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Das Fach Physik an der LFS

Das Profil Mint an der Liebfrauenschule

Physik – Von der Beschreibung der Natur
Jederzeit ist Physik um uns herum, wir machen Erfahrungen mit den physikalischen Grundgesetzen ohne, dass wir darüber nachdenken. Jeden Tag verlassen wir uns darauf, dass der Strom aus der Steckdose kommt, Lampen leuchten, alle Dinge nach unten fallen, sich die Erde dreht und es Tag und Nacht wird…. es gibt unendlich viele Beispiele.
Diese täglichen Erfahrungen wollen wir bewusst machen und verstehen lernen. Wir wollen wissen, „was die Welt im Innersten zusammenhält“.
Neugier und die Freude am Ausprobieren sind die Voraussetzungen für Physik. Dinge ausprobieren, selber in die Hand nehmen, das ist Experimentieren.
Starten wir spielerisch und an den Phänomen orientiert in der Klassen 5, so kommt mit den Jahren die Sprache der Naturwissenschaft – die Mathematik – dazu, die uns hilft, Ergebnisse zu vergleichen und darzustellen. Die Mathematik ist auch eine Verbindung zu den anderen Naturwissenschaften und liefert die Techniken für die Auswertung von Experimenten. Auch löst die Fachsprache die Umgangssprache bis zum Abitur hin ab.
Seit 2018 stattet die Liebfrauenschule die Physik neu aus. Nach der grundlegenden Renovierung des Raumes 203 geht es aktuell darum, die Physiksammlung zu modernisieren. In mehreren Schritten werden wir bis 2021 unsere Sammlung ausgetauscht haben, mit SchülerInnen- und Demonstrationsexperimenten.

Physik an einer christlichen Schule?!
Eine christliche Sichtweise im dem Fach Physik bedeutet, dass die Natur von den SchülerInnen als Schöpfung Gottes begriffen werden soll. Schöpfung Gottes beinhaltet auch die Verpflichtung zur Bewahrung der Schöpfung. Die Frage, wie wollen wir verantwortlich mit dieser Erde umgehen und sie an die nachfolgende Generation weitergeben, fordert uns zum Handeln heraus.
Der Auftrag des Physikunterrichts besteht darin Grundlagen zu schaffen, die es den SchülerInnen erlaubt zu erkennen, zu beurteilen, zu entwickeln und zu handeln für eine nachhaltige Entwicklung. Physik lebt damit nicht in einem Elfenbeinturm, sondern ist mitten im Leben angesiedelt und erlaubt den SchülerInnen informiert Stellung zu beziehen und so eine gesellschaftliche Entwicklung zu einem fairen Miteinander aktiv zu gestalten.

Physik im Kontext mit anderen Fächern
Die Liebfrauenschule hat sich zum Ziel gesetzt, den sprichwörtlichen Scheuklappen in den einzelnen Fächern entgegen zu wirken. Der fächerübergreifende Unterricht in der Liebfrauenschule wird nach außen deutlich im Profilunterrichtsfach MINT, in dem spannende - nicht im Curriculum festgelegte - Themen behandelt werden, vom Fliegerprojekt über Kryptologie bis zur Herstellung von Cremes und Seifen. Siehe auch Profil MINT.
Zusätzlich bauen wir seit 2018 das Konzept des vernetzten Unterrichts aus, in dem ein (jährlich wechselndes) aktuelles Thema für einen Zeitblock von mehreren Wochen in fünf bis sechs Fächern zeitgleich, aber aus unterschiedlichen Blickwinkeln behandelt wird.


Welche Inhalte werden in der Sekundarstufe I behandelt?
In Klasse 5 lernen wir Magnete kennen – als Permanentmagnet im Kompass oder auch im selbstgebauten Elektromagnet. Wir untersuchen dann einfache elektrische Stromkreise mit Glühlampen und Schaltern. Und schließlich kümmern wir uns um alltägliche, nur scheinbar banale Fragen von Licht und Schatten: wie funktioniert eigentlich ein Spiegel? Und wie entstehen die Mondphasen?

Im Doppeljahrgang (7./8. Klasse) taucht zum ersten Mal die „Energie“ auf. Wir lernen, wie die verschiedenen Energieformen ineinander umgewandelt werden können, und beschreiben die Energieströme mit Flussdiagrammen.

Wichtig hierbei ist, die „Energie“ klar abzutrennen von dem zweiten großen Begriff „Kraft“. So entwickeln wir klare Vorstellungen von Federkräften, Erdanziehung, Masse und Gewicht.
Im dritten Themenfeld lernen wir elektrische Ladungen kennen, ihre Bewegung in elektrischen Strömen, und wie sich Stromstärken in Stromkreisen aufteilen und vereinigen. Nachdem wir die Spannung als Antrieb der elektrischen Ströme entdeckt haben, können wir auch verzweigte Schaltungen von mehreren Widerständen untersuchen und ihr Verhalten erklären.

