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Mit der U-Bahn in die Quantenwelt: Physik-Didaktiker entwickeln DVD für Oberstufenschüler

19.11.2010 - (idw) Westfaelische Wilhelms-Universität Münster

Wie sieht das Lehrbuch der Zukunft aus? Geht es nach Physik-Didaktikern der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU), besteht es nicht unbedingt aus Papier. In fast vierjähriger Pionierarbeit haben sie daher eine DVD zur Quantenphysik entwickelt, die für jeden Physikinteressierten konzipiert wurde und vor allem im Unterricht in der Oberstufe einsetzbar ist. Auf der DVD "Quantendimensionen" werden Experimente zum Thema Licht vorgestellt und vor dem Hintergrund der Theorie der Quantenphysik betrachtet. Sie werden durch Animationen und einfache Bilder visualisiert. Wie lässt sich Licht beschreiben, woraus besteht es und wie verhält es sich? Antworten gibt es auf der DVD auf zwei verschiedene Weisen: mit dem Spielfilm "Schattenwelten" und durch das virtuelle U-Bahn-Netzwerk "Subdimension", das interaktive Lernstationen bereithält.

In dem Spielfilm "Schattenwelten" begibt sich der Zuschauer zusammen mit den beiden Figuren Alice und Bob auf eine Reise in die Quantendimensionen von Licht. Die Reise beginnt mit der Suche nach dem mysteriösen Omega, hinter dem die beiden einen Professor vermuten, der wegen seiner Quantenforschung verschwunden sein soll. Auf ihrer Suche treffen sie den merkwürdigen Hausmeister von Omega. Ohne dass sie es ahnen, führt der Hausmeister - gespielt von Prof. Dr. Harald Lesch, der unter anderem durch das Wissenschaftsmagazin "Abenteuer Forschung" im ZDF bekannt ist - die beiden in ein unsichtbares Netzwerk einer anderen Dimension. Dieses Netzwerk gilt es zu entschlüsseln, wollen Alice und Bob verstehen, was es mit Omega tatsächlich auf sich hat.

Das Netzwerk "Subdimension" kann der DVD-Nutzer mit Hilfe von Videosequenzen auf der virtuellen U-Bahn-Linie 1 erkunden. Die "Nonlocality Line" führt von der "Pyramide der Wahrscheinlichkeit" über das "Doppelspaltexperiment" zur "Polarisation und Verschränkung von Photonen" und endet schließlich in der Zukunftsstation "Quantencomputer". In den aufeinander aufbauenden Stationen wird der Nutzer, seinem individuellen Lerntempo entsprechend, in zwei zentrale quantenmechanische Konzepte eingeführt: Wahrscheinlichkeit und Interferenz. Mit jeder Station taucht der U-Bahn-Fahrgast weiter in die Welt der Quantenoptik ein, erkennt den Unterschied zwischen Information und Korrelation und befasst sich zum Schluss mit den technologischen Konsequenzen, die sich aus der Nichtlokalität von Licht ergeben.

Parallel zur Produktion wurden einzelne "U-Bahn-Stationen" in verschiedenen Schulen Nordrhein-Westfalens, vor allem in Schulen im Münsterland, getestet. Bei der Erarbeitung der erklärenden Texte wurden Hinweise von Physiklehrern aus mehreren Bundesländern berücksichtigt. Hilfreiche Anregungen gab auch der Physiker Dr. Wolfgang Dür von der Universität Innsbruck, ein international anerkannter Experte auf dem Gebiet der Quanteninformation. Alle dargestellten Einzelphoton-Experimente wurden vom Institut für Didaktik der Physik der Universität Erlangen realisiert sowie didaktisch aufgearbeitet und stehen auf der Seite www.quantumlab.de zur Verfügung.


Neben dem Institut für Didaktik der Physik der WWU sind weitere Projektpartner beteiligt - die "SCIENCeMOTION"-Filmproduktion, der Klett-Verlag, Medienpartner aus Münster und Köln sowie verschiedene Künstler aus Münster, Essen und Köln. Die DVD "Quantendimensionen" ist beim Klett-Verlag, Stuttgart, und bei "SCIENCeMOTION", Münster, erhältlich. Weitere Informationen: http://www.sciencemotion.de/quantendimensionen.html Weitere Informationen zur DVD "Quantendimensionen"
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