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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 3: Quantenphysik I

DD 3.1: Vortrag

Montag, 9. März 2026, 10:45–11:05, SCH/A101

Mathematisches Sense-Making in der Quantenphysik: Ergebnisse aus Interviews mit Lehrkräften und Schüler:innen — •Moritz Förster und Gesche Pospiech — TU Dresden, Professur für Didaktik der Physik

Quantenphysikalische Prinzipien zeichnen sich auf besondere Weise durch die ihnen zugrundeliegenden mathematischen Strukturen aus. Vor diesem Hintergrund scheint es plausibel, dass mathematische Beschreibungen präzise Erklärungen quantenphysikalischer Sachverhalte sowie Problemlösefähigkeiten von Lernenden unterstützen können.

In einer explorativen Interviewstudie wurden leitfaden- und materialgestützte Einzelinterviews mit Lehramtsstudierenden, Lehrkräften und Schüler:innen der gymnasialen Oberstufe geführt. Dabei wurden grundlegende Prinzipien der Quantenphysik am Beispiel der Polarisation von Photonen eingeführt und zwei mathematische Repräsentationen (Ket-Notation und Bloch-Kugel) fokussiert. Analysiert wurden kognitive Ressourcen, welche bei der Erklärung von Konzepten der Quantenphysik und Lösung von Anwendungsaufgaben genutzt wurden, sowie Argumentationsstrukturen und mathematisches Sense-Making.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass mathematische Strukturen das Sense-Making der Lernenden unterstützen können. Es zeigt sich, dass Lernende dann erfolgreich Anwendungsaufgaben lösen, wenn sie die Beschreibung physikalischer Phänomene mit mathematischen Strukturen verknüpfen. Weiterhin zeigen die Ergebnisse, dass nur wenige Lernende auf rein innermathematische Diskussionen und eine formale Handhabung des Formalismus zurückgreifen.

Keywords: Quantenphysik; Sense-Making; mathematischer Formalismus