Physik

Physik am Pestalozzi- Gymnasium

Die Physik (über lateinisch physica „Naturlehre“) ist eine Naturwissenschaft und untersucht die grundlegenden Phänomene in der Natur unserer und anderer Welten. Ein Leben ohne Elektrizität, Musik, Laptop, Handy oder Auto ist für unsere westliche Gesellschaft kaum noch vorstellbar. Wer möchte schon im Winter unter freiem Himmel, ohne Heizung und elektrischem Licht Unterricht machen, von zu Hause zu Fußbis zur Schule laufen oder auf Smartphones und Internet verzichten?! Unter anderem aus diesen Gründen ist der Physikunterricht ein fester Bestandteil der etablierten Schulkultur am Pestalozzi-Gymnasium, der darauf bedacht ist, Alltagsphänomene und -gegenstände zu hinterfragen und zu erläutern.

Schulinternes Curriculum Sek I

Schulinternes Curriculum Sek II

Physikräume

Dem Fachbereich Physik stehen zwei Fach-, ein Vorbereitungsraum sowie eine ausgiebige Physiksammlung zur Verfügung. Mit Anfang des Schuljahres 2016/2017 begann die Modernisierung der Physikräume. Bis zu den Osterferien 2017 wurde so der Physikübungsraum von Grund auf erneuert. Es entstand ein Fachraum zur Durchführung von Demonstrations- und Schülerexperimenten, der sowohl alle technischen Voraussetzungen für den Fachunterricht besitzt, als auch die Möglichkeit zu kooperativem und individuellem Unterricht bietet. Darüber hinaus erweiterte sich der Fachraum durch die Installation neuester digitaler Medien wie ein digitales Whiteboard für den modernen fortschrittlichen Physikunterricht. Außerdem erfolgte in diesem Zeitraum eine Neugestaltung des Vorbereitungsraums, der durch die Renovierungsmaßnahmen die Vorbereitung des Physikunterrichts durch die Lehrkräfte optimiert. In diesem Zusammenhang wurde die Ausstattung der Physiksammlung mit Geräten und Materialienfür Demonstrations- und für Schülerexperimente angepasst und erweitert.
Wir freuen uns auf die Fertigstellung der Erneuerung des Fachbereichs Physik, der es uns neben den jährlich bereitgestellten Mittel des Schulträgers und des Fördervereins des Pestalozzi-Gymnasiums ermöglicht, einen zukunftsorientierten Physikunterricht zu gestalten.

Physik

Physikunterricht

Auf Basis der 2014 herausgegebenen neuen Kernlehrpläne für das Fach Physik entstand in den letzten Jahren ein schulinterner Lehrplan, der die fokussierten Forderungen des Landes NRW auf einen kompetenz- und kontextorientierten Unterricht erfüllt.

Der Physikunterricht am Pestalozzi-Gymnasium ist daher darauf ausgerichtet, die konzeptbezogenen Kompetenzen, die das Fachwissen festlegen und sich auf die mit ihnen verbundene Vorstellungen und Begriffe beziehen genauso zu erweitern wie die prozessbezogenen Kompetenzen, die die Handlungsdimension beschreiben und sich auf naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen beziehen. Der Unterricht im Fach Physik unterstützt gleichzeitig auch die Entwicklung personaler und sozialer Kompetenzen, die lebenslanges Lernen und gesellschaftliche Mitgestaltung ermöglichen. Schülerinnen und Schüler sollen dementsprechend im Unterricht insbesondere Verantwortung für das eigene Lernen übernehmen, bewusst Lernstrategien einsetzen und im gemeinschaftlichen Austausch physikalische Phänomene erkunden und Konzepte erarbeiten.

Die Entwicklung der Kompetenzen erfolgt anhand geeigneter Kontexte. Lernen in Kontexten bedeutet, dass Fragestellungen aus der Praxis der Forschung, technische und gesellschaftliche Fragestellungen und solche aus der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler den Rahmen für Unterricht und Lernprozesse bilden.

Geeignete Kontexte beschreiben reale Situationen, deren Relevanz auch für Schülerinnen und Schüler erkennbar ist und die mit den zu erwerbenden Kompetenzen gelöst werden können. So wird durch Kontexte wie „Elektrizität im Alltag“, „Leben bei verschiedenen Temperaturen“ oder „Physik und Sport“ ein Zusammenhang zur Lebenswelt erschlossen. Dadurch ermöglicht sich eine schülerorientierte Erarbeitung physikalischer Sachverhalte, die Entwicklung und Nutzung fachlicher Kompetenzen und die Kommunikation und Reflexion naturwissenschaftlicher Aussagen.

