Die kleinste Gitarre der Welt ist unsichtbar für die Augen. Sie wurde von Physikern an der Cornell-University im US-Bundesstaat New York hergestellt. Sie ist kleiner als ein rotes Blutkörperchen und misst zehn Mikrometer. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von rund 200 Mikrometer. Ihre Saiten werden nicht gezupft, sondern durch Laserlicht zum Klingen gebracht. Die zarten Töne klingen rund 17 Oktaven über den Klängen einer gewöhnlichen Gitarre. Die Physik als Wissenschaft eilt von Neuerung zu Neuerung, der Physikunterricht hinkt oft erschreckend hinterher.
Physikunterricht früher: "Kalt und hart"
Und dann noch das: "Im Physikunterricht herrschte eine kalte und harte Atmosphäre", bestätigt Burkhard Müller, "es gab kein einziges Mädchen." Der Lehrplan war voll, die Lehrerinnen und Lehrer bemühten sich, die Physik in ihrer Systematik zu vermitteln. So mussten die Schüler in den 70er Jahren von klassischer Mechanik, elektrischer Spannung bis zum Aufbau von Atomen alles durchnehmen. Heute - drei Jahrzehnte später - ist der Physikunterricht immer noch ein Sorgenkind der Bildungspolitik. Es verwundert schon, wenn ein Schüler sich nicht vom klassischen Physikunterricht abschrecken lässt.
Im herkömmlichern Physikunterricht spiegelt sich die Bedeutung des Faches in der Gesellschaft nicht immer wider. Physik ist unbeliebt. Da gibt es die "Überflieger", denen jedes Experiment gelingt, die physikalische Formeln mühelos begreifen. Und diejenigen, für die Physik ein unrechtmäßiger Eingriff in die Natur ist. Zwei Typen von Schülern bringe der klassische Physikunterricht nach dem international bekannten Pädagogen und Physiklehrer Martin Wagenschein hervor: Die "Experten" und die "Eingeschüchterten". Letztere wissen zwar, dass die Physik in der Gesellschaft eine große Rolle spielt. Doch dieses Wissen vermag ihr Interesse nicht zu wecken. Die Widerstände überwiegen oft - bisher.
Möglichkeiten für neuen Physikunterricht an Ganztagsschulen?
Nun gibt es an Ganztagsschulen mehr Zeit fürs Lernen. Nutzen Ganztagsschulen die Impulse, die eine veränderte Lernstruktur und ein Mehr an Zeit auch für einen verbesserten Physikunterricht bieten können?
"Unterrichten und Forschen ohne Noten- und Leistungsdruck" - das ist die Chance, die Ganztagsschulen bieten, sagt Physiklehrer Helmut Gellrich vom niedersächsiches Ganztagsgymnasium Am Silberkamp in Peine aus Erfahrung. Er nutzt zum Beispiel gerne die Gelegenheit, mit Schülerinnen und Schülern am Mittagstisch zwanglos über Physik zu sprechen. Er weiß, dass nach TIMSS und PISA nicht unbedingt die Schulform entscheidend ist für den Lernerfolg in Naturwissenschaften, sondern oftmals der Zugang zum Lehrer oder zur Lehrerin.
"Selbsttätigkeit" ist für Gellrich das entscheidende Stichwort. Unter diesem versucht er, sowohl am Vormittag im Pflichtunterricht als auch am Nachmittag die Schüler mitzunehmen. "Selbsttätigkeit" gilt auch bei der Radiobastel-AG, wo seine Schülerinnen und Schüler nach Schaltplänen sinnvolle Gegenstände für den Alltagsgebrauch herstellen. Das Ergebnis - ein einfacher Radioempfänger. Selbstständiges Arbeiten findet auch bei physikalischen Versuchen in der Gruppe statt. "Dadurch erreichen wir auch die Mädchen gut", meint Gellrich. Und die haben im naturwissenschaftlichen Fächern gegenüber den Jungen aufgeholt: Bei Versuchen glänzen sie immer mehr mit ihrer "Gewissenhaftigkeit und Sorgfältigkeit", mit der sie an physikalische Versuche herangehen. "Mädchen haben Vorteile in der Kommunikation und sind häufig Sprecherinnen ihrer Gruppe", so Gellrich.
