Quantendimensionen – eine LehrDVD

BLOG: Quantenwelt

Gedanken eines Experimentalphysikers
Quantenwelt

Ich habe mal wieder Post von meinem Buchhändler bekommen und ein Rezensionsexemplar ausgepackt. Diesmal kein Buch, sondern eine DVD angefüllt mit kleinen Lehrfilmen. „Quantendimensionen“ heißt das gute Stück, ist von Schulbuchverlag Klett und hat den Anspruch, in die Rätsel der Quantenphysik einzuführen.

Mir war nicht klar, für welche Zielgruppe die DVD entworfen wurde. Sicher nicht ausschließlich für Experimentalphysiker, die seit über zehn Jahren an einer populärwissenschaftlichen Website zur Quantenphysik schreiben. Ich bat also meinen Neffen um Hilfe. Dieser ist in der siebten Klasse, interessiert sich sehr für den Physikunterricht und diskutiert mit mir regelmäßig Artikel aus Spektrum der Wissenschaft.

Die DVD besteht aus einem Hauptfilm, den man mit einem DVD-Player ansehen kann und aus 14 Lernstationen, die mit einem Browser abgerufen und entweder in gegebener Reihenfolge oder auch frei nach Wahl angesehen werden können. Der Film gefiel uns beiden nicht besonders. Zwei Jugendliche, Alice und Bob, suchen Alice‘ Professor in dessen Villa und werden dort nur von dem Hausmeister empfangen. In der Villa finden sie lauter mehr oder weniger physikalische Spielereien vor und spekulieren, wo der Professor sein könnte und was es mit dem Hausmeister auf sich hat. Der Film endet ohne Auflösung.

Der Zweck des Films wird erst deutlich, wenn man sich auf den Weg durch die Lehrfilme der DVD macht. Die einzelnen Lektionen sind entlang einer gedachten U-Bahn-Linie angeordnet. Es gibt drei Linien, von denen nur die erste zugänglich ist. Ich habe auf der DVD keine Hinweise bekommen, wie man an die anderen Linien herankommt. Vermutlich gibt es weitere Teile in der DVD-Reihe oder es ist eine Fortsetzung geplant.

Auf dieser DVD beginnt die Reise mit einer Lektion über Statistik, behandelt dann Schallwellen und kommt über Welleninterferenzen, Lichtreflektion und das Doppelspaltexperiment zur Quantenmechanik. Sie schließt mit so spannenden und anspruchsvollen Themen wie Verschränkung, EPR-Paradoxon und Quantencomputer.

Jede Lektion beginnt mit der Bezugnahme auf eine Einstellung des einführenden Films. So sehen Alice und Bob an einer Stelle zwei Polarisationsfilter, mit denen sie das Licht komplett abblocken können. Die Referenz auf diese Filmszene dient als Einstieg in die Erklärung von Polarisation von Wellen auf Station 8 der Linie 1.

Die Lektionen sind alle sehr gut gemacht und geben schöne Beispiele, wie man verschiedene physikalische Effekte veranschaulichen kann. Es gibt immer einen Trickfilm mit einem erläuternden Text am Rand, der von einem Mann auf der Tonspur vorgelesen wird. Dabei sind die Erklärungen meistens länger als die dazugehörigen Trickfilmabschnitte, so dass jeder Film an einigen Stellen stehenbleibt und man die Erklärung noch zu Ende hören oder lesen kann, bevor es mit dem Trickfilm weitergeht.

Beim Betrachten der Lektionen und Diskussionen mit meinem Neffen ist mir aufgefallen, dass nicht alle verwendeten Bilder und Analogien ausreichend eingeführt werden, um sie als Laie sofort zu verstehen. Außerdem werden Ergebnisse oft mit mathematischen Formeln statt mit Worten erläutert. Das schränkt die Zielgruppe meines Erachtens deutlich ein.

Die Zielgruppe

Empfehlenswert scheint mir die DVD für Physiklehrer_innen. Diese dürften eine Fülle guter Ideen für die Unterrichtsgestaltung vorfinden. Nicht nur für Quantenmechanik, sondern auch für Akustik, Optik und Wellenphänomen im Allgemeinen. Ob im Unterricht Zeit ist, die ganze DVD als Unterrichtsreihe durchzunehmen, kann ich nicht beurteilen, aber vielleicht ist es eine gute Idee für eine Projektwoche. Ob man den Schülerinnen und Schülern die DVD Gedankenlos vorführen darf (Vorsicht, Urheberrecht), kann ich leider auch nicht sagen.

Ein weiterer Kreis von Interessenten dürften physikbegeisterte Oberstufenschüler_innen und Studierende der unteren Semester Physik oder anderer MINT-Fächer sein. Auch für interessierte Laien im Erwachsenenalter ist die DVD sicher interessant. Immer mit der Einschränkung, dass ein mathematisch, formelhafter Einstieg gewählt ist und absolute Mathemuffel eher enttäuscht werden dürften. Als alleiniger Einstieg in die Quantenmechanik reicht sie meines Erachtens nicht, da sie zu viele Fragen offenlässt. Und für die siebte Klasse ist sie wohl noch etwas zu schwer.