Der Physikunterricht in der Sekundarstufe I

… liegt mit Ausnahme der JgSt. 7 bei einem Umfang von zwei  Wochenstunden. Er ist darauf bedacht, wichtige grundlegende physikalische Kenntnisse von alltäglichen natürlichen und technischen Phänomenen zu erarbeiten und sorgt so für ein besseres Verständnis unserer Umwelt. Dabei lernen Schülerinnen und Schüler physikalische Sichtweisen kennen und erfahren Möglichkeiten und Grenzen naturwissenschaftlichen Denkens. Beginnend mit der JgSt. 6 erfolgt zunächst die Ermittlung physikalischer Arbeitstechniken, wie die Erstellung von Protokollen und Plakaten, die Durchführung von Schülerexperimenten unter Einhaltung der Sicherheitsregeln, sowie die selbständige Erarbeitung von Wissen auf Basis von Lernstationen. Diese methodischen Arbeitstechniken erweitern sich sukzessive bis zur JgSt. 9. So steht in der Sek I die Erstellung von Referaten, Powerpoint-Präsentationen und Handouts genauso im Fokus wie der systematische Umgang und die Auswertung von Excel-Dateien und die sinnstiftende Nutzung der Internetrecherche.

Physikunterricht in der Sekundarstufe I

In der JgSt. 6 werden Phänomene des täglichen Lebens genauer unter die Lupe genommen. So stehen Unterrichtsreihen wie „Leben bei verschiedenen Temperaturen“, „Die Sonne unsere wichtigste Energiequelle“, „Was der Strom alles kann“ oder „Die Welt mit unseren Sinnen wahrnehmen“ auf dem schulinternen Lehrplan.

In der JgSt. 7 findet der Physikunterricht lediglich in einem Halbjahr statt und konzentriert sich auf den Bereich Optik. Die Ausgangspunkte bilden dabei Geräte des Alltags. Die Schülerinnen und Schüler finden heraus, wie Spiegelbilder entstehen,  Fotokameras funktionieren, das menschliche Auge arbeitet und Lernen die Welt der Farben kennen.

In der Klasse 8 fokussiert sich der Physikunterricht auf die Mechanik. Sport und Straßenverkehr, Werkzeuge, Motoren oder auch einfache Maschinen wie das Brecheisen oder der Seilzug stecken voller Physik. „Warum konnten die Ägypter nur mit Muskelkraft 60 Tonnen schwere Blöcke bewegen?“ „Wieso bekomme ich Ohrenschmerzen, wenn ich Tief tauche?“ Wie kann ich meine eigene Geschwindigkeit messen“ und „Wie macht dies ein Navigationsgerät?“ Das alles sind Fragen der Mechanik, denen in dieser JgSt. auf den Grund gegangen wird.

Energie, Elektrizität und Radioaktivität spielen in der Klasse 9 die zentrale Rolle. Unter den Kontexten „Verteilung der elektrischen Energie im Haus“, „ Wie macht man Strom – Energiegewinnung in Kraftwerken“ und „ Radioaktivität – Belastung und Nutzung“ werden die zentralen Themen erarbeitet und durch eine ausgiebige Recherche und Präsentationsarbeit zu regenerativen und fossilen Primärenergien komplementiert.

Der Physikunterricht in der Sekundarstufe II

… erfolgt mit drei Stunden in den Grundkursen und fünf Stunden im Leistungskurs. Das Fach Physik ist in der Regel in der Einführungsphase mit zwei Grundkursen, in der Qualifikationsphase, abhängig vom Wahlverhalten der Jahrgangsstufe, mit ein bis zwei Grundkursen vertreten. Die Leistungskurse finden in Kooperation mit weiteren Gymnasien der Stadt Herne statt.
Physikunterricht in der gymnasialen Oberstufe knüpft an den Unterricht in der Sekundarstufe I an und vermittelt, neben grundlegenden Kenntnissen und Qualifikationen, Einsichten auch in komplexere Naturvorgänge sowie für das Fach typische Herangehensweisen an Aufgaben und Probleme. Dazu lernen Schülerinnen und Schüler zunehmend selbständig physikalische Sichtweisen kennen. Sie intensivieren die quantitative Erfassung physikalischer Phänomene, präzisieren Modellvorstellungen und thematisieren Modellbildungsprozesse, die auch zu einer umfangreicheren Theoriebildung führen. Die Betrachtung und Erschließung von komplexen Ausschnitten der Lebenswelt unter physikalischen Aspekten erfordert von ihnen in hohem Maße Kommunikations- und Handlungsfähigkeit. Zur Erfüllung dieser Aufgaben und zur Erreichung der Ziele vermittelt der Physikunterricht in der gymnasialen Oberstufe fachliche und fachmethodische Inhalte unter Berücksichtigung von Methoden und Formen selbständigen und kooperativen Arbeitens.

