Physik

Der Physik-Leistungskurs 2011 im Joint Institute for Nuclear Research (JINR) in Dubna/Russland vor der Nuklidkarte mit der Insel der Stabilität. Hier, im Institut für Schwerionen-Physik, wurde das Element Dubnium synthetisiert. Ein Physik-Leistungskurs im Joint Institute for Nuclear Research (JINR) in Dubna/Russland

Die Philosophie des Physikunterrichts besteht darin, einerseits die Inhalte verschiedener Gebiete wie Mechanik, Elektrizität, Magnetismus, Optik, Kernphysik und Wärme zu erlernen und andererseits diese Methoden im Labor und in Demonstrationen anzuwenden, Mathematik zur Problemlösung einzusetzen und Modelle zur Beschreibung zu verwenden (wie das Feldmodell, das Teilchenmodell, Schwingungen und Wellen usw.).

Damit erlangen die Schüler_innen die Kompetenz, detailliert zu beobachten und zu beschreiben, Ideen für die Forschung zu entwickeln, Diagramme zu zeichnen und zu analysieren, genaue Messungen im Labor durchzuführen, Daten auszuwerten, Schlussfolgerungen zu ziehen, Ergebnisse zu formulieren, Ergebnisse zu beurteilen, Tabellen und Formeln zu verwenden, digitale Messgeräte zu benutzen und den Text in komplexen Büchern zu studieren. All dies geschieht mit Anwendungen, die die Schüler_innen im täglichen Leben, in der Natur und in der Technik finden. Die Ausstattung der Schule für Laborarbeiten und Demonstrationen ist hervorragend und wird intensiv genutzt.

Auf diese Weise bleiben die Schüler_innen motiviert, finden Freude an wissenschaftlichen Themen und Methoden und folgen ihrer Neugierde. Es ist zu hoffen, dass einige Schüler_innen später ein Studium der Physik, der Medizin, der Ingenieurwissenschaften, der Informatik oder verwandter Fächer aufnehmen werden.

Von Zeit zu Zeit werden Gruppen der Grundschule eingeladen, an Physikvorführungen älterer Schüler_innen teilzunehmen. Wir bekommen Aushänge für kostenlose Schülerlabore und Vorlesungen an den Berliner oder Potsdamer Universitäten oder Physikinstituten. Es gibt das stadtweite MINT-Programm, über das Physikexperten in den Unterricht eingeladen werden können. Von Zeit zu Zeit kommen Eltern in die Schule und berichten über ihren Berufsalltag in der Physik. Auch Teilchenphysik-Seminare werden manchmal von am CERN ausgebildeten Spezialisten an der JFKS angeboten. All diese Veranstaltungen können nur stattfinden, wenn die physikalischen Grundlagen gelegt sind und das Verständnis der Schüler_innen auf einem entsprechenden Niveau ist. So ist zum Beispiel der Besuch des Adlershofer Synchrotrons erst im letzten Schuljahr sinnvoll. Schließlich unternimmt der Leistungskurs seit vielen Jahren eine Kursfahrt nach Russland, um die Wissenschaftsstadt Dubna und das Kosmonautenausbildungszentrum Star City zu besuchen.

Eine weitere typische Erfindung der JFKS ist ein Kurs in der 7. Klasse, in dem die Schüler_innen Deutsch lernen und sich gleichzeitig mit Physik beschäftigen können (drei Stunden pro Woche für ein Semester). In der Regel werden drei von sechs Parallelklassen auf Deutsch und drei auf Englisch unterrichtet – die Schülergruppen werden jedoch von Jahr zu Jahr gemischt, was von verschiedenen Faktoren des Schulprogramms abhängt.

Sekundarstufe I

In den Jahrgangsstufen 7 – 10 ist die Verteilung der Themen sowohl durch den Berliner Lehrplan als auch durch den amerikanischen Lehrplan mit leichten Modifikationen vorgegeben. Die Themen werden in aufeinanderfolgenden Jahren behandelt und der Einblick wird von Stufe zu Stufe vertieft. Normalerweise haben die Schüler_innen in diesen Klassenstufen zwei Stunden Physikunterricht pro Woche, außer in Klasse 7 (nur ein Semester).

