Physik

An einem allgemeinbildenden Gymnasium muss sich jedes Fach legitimieren, damit es im Fächerkanon seine Berechtigung hat. Immerhin wird für jedes Schulfach eine große Menge wertvolle Lernzeit der Schülerinnen und Schüler, Lehrkräftekapazität und Materialeinsatz aufgewendet. Den simplen Standpunkt, dass Physik als eine der grundlegendsten und ältesten Naturwissenschaften an sich schon eine Berechtigung hat, ist zu wenig. Warum also Physik, die Wissenschaft der Beschreibung der unbelebten Umwelt?

Unmittelbar einleuchtend ist, dass zu einem zumindest grundlegenden Verständnis von Welt, aber auch der modernen technisierten Welt gewisse physikalische Grundkenntnisse hilfreich sind: Was bedeutet „100 Watt“ auf einer Glühbirne? Warum donnert es? Warum dreht sich die Erde um die Sonne? Wie entstehen Ebbe und Flut?
Sich mit solchen einfachen physikalischen Betrachtungen auszukennen, verleiht Sicherheit und Orientierung und bilden die Basis für ein rationales auf Kausalität beruhendes Weltbild.

Um an der modernen Welt teilhaben zu können und insbesondere bei Fragen der zukünftigen Gestaltung unserer Gesellschaft sachlich mitdiskutieren zu können, braucht man einige wesentliche Einsichten in die Physik, die dazu geeignet sind, Gewissheiten statt Ideologien in die Diskussion einzubringen: Was bedeutet „Wirkungsgrad“? Wie ist der Wirkungsgrad der verschiedenen Energiegewinnungstechniken? Was ist z.B. Radioaktivität und was ist daran wirklich gefährlich oder auch nicht? Was ist elektromagnetische Strahlung, wie ist der Einfluss der Frequenz und die Auswirkung auf Lebewesen?

Der Physikunterricht beruht im Wesentlichen auf zwei Herangehensweisen: Dem Beschreiben und Erklären auf der einen Seite und der mathematischen Modellierung auf der anderen Seite. Beides sind Herangehensweisen, deren Lerneffekte durchaus auf andere Lebensbereiche übertragbar sind. An der Physik lässt sich hervorragend exemplarisch üben, wie man den kausalen Einfluss einer Größe beschreibt und wie sich dies auf das Endergebnis auswirkt, z.B. in der Art: „Wenn die Masse größer ist, wird ein Gegenstand bei gleicher Kraft weniger beschleunigt.“ Diese Kausalität kann man an solch einfachen Zusammenhängen unmittelbar einsichtig üben, was die Voraussetzung ist, wenn man später komplexere multifaktorielle Zusammenhänge verstehen möchte. Und die meisten Zusammenhänge unserer Gesellschaft sind multifaktoriell und kompliziert…

Die Möglichkeit Vorgänge der unbelebten Umwelt mathematisch zu modellieren, eröffnet die Gelegenheit, scheinbar komplexe Sachverhalte auf das Wesentliche zu reduzieren und schult damit das strukturierende Denken und das Anwenden von analytischen Lösungsstrategien. Dabei ist die Betrachtung der Grenzen der Modellbildung ein wesentlicher Teil, verheerend sind die Auswirkungen, wenn aus einem Modell vorschnell Implikationen abgeleitet werden, die weit über die Aussage des Modells hinausgehen.

Und wie ist es jetzt mit Physik im Unterricht? Die Schülerinnen und Schüler werden beginnend mit der 7. Klasse (und auch schon davor mit „Natur & Technik“) an die Inhalte und Methoden des Faches herangeführt, dabei entspricht der Anspruch und der Abstraktionsgrad stets den altersgemäßen kognitiven Möglichkeiten der Kinder. Es kommen die klassischen Demonstrationsexperimente, digitale Simulationen und natürlich möglichst viele Versuche zum Einsatz. Unsere Schule ist dafür hervorragend ausgestattet. Die Themen sind im Wesentlichen die Klassischen: Elektrizitätslehre, Optik, Mechanik, später Atom-, Quanten- und Kernphysik. Dabei wird das sogenannte „Spiralcurriculum“ verfolgt, das heißt ein Thema taucht in verschiedenen Jahrgängen immer wieder auf, zunehmend abstrakter und in immer vollständigeren Modellen. So wird beispielsweise schon in der 8. Klasse mit elektrischem Strom experimentiert, in der 9. Klasse kommt elektrische Energie dazu, in der 10. Klasse Elektromagnetismus und in der 12. Klasse wird die Theorie mit elektrischen Feldern und elektromagnetischer Induktion vervollständigt.

Die Oberstufe Physik bietet eine ideale Vorbereitung für alle physikalisch-technischen Studiengänge, ganz einfach, weil intensiv die mathematisch-naturwissenschaftliche Herangehensweise geübt wird. Die Absolventinnen und Absolventen des Grund- und insbesondere des Leistungsfaches studieren meist neben Physik, Ingenieurwissenschaften, Maschinenbau, Luft- und Raumfahrttechnik, etc.

In der Oberstufe werden jedes Jahr P- und W-Seminare zu interessanten Themen angeboten, in den letzten Jahren hatten wir Raketenbau, Klima, Experimente etc. Das P-Seminar in der 11. Klasse soll neben einer thematischen Auseinandersetzung auch Berufsfelderkundung beinhalten, das zweijährige W-Seminar führt ins wissenschaftspropädeutische Arbeiten ein und schließt mit der Facharbeit ab.

Im Physikunterricht gibt es wenig auswendig zu lernen, meist sind es nur eine Handvoll Formeln und später benutzt man sowieso die Formelsammlung. Aber es gibt viel zu verstehen! Und genau das ist es, was viele Schülerinnen und Schüler anspricht, nämlich die Themen wirklich zu durchdringen. Wenn Schülerinnen und Schüler dann das verstandene Thema anwenden können, erleben wir oft, wieviel Freude es macht, die eigene Kompetenz zu erleben. Genau das versuchen wir Physiklehrkräfte zu erreichen, weil es uns selbst viel Freude bereitet!

Jochen Marx