Physik und Sport

Aufgabe der Einführungsphase ist es, Schülerinnen und Schüler auf einen erfolgreichen Lernprozess in der Qualifikationsphase vorzubereiten. Wesentliche Ziele bestehen darin, neue fachliche Anforderungen der gymnasialen Oberstufe, u.a. bezüglich einer verstärkten Formalisierung, Systematisierung und reflexiven Durchdringung sowie einer größeren Selbständigkeit beim Erarbeiten und Bearbeiten fachlicher Fragestellungen und Probleme zu verdeutlichen und einzuüben. Dabei ist es notwendig, die im Unterricht der Sekundarstufe I erworbenen Kompetenzen zu konsolidieren und zu vertiefen, um eine gemeinsame Ausgangsbasis für weitere Lernprozesse zu schaffen. Im Fokus des physikalischen Unterrichtes steht die Vertiefung der Mechanik. Unter dem Kontext „Physik und Sport“ wird dabei vertiefend auf die Frage „Wie lassen sich Bewegungen vermessen und analysieren?“ eingegangen, bevor im Anschluss der Weg in das Weltall gesucht und unser Sonnensystem erklärt wird. Den Abschluss der Einführungsphase bietet die physikalische Untersuchung des Schalls.

In der Qualifikationsphase findet der Unterricht im Fach Physik entweder auf grundlegendem Anforderungsniveau (Grundkurs) oder auf erhöhtem Anforderungsniveau (Leistungskurs) statt. Während in beiden Kursarten das Experiment im Zentrum steht, unterscheiden sich die beiden Kursarten deutlich hinsichtlich der zu erreichenden fachlichen Tiefe, der Systematisierung und der Vielfalt des fachmethodischen Vorgehens sowie dem Grad der Mathematisierung.

Insbesondere im Grundkurs basiert der Unterricht auf der experimentellen Methode, da diese den besonderen Charakter der Physik als empirische Wissenschaft verdeutlicht. Die Betonung liegt dabei auf spezifischen Funktionen von Experimenten im physikalischen Erkenntnisprozess wie auch auf ihrer Bedeutung für technische Anwendungen. Im Rahmen vielfältiger Kontexte werden die zu erwerbenden Kompetenzen vermittelt und im Verlaufe des Unterrichts stärker vernetzt. Alle Schülerinnen und Schüler erhalten dadurch zunehmend Fähigkeiten zum selbständigen Arbeiten an physikalischen Problemstellungen und Erkenntnisprozessen. Dabei erfolgt die Vermittlung der physikalischen Erkenntnisse in der Qualifikationsphase anhand der folgenden beispielhaften Kontexte:

  • die Erforschung des Elektrons und Photons, des Mikro- und Makrokosmos
  • die Forschung im Teilchenbeschleuniger
  • die detaillierte Funktionsweise eines Navigationssystems
  • Reisen durch Raum und Zeit
  • die Quantenphysik verändert das Weltbild

Individuelle Förderung im Physikunterricht

Im Mittelpunkt der individuellen Förderung  im Fach Physik stehen die Schülerinnen und Schüler, die als Persönlichkeiten wertgeschätzt werden. Entsprechend ihrer Lernausgangslagen werden sie so gefördert, dass sie ihre Begabungen, Fähigkeiten und Kompetenzen bestmöglich entfalten und somit ihren individuellen Bildungserfolg erzielen können. Dabei wird der Physikunterricht so aufgebaut, dass Lernsituationen geschaffen werden, in denen die Schülerinnen und Schüler ihre Kompetenzen aktiv entwickeln, Verantwortung für ihren Lernprozess übernehmen und ihren Lernfortschritt erkennen und reflektieren können, ohne dabei den Klassenverband zu verlassen. Zur Gewährleistung der individuellen Förderung werden im Fach Physik folgende Aspekte angewandt:

DLR School Lab Dortmund

Äußere Differenzierung

  • NW-Geschichte als WPII Fach in der JgSt. 8
  • Roboter-AG
  • Teilnahme an Wettbewerben (z.B. Freestyle-Physik)

Binnendifferenzierung

  • Schülerexperimente
  • Gruppenarbeit
  • Referate
  • Stationenlernen
  • Kooperative Lernformen
  • Digitale Videoanalyse mit Measure Dynamics

Zusammenarbeit mit außerschulischen Partnern:

  • Sternwarte Bochum
  • Kooperation der Stadtbibliothek zur Erstellung von Referaten in der JgSt. 7
  • Girls & Boys Day in der JgSt. 8 zur Berufsorientierung in technischen Berufen
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