Empirische Forschung zum Lernen moderner Quantenphysik

Ansprechpartner:  Dr. Philipp Bitzenbauer

Die Quantenphysik ist ein hochaktuelles Gebiet der Physik. In Zukunft wird es für viele Menschen wichtig sein, das Wesen der Quantenphysik zu verstehen, um das Potential und auch Beschränkungen moderner Technologien einschätzen zu können. Damit fachdidaktische Entwicklungsforschung zielgerichtet bzw. theoriegeleitet erfolgen kann, sind Kenntnisse darüber erforderlich, wie Quantenphysiklernen gut funktioniert.

Unter Einbezug etablierter qualitativer und quantitativer Forschungsmethoden werden deswegen Lernprozesse von Lernenden, d.h. Schülerinnen und Schülern, Studierenden, Fachkräften, etc. zur Quantenphysik beforscht. Dies geschieht sowohl im Rahmen der Evaluation neuer Lehrkonzepte zur Quantenphysik an Schulen und Universitäten im Sinne von Design Based Research, vor allem aber mittels fachdidaktischer Grundlagenforschung. Ziel dieser Grundlagenforschung ist es, die Verstehensprozesse Lernender im Bereich der Quantenphysik nachzuzeichnen. Beispielsweise, indem man untersucht, wie sich das Verständnis der Lernenden für physikalische Modelle entwickelt, während Quantenphysik gelernt wird.

Die empirische Etablierung eines theoretischen Rahmens zum Quantenphysiklernen kann wiederrum in der zielgerichteten Entwicklung von Konzepten münden, die eine adressatengerechte Vermittlung von Quantenphysik ermöglichen und zwar in variablen Settings: im Rahmen von Unterrichtskonzepten an Schulen, Lehrkonzepten an Universitäten oder zur Entwicklung zielgruppenspezifischer Fort- und Weiterbildungsangebote.

Ausgewählte Publikationen zu diesem Forschungsbereich:

[1] Ubben, M., Bitzenbauer, P. (2022).Two Cognitive Dimensions of Students’ Mental Models in Science: Fidelity of Gestalt and Functional Fidelity. Education Sciences, 12(3), 163. (link: https://doi.org/10.3390/educsci12030163)

[2] Bitzenbauer, P. (2021). Quantum physics education research over the last two decades: a bibliometric analysis. Education Sciences, 11(11), 699. (link: https://doi.org/10.3390/educsci11110699)

[3] Bitzenbauer, P. (2021). Effect of an introductory quantum physics course using experiments with heralded photons on pre-university students‘ conceptions about quantum physics. Physical Review Physics Education Research, 17, 020103. (link: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.17.020103)

[4] Winkler, B., Bitzenbauer, P. & Meyn, J.-P. (2021). Quantum physics ≠ quantum physics. A brief survey of researchers‘ associations. Physics Education, 56(6), 065031. (link: https://doi.org/10.1088/1361-6552/ac28df)