Computeralgebra - ein Weg über die Elektrodynamik zur Quantenphysik

Abstract

Die vorgelegte Arbeit stellt das Ergebnis einer dreijährigen Entwicklung und Erprobung eines Quantenphysikkurses im Rahmen der Lehrerausbildung der Sekundarstufe I an der Universität Siegen dar. Der Kurs ist Teil der Entwicklung des Siegener Lehrkonzepts - ein auf der Anwendung des Computeralgebrasystems Maple beruhender Ausbildungsgang durch welchen den Studierenden der Physik Sek. I in einem sechssemestrigen Lehrgang ein Grundlagenstudium ermöglicht werden soll. Das zu entwickelnde Lehrkonzept soll Vorlesungen über klassische Mechanik und Elektrodynamik sowie Thermodynamik im Grundstudium umfassen. Daran soll anschließend im Hauptstudium ein Kurs zur Einführung in die Quantenphysik und in die nichtrelativistische Quantenmechanik erfolgen, die beide in dieser Arbeit vorgestellt und in ihrer didaktischen Konzeption begründet werden. Der Lehrgang soll dann durch einen Kurs zur Kern- bzw. Elementarteilchenphysik abgerundet werden. Der in dieser Arbeit vorgestellte Kurs zur Quantenphysik - bestehend aus den Teilen Einführung in die Quantenphysik sowie Quantenmechanik ist so angelegt, dass er sich nicht nur an Lehramtsstudierende richtet, sondern ebenfalls für interessierte Schülerinnen und Schüler der Sek. II geeignet ist. Der Kurs ist so angelegt, dass er als Vorlesung an der Hochschule sowie im Selbststudium als interaktives Lehrbuch durchgearbeitet werden kann.Teile des Kurses sind ebenfalls im Unterricht der Sek. II einsetzbar.

The thesis contains the results of a development of a course in quantum mechanics for students of teachership and mastership at the Siegen university. The course is part of the development of the Siegener teaching concept which uses Maple for presenting and visualization of abstract mathematical results. The aim of the Siegener teaching concept is a complete course in physics using Maple (classical mechanics, elektrodynamics, thermodynamics, quantum mechanics and particle physics) for students of teachership and mastership . The course in quantum mechanics is not only suitable for students of physics but for pupils. It can be used for a course at the university and at home. Some parts of the course can be used for instruction at secondary school.