Lehre

Planeten, Wolken oder schwarze Kisten?

Wie können wir Atome in der Schule didaktisch sinnvoll beschreiben?

  • Florian Karsten, Tobias Koch, Franz Kranzinger und Matthias Theis
  • 11 / 2011 Seite: 39

Bahnenmodelle gehören zu den einprägsamsten Atomvorstellungen und dominierten lange Zeit den Unterricht über die Struktur der Materie. Angesichts der immensen Diskrepanz zu aktuellen Atommodellen verlangen die Bildungspläne inzwischen die Behandlung zeitgemäßer Vorstellungen in der Schule. Wie kann es gelingen, im Unterricht ein Atommodell zu vermitteln, das altersgemäß ist und trotzdem kein Hindernis auf dem Weg zur Quantenphysik darstellt?

''Wenn in einer Sintflut alle wissenschaftlichen Erkenntnisse zerstört würden und nur ein Satz an die nächste Generation von Lebewesen weitergereicht werden könnte, welche Aussage würde die größte Information in den wenigsten Worten erhalten? Ich bin davon überzeugt, dass dies die Atomhypothese wäre“, meinte Richard Feynman. Das Atomkonzept der Materie und die Atom­modelle gehören unbestritten zu den großen Meilensteinen des naturwissenschaftlichen Weltbilds. Allerdings ist es schwierig, Schülerinnen und Schüler an die modernen physikalischen Atomvorstellungen heranzuführen.
Außerhalb des Physikunterrichts – z. B. im Fernsehen oder in populärwissenschaftlichen Artikeln – sind Atome relativ einheitlich dargestellt: Kleine farbige Kügelchen bewegen sich um einen Kern und kreisen oft planetengleich auf festen Bahnen. Dieses Modell ist zwar sehr einprägsam (Abb. 1), gibt aber 100 Jahre alte physikalische Vorstellungen wieder. Ein zeitgemäßer Physik­unterricht darf bei diesem Modell nicht aufhören. Lehrerinnen und Lehrern, die in der Sekundar­stufe I Physik unterrichten, stellt sich daher die Frage: Was ist ein zeitgemäßes Atommodell, das sich als Einstieg in der Sekundarstufe I eignet und dennoch den Weg zu den Modellen der Sekundarstufe II und der Hochschule bereitet?
In dieser Hinsicht haben sich auch die curricularen Vorgaben gewandelt: In den Physik-Bildungsplänen der 70er-Jahre galt das Bohrsche Atommodell als Quasi-Standard für die Sekundarstufe II. Inzwischen verlangen die Bildungspläne jedoch ein aktuelles, quantenphysikalisches Atommodell. Frühere Modelle spielen höchs­tens im historischen Kontext und unter Betonung ihrer Grenzen eine Rolle. In Baden-Württemberg z. B. sind sie vollständig aus dem Physik-Bildungsplan verschwunden – zugunsten einer „zeitgemäßen Atomvorstellung“ (Sek I) bzw. einer „quantenphysikalischen Modellvorstellung“ (Sek II). Mit diesen Veränderungen geht eine Diskussion geeigneter didaktischer Reduktionen für Atommodelle einher, die für die Sekundarstufe II noch nicht abgeschlossen ist und für die Sekundarstufe I gerade erst begonnen hat. ...

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