Physikunterricht

In höheren Jahrgangsstufen wird's allerdings auch sehr theoretisch, da Versuche zur Relativitätstheorie und der Quantenmechanik kaum realisierbar sind.
Besonders spannend ist heutzutage in der Physik die zunehmende Bedeutungs- und Wissensvernetzung mit anderen Wissenschaftsbereichen, was einen guten Physik-Coach herausfordert, diese Vernetzungen zum Gegenstand eines vertieften Allgemeinwissens seiner Schüler zu machen.
Herauszuheben sind dabei die Fragestellungen, inwieweit ein naturwissenschaftlicher Ansatz Erklärungsmodelle für aktuelle Erkenntnisse der Neurobiologie und Hirnforschung liefern kann sowie natürlich die ewigen Fragen nach der Weltentstehung (Urknall-Theorie) und einer zugrunde liegenden Weltformel; damit spielt die Physik natürlich auch eine große Rolle in den Überlegungen der Gegenwartsphilosphie.

Über die vielen einzelnen Fachbereiche der Physik informiert Euch bitte hier in der Wiki, einen Überblick zur Entwicklung dieser alten Wissenschaft findet Ihr in Geschichte der Physik.

Grenzen der physikalischen Erkenntnis

Ein Ziel der heutigen Physik ist es, sämtliche Vorgänge der Natur durch eine möglichst geringe Anzahl von möglichst einfachen Naturgesetzen zu beschreiben und auf die Wechselwirkung weniger Elementarteilchen zurückzuführen.
Inwieweit dieses Ziel prinzipiell oder praktisch erreichbar ist, ist völlig offen. Immerhin ist der Gültigkeitsbereich der bekannten physikalischen Gesetze äußerst weitreichend.
Ungeklärte Phänomene der Physik lassen sich zwei grundsätzlich verschiedenen Gruppen zuordnen:
• Phänomene, deren zugrundeliegende Gesetze noch unbekannt sind. Dazu zählen insbesondere Phänomene der Teilchenphysik und solche, zu deren Beschreibung die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenphysik zugleich erforderlich sind, wie beispielsweise der Urknall.
Der Grund hierfür ist, dass es bisher nicht gelungen ist, eine in sich geschlossene Quantenfeldtheorie zu formulieren, welche die Quantenphysik und die Relativitätstheorie vollständig vereinigt.
• Phänomene, die zwar bekannten Gesetzen gehorchen, deren Beschreibung jedoch an der mathematischen Komplexität scheitert.
Für solche Situationen versucht man berechenbare Näherungsmodelle zu entwickeln, deren Qualität und Gültigkeitsbereich sich oft nur experimentell ermitteln lassen. Solche Forschung findet unter anderem in der Festkörperphysik statt.

Theoretische Grenzen

Die Physik ist prinzipiell nicht in der Lage, Aussagen über das Wesen der Dinge an sich zu treffen. Sie beschränkt sich darauf, die Gesetzmäßigkeiten zu ergründen, denen die Dinge unterworfen sind. Warum die Natur überhaupt gewissen Gesetzen gehorcht, ist letztlich unbekannt. Eine partielle Antwort gibt lediglich das anthropische Prinzip, indem es feststellt, dass es in einem Kosmos ohne Naturgesetze niemanden geben würde, der sich über deren Abwesenheit wundern könnte. Eins der bedeutendsten ungelösten Probleme in diesem Zusammenhang ist das des menschlichen Bewusstseins. Es ist eine ungelöste Frage, inwiefern es in den Bereich physikalischer Ergründbarkeit fällt. Anmerkung: Physik beschreibt Natur und bedient sich dabei einer (endlichen) formalen Sprache, der Mathematik. Deshalb muss davon ausgegangen werden, dass die Physik - im Sinne der beschreibenden und modellierenden Naturwissenschaft - hinsichtlich Vollständigkeit bzw. Widerspruchsfreiheit beschränkt ist (Gödelscher Unvollständigkeitssatz).

Isaac Newton

Verhältnis zu anderen Wissenschaften

Die Physik kann teilweise nur schwer von anderen Naturwissenschaften getrennt betrachtet werden. So ist die Grenze zur anorganischen Chemie teilweise fließend (z.B. Wechselwirkungen im Nano-Bereich); der Übergang von der Physik der Elektronenhülle, also der Atom- und Molekülphysik, zur Quantenchemie ist fließend. Allerdings konzentriert sich die Chemie häufig auf komplexere Strukturen (Moleküle), während die Physik meist die grundlegende Materie erforscht.
Zur Abgrenzung gegenüber der Biologie wird die Physik oftmals als die Wissenschaft von der unbelebten Natur bezeichnet.
Die Mathematik beschreibt im Gegensatz zur Physik keine realen Objekte, sondern abstrakte Begriffe und deren Eigenschaften. Ein Teil der physikalischen Arbeit ist es, die Ergebnisse der Mathematik für das physikalische Verständnis nutzbar zu machen.

Die Physik gilt als die grundlegende Naturwissenschaft, auf der alle anderen wie beispielsweise die Astronomie, die Chemie, die Geologie und letztlich auch die Biologie aufbauen.
Physikalische Prinzipien und Modelle finden ihre Anwendung auch in Disziplinen jenseits der Naturwissenschaften, besonders im technischen Bereich, wie in den Ingenieurwissenschaften (heute besonders aktuell: Umwelttechnologien), aber auch in den quantitativen Wirtschaftswissenschaften.
Umgekehrt haben auch oft Erkenntnisse aus anderen Fachgebieten wie der Mathematik oder der Astronomie die physikalische Forschung bereichert und stimuliert.
Auch in der Philosophie finden die Erkenntnisse der Physik Beachtung: So versucht der philosophische Zweig der Metaphysik Erklärungen für das Wesen der Natur zu finden, während sich die Physik auf ihre Beschreibung beschränkt.
Von Belang ist hier beispielsweise das Wesen der Naturgesetze. Insbesondere im Bereich der Erkenntnistheorie und Wissenschaftstheorie findet ein gegenseitiger Einfluss von philosophischen Überlegungen und Physik statt.

Physik in der Schule - unsere Coaching-Idee

Da die Physik als die grundlegende Naturwissenschaft gilt, wird physikalisches Wissen und Denken bereits in der Schule meist im Rahmen eines eigenen Schulfaches unterrichtet. M.E. sollten dabei bereits in der Grundschule im Rahmen des Sachkundeunterrichts kleine physikalische Experimente durchgeführt werden und, wie eingangs gesagt, auf die gegenseitige Bedingtheit verschiedener naturwissenschaftlicher Vorgänge hingewiesen werden.
Speziell in höheren Jahrgangsstufen bietet sich an, Themenkomplexe, die z.B. in Geo, Chemie, Bio, Geschichte, Deutsch, Sport u.A. behandelt werden, parallel mit den jeweiligen physikalischen Hintergründen zu erhellen.
Das setzt natürlich nicht nur eine gute Zusammenarbeit und Informationsfluss bei den Lehrkräften an einer Schule voraus, sondern verlangt auch eine diesbezügliche Flexibilität bei der Ausrichtung der Lehrpläne!
Vielleicht gibt's dann wieder mal leichter einen Nobelpreis für Physik, der seit 1901 von der Schwedischen Akademie der Wissenschaften jährlich verliehen wird ;-).

Werner Friebel/ div. aus Physik in der Wikipedia Seitenanfang CoKi-Hauptseite Physik-Bücher Schul-Bücherstüberl