Aufbereitung der CERN - Masterclass für die Durchführung an ...

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Die Rolle der Teilchenphysik im Physikunterricht
Die Teilchenphysik hat durch die Inbetriebnahme des LHC und der damit verbundenen
Medienanteilnahme eine enorme Aufwertung erfahren. Auch das Buch „Illuminati“ von Dan
Brown wurde verfilmt und kam 2009 in die Kinos. Die Handlung spielt gleich am Anfang am
CERN, wo in einem geheimen Labor auf eine populistische Art Antimaterie hergestellt wird.
Dennoch wird die Teilchenphysik im Schulunterricht nur am Rand behandelt, weil sie ein
sehr moderner Teilbereich der Physik ist, der sich ständig verändert. Weiterhin gibt es kaum
Möglichkeiten, Experimente einzubinden. Dabei kann man durchaus Inhalte schülergerecht
behandeln, ohne auf schwierige mathematische Formalismen eingehen zu müssen. 76 Dies
wird ebenfalls aus der Gestaltung des fachlichen Teils dieser Hausarbeit ersichtlich.
„Die Elementarteilchenphysik ist aus fachlicher und historischer Sicht die Fortsetzung der
Atom- und Kernphysik hin zu kleineren Längeneinheiten“ 77 Ein Schüler hört im Gymnasium
etwas von Atomkernen, Protonen und Neutronen und sollte das Gymnasium nicht verlassen,
ohne auch etwas über Quarks gehört zu haben. Viele Internetseiten und Programme
ermöglichen hier eine sehr anschauliche Vermittlung dieses Themas.
Kircher 78 gibt bei der Behandlung folgende Schwierigkeiten zu bedenken:
• Es ist viel Zeit erforderlich, um die relevanten Größenordnungen und Einheiten
einzuführen.
• Bei zu schnellem Vorgehen werden die Schüler mit einer Vielzahl neuer Namen und
Begriffe überlastet.
• Der Aufbau der Unterrichtssequenz sollte an der historischen Entwicklung orientiert
werden.
• Es gibt kaum Möglichkeiten für Experimente im Unterricht.
Der historische Zugang hat als Ziel die Teilchen des Standardmodells zu erarbeiten. Die
bereits erwähnte Teilchenexplosion sollte dabei nur kurz erwähnt werden, da es nicht Ziel
sein kann, dass Schüler alle Teilchen, sondern nur die Grundbausteine, kennen.
Der Teilchenbegriff muss sauber eingeführt werden, weil den Schülern das Teilchenmodell
aus der Thermodynamik bekannt ist. Natürlich meint ein Physiker mit Teilchen stets die
Elementarteilchen, aber auf diese Begriffsbildung ist der Schüler hinzuweisen. Es ist darauf
zu achten, welche Teilchen nach heutigem Wissen elementar und welche zusammengesetzt
sind, um diese Begriffe streng einzuhalten.
76 vgl.: Kircher, E.: Physikdidaktik - Theorie und Praxis S. 455
77 E. Kircher, E.: Physikdidaktik - Theorie und Praxis S.472
78 vgl.: Kircher, E.: Physikdidaktik - Theorie und Praxis S. 472 f