Vom Doppelspalt zum Quantencomputer

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Doppelspaltexperiment  
Einzelphotonen am Doppelspalt: Wie kommt das Interferenzmuster zustande?
  • Nächste Termine:
  • 9. bis 10. Juni 2017
  • 6. bis 7. Oktober 2017
  • Kursleitung: Dr. Herbert Rubin
  • Autor: Dr. Herbert Rubin
  • Schulstufe: 11. bis 12. Schuljahr, Sekundarstufe II
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Inhalte und Ziele der Unterrichtseinheit

Diese Unterrichtseinheit vermittelt den Schülerinnen und Schülern die wichtigsten Konzepte der Quantenphysik. Unterstützt wird dieses Ziel einerseits durch Lernformen, die sich in aktuellen, empirischen Studien als besonders lernwirksam erwiesen haben und andererseits durch Inhalte und Experimente, die im Rahmen von QSIT entwickelt wurden und den Lernenden einen Einblick in die aktuelle Forschung bieten. Die bis heute unverstandenen Aspekte dieser Theorie werden klar dargelegt und diskutiert, damit angehende Studentinnen und Studenten genau wissen, woran in dieser Disziplin heute geforscht wird und welchen Herausforderungen sie sich allenfalls stellen müssen.

Fraunhoferlinien im Sonnenspektrum

Zentrale Themenbereiche der Unterrichtseinheit

Die Unterrichtseinheit besteht aus vier Sequenzen mit jeweils drei Lektionen. Jede Lektion bietet unterschiedliche Vertiefungsmöglichkeiten. Dadurch lässt sich der Einsatz dieser Lerneinheit sowohl dem Vorwissen und den Bedürfnissen der Schülerinnen und Schüler als auch den Anforderungen der Lehrpläne optimal anpassen.

Die Themen der einzelnen Sequenzen:

  • Eigenschaften des Lichtes,
  • Eigenschaften der Materie,
  • Eigenschaften von Quantenobjekten,
  • Grundlagen der Quanteninformatik.

Beispiele von Unterrichtsmaterialien

Beispiele aus unserer Lerneinheit

Aufeinander abgestimmte und gut strukturierte Arbeitsblätter führen die Schülerinnen und Schüler durch den Unterricht. Sehen Sie sich Ausschnitte einiger Arbeitsblätter zum Thema Quantenphysik und Quanteninformatik genauer an:

Probeansicht einiger Arbeitsblätter

 

Zu jeder Lektion gibt es eine Bildschirmpräsentation welche die Diskussion der Themen in der Klasse erleichtert. Sehen Sie sich hier als Beispiel die Präsentation zur Lektion 9 an, wo es um die Frage geht, welche Wirkung eine konstante Kraft auf einen Körper ausübt:

Probeansicht einer lektionsbegleitenden Präsentation

 

Lösungsblatt  
Beispiel eines Lösunsblattes

Zu jeder Sequenz gibt es zudem ein Aufgabenblatt mit gut kommentierten Lösungen.

Sehen Sie sich links einen Ausschnitt genauer an.

 

 

Lesetext  
Beispiel eines Lesetextes

Eine weitere Hilfe im Unterricht sind sorgfältig erarbeitete Lesetexte, anhand derer sich die Schülerinnen und Schüler gewisse Aspekte eines Themas durch eigene Lektüre erarbeiten. Dadurch bleibt mehr Zeit für die Diskussion in der Klasse.

 

Beispiele von Aufträgen  
Beispiele von Arbeitsaufträgen

Ein wichtiges und lernwirksames Element des Unterrichts sind Arbeitsaufträge an die Schülerinnen und Schüler. Sehen Sie sich die folgenden Beispiele zu Selbsterklärungen und zu metakognitivem Training an.

 

Beispiele von Testfragen  
Beispiele von Vortestfragen

Schliesslich sind Sie auch am Lernfortschritt Ihrer Klassen interessiert. Mithilfe der Vor- und Nachtests können Sie sich ein Bild des Vorwissens und des Lernfortschritts machen. Schauen Sie sich auch dazu noch ein Beispiel an.

 

Wenn Sie wollen, werten wir gerne diese Tests für Sie aus.

 

Apparatur  
QSIT-Apparatur zur Demonstration der Interferenz von Einzelphotonen
Teleportation  
Erklärung der Quantenteleportation: Lassen sich bereits Bakterien teleportieren?
Schaltkreis
Der Quantenschaltkreis zur Quantenkryptografie nach dem Protokoll BB 84
 
 
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Thu May 25 00:22:36 CEST 2017
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