinnen und Schüler, vergl. dazu auch: Das Fach Physik an der GHS, Die Q-Phase.

Das Fach Physik an der GHS

Die E-Phase

Der Physikunterricht an der GHS wird im ersten Halbjahr, das entspricht i.d.R. dem Themenfeld E1 des KCGO, zweistündig im Klassenverband unterrichtet.

Bedingt durch die Tatsache, dass die Schülerinnen und Schüler in der E-Phase verschiedene Vorerfahrungen aus den Mittelstufenschulen mitbringen, liegt der Fokus neben der fachlichen Qualifikation auf der individuellen Unterstützung und Beratung.

Ein Alleinstellungsmerkmal der GHS ist die Möglichkeit der Abwahl einer Naturwissenschaft nach der E1. Daraus ergibt sich, dass ab der E2 Physik in Kursen unterrichtet wird. Nach einem Fachkonferenzbeschluss wird in der E2 das Wahlthema E.5 Gravitation unterrichtet, vergl. Einführungsphase E1/E2 Mechanik, optionale Themenfelder. Hier bietet sich das DLR_School_Lab https://www.dlr.de/schoollab/desktopdefault.aspx/tabid-14256/24720_read-62756/ als außerschulischer Lernort an.

Als außerschulischer Lernort in der E1 wird an zwei Tagen im Oktober 2023 das Schülerlabor der Goethe Universität in FFM besucht https://www.uni-frankfurt.de/49209600/Goethe_Schülerlabor_Physik. Dort können mithilfe von Videoanalyse bzw. mathematischer Modellbildung verschiedene Arten der Bewegung untersucht werden.

Die Q-Phase

Uns ist es wichtig jedes Jahr einen Physik Grund- (GK) und Leistungskurs (LK) anbieten zu können. Dieses Angebot kann stets realisiert werden, indem getrennte Grund- und Leistungskurse angeboten werden oder, nötigenfalls, ein Leistungskurs in Kombination mit dem Grundkurs angeboten wird.

Wird ein LK in Kombination mit dem GK angeboten, existiert ein erprobtes Unterrichtskonzept für die Schülerinnen und Schüler des LKs, durch das die vertiefenden LK Inhalte vermittelt werden. Von diesem Unterrichtsmodell profitieren auch die leistungsstärkeren GK Schülerinnen und Schüler.

Neben dem stark am Experiment orientierten Unterricht (Bilder aus dem Ordner Bilder verlinken) wird von allen Kursen in vielfältiger Weise das Angebot an der Johannes Gutenberg-Universität in Mainz https://www.schule.physik.uni-mainz.de/angebote-fuer-schuelerinnen-und-schulklassen/ für Projekttage oder Schülerlabor Aufenthalte genutzt. Im Herbst 2023 (Termin verabredet, aber noch nicht fixiert) besucht der Q2 LK das Projektangebot zum Thema „Teilchenfallen und Teilchenbeschleuniger“. Der Q2 LK wird im Herbst 2023 über das https://www.master-mint.de/ Programm „Exkursionen“ zum Cern nach Genf fahren.

In den beiden letzten Jahren entstand in den Leistungskursen der Q2 zum Thema spezifische Masse des Elektrons (Link Video) und der Q3 zum Thema Hallwachs-Effekt / Fotoeffekt je ein Video (Link Video). 

Bei der thematischen Gestaltung des Q4 Unterrichts berücksichtigen wir sehr gerne die Wunschthemen von Schülerinnen und Schülern. Beliebt waren zuletzt verschiedene Themenfelder der Astrophysik. Wir haben uns aber auch schon unter dem Gedanken der Fächerverbindung den komplexen Zahlen im physikalischen Kontext gewidmet.

Innerhalb der Astrophysik wurden in der näheren Vergangenheit Teilgebiete wie die Spezielle Relativitätstheorie, Kosmologie oder die Physik des Sonnensystems thematisiert. Für eigene astronomische Beobachtungen stehen den SuS drei Teleskope zur Verfügung, die unter Anleitung der Lehrkräfte genutzt werden können. Neben der Möglichkeit zu eigenen Beobachtungen wurden Exkursionen zum ESOC angeboten. Termine für Exkursionen zum DLR_School_Lab https://www.dlr.de/schoollab/desktopdefault.aspx/tabid-14256/24720_read-62756/ sind in Planung.

Besonders interessierte SuS unterstützen wir gerne in der Umsetzung von Jugend forscht Projekten https://www.jugend-forscht.de/ mit physikalischem Schwerpunkt oder bei der Teilnahme an der Physik Olympiade https://www.scienceolympiaden.de/ipho.

Nützliche Links

Freies Physikbuch für die Sek II:

https://physikbuch.schule/index.html

Interaktive Simulationen

https://phet.colorado.edu/de/

Leifi Physik

https://www.leifiphysik.de/

Für Fragen und oder Anregungen sprechen Sie mich gerne an:

T. Pöhlmann (Fachsprecher)

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