In den Klassen 9 und 10 wird der Energiebegriff weiter vertieft. Wir klären die physikalischen Bedeutungen der Begriffe „Arbeit“ und „Wärme“. Und vor allem beginnen wir, mechanische, elektrische und thermische Umwandlungen mit Gleichungen zu berechnen.
Im Anschluss lernen wir Motor, Generator und Transformator kennen, deren Hilfe bei der elektrischen Energieumwandlung aus dem Alltag nicht wegzudenken ist. In der Elektronik befassen wir uns mit den Grundlagen der Halbleiter - Materialien, ohne die weder Leuchtdioden, Solarzellen, Transistoren noch Computer funktionieren würden.
In der Atom- und Kernphysik steht die Radioaktivität im Mittelpunkt: Kraftwerke, Medizin, Gestein. Was sind die Gefahren? Wie kann man sich davor schützen? Welche Anwendungen sind nützlich?
Den Abschluss bilden die Gasgesetze: wie entsteht Luftdruck? Wie laufen Turbinen? Wieso macht der Kühlschrank zwar innen die Lebensmittel kalt, aber außen die Küche warm?

Was wird in der Sekundarstufe II behandelt?
Die Klasse 11 der Sekundarstufe II ist die Einführungsphase. Hier wird besonders die mathematische Behandlung physikalischer Vorgänge stärker betont, zuerst in der Kinematik – der Beschreibung von Bewegungen. So berechnen wir z.B., wie lange ein Auto braucht um zum Stillstand zu kommen. Mit den Newtonschen „Gesetzen“ erläutern wir, warum es eine gute Idee ist, sich im Auto anzuschnallen.

Die Qualifikationsphase (12./13. Klasse) führt die Schülerinnen und Schüler, die Physik wählen, soweit, dass sie direkt ein Universitätsstudium des Faches Physik aufnehmen könnten.

Im 12. Jahrgang stehen zunächst geladene Teilchen und ihr Wechselspiel mit elektrischen und magnetischen Feldern auf dem Programm. Wo/wie/was sind eigentlich die „1,5 V“ einer Batterie? Wie baut man eine Elektronenkanone? Wie lenkt man Elektronen im Kreis? Was passiert im Elektromagneten und was im Induktionsherd? Und wie funktioniert ein Transformator?
Daran an schließt sich „Schwingungen und Wellen“ – ein in der modernen Physik ähnlich zentrales Thema wie die Energie in der klassischen Physik. Alltägliche Wellen, etwa auf einem Teich oder in der Luft, bilden eine anschauliche Grundlage. Ihre Ausbreitung und Überlagerung in Raum und Zeit erklärt bereits Echo, Schwebungen, Interferenz, Fokussierung, Zerstreuung, Schockwellen, und vieles mehr.

Und im 13. Jahrgang bringt uns dieses Wissen direkt zum modernen Verständnis der schwingenden Elektronen in Atomen – der Quantenphysik. Diese Sichtweise macht plausibel, warum angeregte Atome nur einfarbiges Licht aussenden können. Und umgekehrt wird verständlich, warum Licht von einzelnen Atomen immer nur eine bestimmte Menge (ein „Quantum“) Energie mitbekommt. Diese „Quantelung“ lässt sich auch in anderen Eigenschaften des Lichtes finden, etwa dem Fotoeffekt, auf dem unsere Solartechnik basiert.

Im letzten Halbjahr wird schließlich die Kernphysik weiter vertieft. Nachdem wir uns verschiedene Funktionsweisen von Nachweisgeräten angeschaut haben, untersuchen wir die unterschiedlichen Arten, wie Atomkerne zerfallen können. Wir erklären die chemischen Zerfallsketten. Und zusammen mit dem Zerfallsgesetz können wir so das Alter von Materialien bestimmen, die Tausende oder Millionen Jahre alt sind.

Für den Fachbereich Physik: Barbara Becker-Fränzle (Stand 2/2020)

Die Frage des christlichen Profils der Fachdidaktik

Prof. Dr. Franz Bölsker, Leiter der Abteilung Schule und Erziehung des Bischöflich Münsterschen Offizialats Vechta hat 2018 alle Fachbereiche an den Schulen der Schulstiftung St. Benedikt des Offizialates Vechta aufgefordert, sich Gedanken über das spezifisch Christliche, was sich im Unterrichtskonzept eines jeden Faches niederschlägt. Das Ergebnis dieses Prozesses (Ende 2019) für das Fach Physik  finden Sie hier.