Themen in der 7. Klasse: Wärme (z. B. thermische Ausdehnung von Festkörpern, Flüssigkeiten, Gasen; Wärmeübertragung durch Leitung, Konvektion, Strahlung); Teilchenmodell; Dichte; Optik (Lichtquellen, Schatten, Reflexion, Brechung)

Themen in der 8. Klasse: Mechanik (Geschwindigkeit; Kräfte; einfache Maschinen wie Riemenscheiben, Hebel usw.); Magnetismus; Elektrizität (elektrische Ladungen, Feld, Strom, Spannung, Widerstand, Wirkungen des elektrischen Stroms, Ohmsches Gesetz); Schwimmen, Schweben, Sinken.

Themen in der 9. Klasse: Elektrizität (Kirchhoffsche Gesetze; elektrische Induktion, Transformatoren, elektrischer Strom); Optik (Linsen); Kernphysik (α- β- und γ-Strahlung; Ionisation; Zerfall; Halbwertszeit; Kernspaltung und Kernfusion; Kernreaktoren).

Themen in der 10. Klasse: Mechanik (Beschleunigung; Newtonsche Gesetze; Schwingungen und Wellen); Energie (verschiedene Formen von Energie; Umwandlungsmaschinen; Wirkungsgrad)

Sekundarstufe II

Die Schüler der 11. und 12. Klasse müssen sich für den Diplomkurs oder den Abiturkurs entscheiden.

Diplomkurs

a) Oberstufenkurs Physik (6 Stunden pro Woche / ein Jahr)
Dies ist ein allgemeiner Physikkurs, der alle Standardthemen einer vollständigen Physikprüfung in der Oberstufe umfasst, einschließlich Bewegung, Mechanik, Energie, Wellen, Licht, Schall und vieles mehr. Der Unterricht besteht aus der Diskussion von Ideen, der Anwendung von Ideen im Labor (während einer Doppelstunde pro Woche), der Nutzung von Ideen zur mathematischen Lösung von Problemen und der Anwendung der Physik in Natur und Technik. Die Philosophie lautet: “Was sind die Regeln der Physik und wie werden sie in der Welt angewendet?” Der Kurs findet sechs Stunden pro Woche statt.

b) AP-Physikkurs (6 Stunden pro Woche / ein Jahr)
Dies ist ein Physikkurs für Fortgeschrittene, der die Themen der Advanced Placement Physics-Prüfung abdeckt, die jedes Jahr im Mai angeboten wird. Die Schüler_innen werden mit anspruchsvollen Ideen, Laborexperimenten und Problemlösungen intensiv vorbereitet. Daher sollten die Schüler_innen, die diesen Kurs belegen, bereits über umfangreiche Erfahrungen mit physikalischen Themen verfügen und ein hohes Maß an Sicherheit bei der Anwendung von Algebra und Trigonometrie haben. Der Kurs findet sechs Stunden pro Woche statt.

Abiturkurs

Die Schüler müssen mindestens eines der drei naturwissenschaftlichen Fächer wählen und können zwischen zwei Niveaustufen wählen:

a) Grundkurs (3 Stunden pro Woche / zwei oder vier Semester)
b) Leistungskurs: (5 Stunden pro Woche / vier Semester)

In der Physik sind die Themen in diesen Kursen die gleichen, aber das Niveau der theoretischen Behandlung ist unterschiedlich. Der Grundkurs kann als relevanter Kurs in den schriftlichen oder mündlichen Abiturprüfungen gewählt werden, während der Leistungskurs eines der beiden Hauptfächer in der schriftlichen Abiturprüfung ist. In den zentralen Abiturprüfungen (seit 2015) müssen zwei von drei angebotenen Themen bearbeitet werden, eines davon ist ein Schülerexperiment, in dem die Schüler_innen ihre praktischen Fähigkeiten bei der Datenerfassung und Auswertung eines vorgegebenen Problems zeigen müssen.

Die wichtigsten Konzepte in diesen beiden Jahren sind Felder (Gravitations-, elektrische und magnetische Felder und die Bewegung von Massen oder Ladungen in diesen Feldern); elektromagnetische Induktion und elektromagnetische Schwingungen und Wellen; Quanten und Materie, die beide die Atom- und Kernphysik umfassen. Die Schüler_innen sollen Kompetenzen in den Bereichen des Fachwissens (kompetenter Umgang mit naturwissenschaftlichen Erkenntnissen), des Arbeitens mit naturwissenschaftlichen Methoden, der Kommunikation in der Fachsprache einschließlich mathematischer Werkzeuge und Präsentationstechniken sowie der Reflexion von Ergebnissen erwerben.

All diese Kompetenzen müssen auf verschiedenen Ebenen angewandt werden, wie z.B. Wiederholung, Anwendung von Wissen auf neue Situationen oder problemlösendes Denken.

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