Joachim Schulz

Veröffentlicht von

www.quantenwelt.de/

Joachim Schulz ist Gruppenleiter für Probenumgebung an der European XFEL GmbH in Schenefeld bei Hamburg. Seine wissenschaftliche Laufbahn begann in der Quantenoptik, in der er die Wechselwirkung einzelner Atome mit Laserfeldern untersucht hat. Sie führte ihn unter anderem zur Atomphysik mit Synchrotronstrahlung und Clusterphysik mit Freie-Elektronen Lasern. Vier Jahre hat er am Centre for Free-Electron Laser Science (CFEL) in Hamburg Experimente zur kohärenten Röntgenbeugung an Biomolekülen geplant, aufgebaut und durchgeführt. In seiner Freizeit schreibt er zum Beispiel hier im Blog oder an seiner Homepage "Joachims Quantenwelt".

14 Kommentare

  1. … interessiert sich sehr für den Physikunterricht und diskutiert mit mir regelmäßig Artikel aus Spektrum der Wissenschaft.

    Das ist sehr löblich.

    Der Hausmeister wird von also Harald Lesch gespielt. Auch ein nettes Hobby. Wenn er kein Physikprofessor ist, macht er den Hausmeister.

  2. Kleinigkeit

    Ich bin ja nicht die erste, die das feststellt, aber Deine Artikel lohnen sich schon allein wegen der Katzenbilder 🙂

    Zum Text nur eine pingelige Klitzekleinigkeit: Tonspuren können nicht vorlesen, oder? Sorry, ich weiß, dass es nicht darum geht – ist mir trotzdem aufgefallen.

  3. Katzenbild?

    Welches Katzenbild? Ich habe doch nur die DVD fotografiert und einen etwas großzügigeren Bildausschnitt gewählt 😉

    Das mit der Tonspur ist berichtigt.

  4. Katzenbilder

    Als oller Evolutionist könnte ich in Sachen Katzenbilder jetzt ja vom Charme des Kindchenschemas anfangen… Aber manchen Zauber muss man auch einfach stehen lassen… Ich merke, dass ich selbst auch schon süchtig nach Katzenbildern werde… 😉

    Und ich finde es auf alle Fälle Klasse, dass in Quantenwelten zunehmend auch gute Bücher & Filme besprochen und empfohlen werden! Wenn die Leute irgendwann bei Harald Lesch ebenso in Verzückung geraten wie bei Lukas Podolski und Paris Hilton (eine Aufzählung, kein Vergleich! 😉 ), dann haben wir Scilogger wirklich etwas geschafft! 🙂

  5. Ein weiterer Erfahrungsbericht

    Habe mir die DVD neulich bestellt und kann die Sache mit der Mathematik nur bestätigen. Ich musste viele Sequenzen mehrmals abspielen, um nicht völlig den Durchblick zu verlieren. Gerade die mathematischen Formeln werden als selbstverständlich genommen und nicht ausführlich genug erklärt.
    Die Film-Sequenzen sind teilweise extrem kurz und der Textpart stattdessen oft sehr lang. Er lässt sich auch nicht an jeder Stelle stoppen, so dass der Sprecher manchmal weitergeredet hat, während ich ratlos auf der Strecke geblieben bin.
    Den beigefügten Kurzfilm fand ich allerdings, was die gestalterische Seite betrifft, recht gelungen. Nur genügt er nicht, um die Lernstationen der DVD zu verstehen, sondern ist eher ein humorvoller Aufhänger und Rahmen für das Ganze. Wenn man ihn alleine ansieht, wirkt er sehr abstrakt und man fragt sich, was einem “der Künstler damit sagen wollte”. Die Frisur der Figur “Bob” scheint dem Namen entsprechend Programm zu sein 😉

  6. Quantenphysik – ein Katzensprung?

    Ich bin der Autor der DVD “Quantendimensionen” und habe zusammen mit einem Team von Designern und Physikern die Odyssee gewagt, Quantenphysik in Bildern zu erklären.

    In der Tat ist da noch einiges an Potential für weitere Verbesserungen, sehe ich auch so!

    Ganz ohne Mathe kann man Quantenphysik aber nicht erklären, mein Ansatz ist die Kombinationen mit anschaulichen Bildern – aber wenn wir die Mathe ganz weglassen, ist das so als würde man Musiker bitten, ohne Noten zu spielen.

    Ich bin froh, dass diese DVD überhaupt das Licht der Welt erblickt hat, angefangen von Finanzierung bis hin zur technischen Umsetzung, Design und Programmierung war das ein langer Weg.

