Entwicklung Eines Lehrkonzepts Fur Eine Elementare Quantenmechanik Formuliert Mit In-Out Symbolen

Geringe mathematische Grundkenntnisse angehender Physiklehrkrafte der Sekundarstufe I stellen eine Herausforderung bei der quantenphysikalischen Ausbildung dar. In der vorliegenden Arbeit wird ein Lehrkonzept fur diese Zielgruppe entwickelt und erprobt. In einem ausfuhrlichen Literaturreview werden dazu bisherige Konzepte dargestellt. Es zeigt sich, dass oft komplexe Mathematik verwendet wird, welche bei Studierenden aber nicht vorausgesetzt werden kann. Im neuen Lehrkonzept wird aus der Diskussion des Doppelspaltexperiments eine neue Symbolik fur die klassische Physik entwickelt. Diese orientiert sich an der Dirac-Notation, welche die Abfolge von Experimenten grafisch beschreibt und zunachst keine komplexe Mathematik benotigt. Die so gewonnenen Erkenntnisse werden auf Quantenobjekte ubertragen und interpretiert. Anschliessend werden die Energie mikroskopischer Teilchen und die Eigenschaften von Wellenfunktionen betrachtet. Den Abschluss bildet ein Kapitel zu Photonen. Dieses neue Lehrkonzept wurde in einer explorativen Studie nach dem design based research-Ansatz mit 14 Studierenden erprobt. Die Optimierung erfolgte auf Basis von Verlaufsprotokollen der Lehrveranstaltungen. Die Lernwirksamkeit wurde mittels eines Fragebogens analysiert. Es zeigt sich, dass der neue Ansatz fur die Vermittlung elementarer Quantenmechanik geeignet ist, insbesondere in Bezug auf eine moderne Atomvorstellung.