Moderne Schülerexperimente zur Quantentechnologie für die Schule

Der Physikunterricht in der Sekundarstufe II ist durch Schlüsselexperimente geprägt. Aufgrund der komplexeren und meist auch teureren experimentellen Aufbauten können - anders als in der Sekundarstufe I - oftmals allerdings nur Demonstrationsexperimente bzw. Animationen, Simulationen und Videos anstelle von Schülerexperimenten eingesetzt werden. Für die Lernenden geht so aber ein Teil der Erfahrungen verloren, die in einem selbst durchgeführten Experiment gesammelt werden können. Das Zuschauen beschränkt die Erfahrungen auf optische und akustische Eindrücke aus der Zuschauerperspektive. Haptische Rückmeldung und Eindrücke über das nötige Feingefühl während experimenteller Handlungen, etwa bei der Justage (moderner) Wellen- und Quantenoptischer Experimente, werden so kaum vermittelt.

Zentrales Element der Fortbildung sind ausgedehnte Workshopphasen, in denen neue Low-Cost-Schülerexperimente (auf Basis von 3D-Druck und Microcontrollern) zur Wellen- und Quantenoptik in Theorie und Praxis vorgestellt werden. Die Experimente reichen von Interferometrie, über Modellexperimente zur Quantenkryptografie, bis hin zu spinabhängigen optischen Anregungen von Farbzentren im Diamanten. Flankierende Vorträge zeigen die aktuelle Bedeutung und Anwendungen der Experimente, insbesondere im Kontext von Quantencomputing, Quantenkommunikation und Quantensensorik. Alle in dieser Fortbildung gezeigten Experimente sind für den direkten Einsatz im Schulunterricht konzipiert worden.

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