Quantum @ Schule
Die Geheimnisse der Quanten entschlüsseln: Junge Köpfe inspirieren mit Quantum@School
Schüler entschlüsseln die Geheimnisse der Quantenphysik mit dem ersten Test des Quantum@School-Programms am Tag der Mathematik, Informatik und Physik an der Universität Innsbruck.
Foto: quantA
Die Wissenschaft ist die Grundlage des Fortschritts in der modernen Gesellschaft und prägt Technologie, Innovation und unser Verständnis des Universums. Unter den vielen wissenschaftlichen Fortschritten der letzten Jahrzehnte ragt die Quantenphysik als ein Gebiet heraus, das ein integraler Bestandteil vieler Technologien ist, die in unserem Alltag vorkommen, wie Smartphones, Computer, Laser, optische Fasern, medizinische Geräte usw., und sie ist ein sich entwickelndes Forschungsgebiet mit dem Potenzial, noch mehr Branchen zu revolutionieren, von der Computer- und Kommunikationsbranche bis zur Materialwissenschaft. Dennoch erscheint dieses faszinierende Gebiet oft abstrakt und einschüchternd, insbesondere für junge Studenten.
Genau hier kommt Quantum@School ins Spiel. Dieses innovative Programm führt Schüler der Sekundarstufe auf ansprechende und interaktive Weise in die Quantenphysik und Quantenforschung ein, um ihre Begeisterung für moderne Wissenschaft und Technologie zu wecken. Und da die UNESCO das Jahr 2025 zum Internationalen Jahr der Quantenwissenschaft und -technologie erklärt hat, gibt es keinen besseren Zeitpunkt, um diese bahnbrechende Wissenschaft in die Klassenzimmer zu bringen. Wenn es um die Quantenphysik geht, brauchen sowohl Schüler als auch Lehrer neue, inspirierende Wege, um in das Gebiet einzutauchen, denn die traditionellen Physik-Lehrpläne tun sich oft schwer, sie auf eine zugängliche Art und Weise zu präsentieren, so dass sie für die Oberstufe zu komplex und fortgeschritten erscheint. Daher werden innovative Lehrmethoden benötigt, um die Art und Weise zu verändern, wie Schüler das Thema erleben und sich damit auseinandersetzen.
Das Outreach-Programm für Quantum@School wurde an der Universität Innsbruck entwickelt und für Schüler im Alter von 14 bis 17 Jahren angepasst, um eine Brücke zwischen der unteren und oberen Sekundarstufe zu schlagen. Es zielt insbesondere darauf ab, Schulen anzusprechen, die sich normalerweise nur schwer für die Vermittlung von Physik interessieren. Das Programm wird in der ersten Oktoberwoche in Schulen in ganz Österreich durchgeführt. Die Lehrer können ihre Klassen im Voraus anmelden. Dann wird ein Doktorand, der auf dem Gebiet der Quantenphysik forscht, die Schule besuchen und das Programm vor Ort durchführen.
Im Mittelpunkt dieser Outreach-Initiative steht ein Escape-Spiel, das grundlegende Konzepte der Quantenphysik durch interaktive Rätsel und Problemlösungsaufgaben vermitteln soll. Das übergreifende Thema des Spiels dreht sich um die Quantenmakroskopie, ein Gebiet, das die Grenze zwischen der klassischen und der Quantenwelt erforscht und auf dem mehrere Gruppen in Österreich aktiv forschen. Dieser spielerische Ansatz ermöglicht es den Studenten, die Prinzipien der Quantenphysik hautnah zu erleben, wodurch komplexe Ideen greifbarer und ansprechender werden. Nach Abschluss des Escape-Spiels wird der Gastdoktorand seine Forschung vorstellen und eine Diskussionsrunde moderieren, in der die Konzepte des Spiels mit realen Quantenphänomenen verknüpft werden.
Um die langfristige Nachhaltigkeit und Wirkung dieser Initiative zu gewährleisten, wurde das Programm mit starker institutioneller Unterstützung und strategischen Partnerschaften entwickelt. Das Projekt wird in Zusammenarbeit zwischen quantA, Österreichs Exzellenzcluster für Quantenforschung, und dem Innsbrucker Physikforschungszentrum entwickelt und von der Fakultät für Mathematik, Informatik und Physik der Universität Innsbruck unterstützt. Außerdem wird das Projekt in das Science Ambassadors-Programm der Österreichischen Agentur für Bildung und Internationalisierung (OeAD) integriert. Durch die Förderung dieser Synergien zielt das Projekt darauf ab, dauerhafte Verbindungen zwischen Schulen und Universitäten zu schaffen und Doktoranden als Botschafter zu positionieren, die über diese Initiative hinaus mit Schulen in Kontakt bleiben können. Dies wird dazu beitragen, die Kluft zwischen der Sekundarschulbildung und der Spitzenforschung zu überbrücken und die Quantenwissenschaft für jüngere Generationen zugänglicher und relevanter zu machen.
Neben den Schülern soll das Projekt auch Lehrern die nötigen Ressourcen und Schulungen an die Hand geben, damit sie die Quantenphysik in ihre Klassenzimmer einführen können. Ein häufiges Hindernis für die Vermittlung moderner Physikkonzepte in Schulen ist die Wissenslücke, mit der viele Lehrer konfrontiert sind. Um dies zu beheben, wird die Initiative ein Netzwerk von engagierten Lehrern aufbauen und einen strukturierten Kurs über die Grundlagen der Quantenmechanik anbieten, der die Pädagogen mit den notwendigen Fähigkeiten und dem Selbstvertrauen ausstattet, um diese Themen in ihre Lehrpläne einzubauen. Indem das Programm das Wissen der Lehrer stärkt, stellt es sicher, dass die Quantenerziehung nicht mit einer einzigen Veranstaltung endet, sondern zu einem dauerhaften Bestandteil des Schulalltags wird.
Diese Initiative fördert auch die Zusammenarbeit zwischen den österreichischen Universitäten und schafft eine Gemeinschaft von Doktoranden, die sich für die Vermittlung von Wissenschaft begeistern. Durch die Einbindung junger Forscher in die Öffentlichkeit profitiert das Projekt sowohl von Studenten als auch von Wissenschaftlern: Schüler erhalten direkte Einblicke in die reale Quantenforschung, während Doktoranden wertvolle Kommunikations- und Lehrfähigkeiten entwickeln. Diese Initiative schlägt somit eine Brücke zwischen Wissenschaft und Gesellschaft und stärkt Österreichs Führungsrolle in der Quantenbildung und -forschung.
Die Rätsel sind so konzipiert, dass sie in grundlegende Konzepte der Quantenmechanik einführen, wie z.B. die Quantenüberlagerung oder die Unschärferelation.
Fotos: quantA