und Lernschwierigkeiten in der Quantenphysik
Um ein angemessenes Verständnis zu erleichtern, ist es bei der Vermittlung eines Stoffgebietes wie der Quantenphysik ratsam, sich auch an Schülervorstellungen und Lernschwierigkeiten zu orientieren. Dazu sind im Verlaufe der letzten Jahre verschiedene Studien durchgeführt worden, die in der folgenden pdf-Datei ausführlich beschrieben werden.
Hier sei nur eine kleine Zusammenfassung vorangestell (Fußnoten beziehen sich auf die pdf-Datei):
Es kann wohl als wesentlich bei allen Studien festgehalten werden, dass sich eine mechanistische Vorstellung hartnäckig in den Köpfen hält. Sowohl der Bahnbegriff als auch der Teilchenaspekt mithin das Bohr´sche planetenartige Atommodell sind Vorstellungen, von denen sich selbst Studierende nur schwer lösen können.1 Neue Konzepte erfahren oft nur in dem Maße eine Akzeptanz wie schnell oder problemlos sie sich in bereits bestehende persönliche Modelle einfügen lassen. Manche typische Quantenphysikaspekte wie die Unbestimmtheitsrelation werden von vielen Schülerinnen und Schülern in ihrer Relevanz auf diese Weise kaum erkannt oder es gibt nur unspezifische Vorstellungen darüber. So verhält es sich z. B. auch mit dem Lokalisierungsproblem von Elektronen.2 Zudem führen Unsicherheiten im Verständnis zu verschiedenen Mischformen von Erklärungsmodellen. Die Besonderheiten der Quantenphysik im Gegensatz zur klassischen Physik werden in ihrer Bedeutung nicht immer genügend erfasst. Bestimmte Aspekte werden zwar als ungewöhnlich, nichtsdestoweniger aber als gegeben hingenommen, ohne sie weiter zu hinterfragen. Wenn auch auf Elektronen bezogen, kann man allgemein mit Wiesner feststellen „[…] sie [die Schülerinnen und Schüler] haben aber keine klaren stabilen Vorstellungen darüber, was anders ist.“3 In diesem Sinn lassen viele Schülerinnen und Schüler auch ein gleichzeitiges Nebeneinander verschiedener Modelle für sie widerspruchsfrei gelten, wie es typisch für den Welle-Teilchen-Dualismus ist. Der vorangegangene Unterricht war demnach für sie oft so prägend, dass Wellen- und Teilcheneigenschaften nahezu problemlos als zwei Seiten einer Medaille aufgefasst werden – je nachdem, was gerade gebraucht wird, verwenden die Schüler das eine oder das andere Modell.4
Das Unterrichtskonzept und der milq-Lehrgang suchen diesem Umstand im Sinne einer Quintessenz insofern Rechnung zu tragen, als dass konsequent von der klassischen Physik ausgegangen wird, um das Besondere der Quantenphysik in den Vordergrund zu rücken und als dass weder der Dualismus wird noch das Bohr´sche Atommodell problematisiert werden, weil diese beiden Denkansäzte geeignet sind, die Fehlvorstellungen noch zu zementieren.
1 Vgl. in der pdf-Datei zu Schülervorstellungen aus: Müller, Rainer: Quantenphysik in der Schule. Berlin: Logos 2003. S. 17-40.
Dort z. B. Kap. I 1, Frühe Untersuchungen in Bremen und Kap. II, Untersuchung zur Vorstellung von Lehramtsstudierenden.
2 Vgl. ebd. z. B. Kap. I 2, Die Untersuchungen von Wiesner.
3 Ebd. S. 10.
4 Vgl. ebd, Kap. I 3, Die Untersuchung von Lichtfeld und Fischler.