    Die U-Bahnlinien 2 und 3 werde ich hoffentlich auch irgendwann mal realisieren können (Storyboards und Testanimationen sind fertig). Da sich das Projekt zur Zeit nur durch DVD-Verkauf finanziert, kann das noch etwas dauern…

    Die Visualisierung von Quantensprüngen ist eben kein Katzensprung;)

  7. @Stefan Heusler

    Vielen Dank für die Stellungnahme. Die Warnung vor der Mathematik war auch gar nicht als Kritik gemeint. Vielmehr als Entscheidungshilfe für Menschen, die sich überlegen, ob sich die Anschaffung lohnt.

    Als Autor einer Website, die Quantenmechanik ohne Formeln erklärt, bin ich natürlich anderer Meinung. Es gibt ja tatsächlich auch gute Musiker, die nicht nach Noten spielen 🙂

  8. @ Stefan Heusler

    Es stimmt natürlich, die Mathematik hinter der Quantenmechanik oder der Physik im Allgemeinen ist sehr wichtig!
    Da bei mir allerdings nicht mehr viel aus Schulzeiten hängen geblieben ist, waren mir nahezu alle Formeln völlig neu (ich bin keine Wissenschaftlerin, sondern eine Designerin, die sich sehr viel mit wissenschaftlichen Themen auseinandersetzt – besonders gern mit der Quantenmechanik!). Für mich persönlich wäre es deshalb sehr praktisch gewesen, wenn zusätzlich noch kurz erklärt worden wäre, WARUM gerade diese oder jene Formel verwendet wird.

    Ansonsten finde ich die DVD wirklich gelungen und würde mir auf jeden Fall auch gerne die anderen beiden Teile einverleiben, sobald diese realisiert sind! (Ich würde mich in den zukünftigen Versionen über eine Pausenfunktion beim Sprecher sehr freuen! 🙂 )
    Ich weiß selbst, wie schwer (bis nahezu unmöglich) es ist, das eigentlich Unvorstellbare zu visualisieren, von daher: Hut ab vor diesem Projekt!
    Gerade an der Finanzierung scheitert es ja leider bei solch anspruchsvollen Projekten sehr oft, deshalb ist es super, dass es in diesem Fall geklappt hat! Ich drücke die Daumen für die nachfolgenden Teile!

  9. Sprachmelodien @ Joachim Schulz

    Noch ein kurzer Nachtrag zur Bedeutung der Mathematik: Auch wenn viele Ideen der Quantenphysik gut in Worten erklärt werden können, gibt es da gewisse Grenzen. Ob z.B. Korrelationen zwischen Messergebnissen klassisch erklärt werden können oder nicht, kann man ohne Berechnungen nicht entscheiden.

    Zum Vergleich mit der Musik mit und ohne Noten: Ich bin auch jemand, der gerne ohne Noten am Klavier einfach mal improvisiert. Notenschrift ist ja nur ein technisches Hilfsmittel, allerdings braucht man das spätestens dann, wenn man seine Ideen anderen Musikern mitteilen will…

    In der Tat kommt es aufs Zielpublikum an; bei dieser DVD sind es in der Tat zunächst mal Physiklehrer gewesen, für die das Konzept gedacht war, wie in der Rezension ja auch bestätigt.

  10. Bell

    Selbstverständlich kann man ein Experiment ohne Berechnungen nicht auswerten. Aber dass sich die Korrelationen in der Quantenmechanik vom klassischen Fall unterscheiden, kann man schon ohne Formeln erklären. Ich habe es im Artikel Wellenfunktionen und EPR-Paradoxon beschrieben.

    Wie gesagt, dass es viele nicht weiter erläuterte Formeln gibt, ist meines Erachtens kein Mangel der DVD, es schränkt nur den Nutzerkreis ein Wenig ein. Dafür kann man die DVD aber dann auch im Physikunterricht gut gebrauchen, wo ja auch die Nutzung von Formeln erlernt werden soll.

  11. Bell @ Joachim

    Ich denke wir sind uns völlig einig. Der Artikel erklärt ganz wunderbar und ohne Formeln, was es mit dem EPR-Paradoxon im Prinzip auf sich hat.

    Dass man das so erklären kann liegt aber nur daran, dass Physiker das irgendwann mal mathematisch und experimentell nachgewiesen haben, und hier beisst sich die Katze in den Schwanz: Man kommt erst dann ohne Formeln aus, wenn man sie genügend verstanden hat.

    Für den Physikuntericht ist eben auch dieser formale Teil von Bedeutung, und ideal ist es für die Ausbildung aus meiner Sicht, wenn Intuition und Formalisation zusammenkommen. Das ist das Konzept der DVD.

  12. Teil II @ Daniela Leitner

    Danke für den Vorschlag, auch den Sprecher mit Pause-Funktion zu programieren. Ist eine gute Idee, die ich im Hinterkopf habe wenn Teil II produziert wird.

Schreibe einen Kommentar