Auch der Physikpauker Gellrich schaut über den Tellerrand seiner Fachwissenschaft. Warum nicht Physik mit Biologie verknüpfen, schließlich hängen die belebte und die unbelebte Welt doch zusammen? Es war schon überraschend, wie gut die Schüler im Leistungskurs auf das Thema Ultraschall in der Medizin angesprungen sind. Vor allem die Mädchen begeistern sich für Physik, wenn diese einen Bezug zur Welt der Biologie oder Medizin hat. Die Jungen erreicht man eher mit Physik im Zusammenhang mit Informatik, meint der Pädagoge.
Zum Physiklernen in die Arztpraxis
Die Anregung aus seinem Leistungskurs nimmt er auf, um in Zukunft am Nachmittag mit den Jungen und Mädchen die Physik draußen zu entdecken: Ultraschall in der Arztpraxis, Besichtigung eines Stahlwerks, um Verbrennungsprozesse zu erleben, oder physikalische Experimente an Hochschulen. Raus mit der Gruppe, denn interessante physikalische Erscheinungen lassen sich nicht gerne im Gemäuer von Schullaboren einpferchen. In Sternwarten von Universitäten oder bei der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) kann man die Landschaften auf dem Mars besser erforschen als zwischen Buchdeckeln häufig überalterter Physiklehrbücher. Das Mehr an Zeit an einer Ganztagsschule erleichtert solche Ausflüge.
Wie viele andere Schulen möchte das Gymnasium Am Silberkamp Schülerinnen und Schüler auch zur Teilnahme am Wettbewerb "Jugend forscht" motivieren. Dieser Wettbewerb ist als Gelenkstelle zwischen Vormittags- und Nachmittagsunterricht wie geschaffen. Wichtig ist für Gellrich, "die Physik am Nachmittag mit Mathematik nicht durch zu viel Theorie totzuschlagen". Denn der Nachmittag eignet sich nicht dazu, geistige Spitzen durch einen verkopften Physikunterricht zu ersetzen. Die Physik am Nachmittag allein zur Steigerung der schulischen Leistungsfähigkeit zu nutzen, hält er jedenfalls für wenig sinnvoll. Die Beschäftigung mit naturwissenschaftlichen Fragen außerhalb des Lehrplans ermöglicht vielmehr eine andere Sicht auf die praktische Relevanz der Physik.
Physik lernen mit Kopf, Herz und Verstand
Kopf, Herz und Verstand will die Georg-Christoph-Lichtenberg-Gesamtschule in Göttingen-Geismar (IGS Göttingen) verbinden. Bei dem Namenspatron der Schule nimmt das auch kein Wunder: Im 18. Jahrhundert war Lichtenberg Physiker und ein humorvoller und scharfsinniger Schriftsteller in einer Person.
Den Tag nutzt die Gesamtschule am "intensivsten bei der Vorbereitung zu ,Jugend forscht'", sagt Angelika Schliep, Lehrerin für Biologie, Physik und Chemie. Bei der Jugend-forscht-AG entscheiden sich die meisten Jungen für Physik und die meisten Mädchen für Chemie. "Wir haben versucht, die Lebenswelt der Schüler stärker anzusprechen", erklärt die Fachbereichsleiterin Naturwissenschaften. Naturwissenschaften - also Biologie, Chemie und Physik - sind ein Schwerpunkt an der Gesamtschule. Schüler, die im Wahlpflichtbereich den Schwerpunkt auf Naturwissenschaften setzen, bringen es auf acht Stunden in naturwissenschaftlichen Fächern. Damit ist dieser Bereich für die Gesamtschule bedeutender als an vielen Gymnasien.
"Was von dem, was wir gelernt haben, ist eigentlich Physik oder Chemie?"
Naturwissenschaften werden an der IGS Göttingen fächerübergreifend unterrichtet. Allerdings fehlen ausreichend Lehrer, die mehr als ein naturwissenschaftliches Fach gelernt haben: Nur ein Drittel der Lehrer hat überhaupt zwei naturwissenschaftliche Fächer studiert - Chemie und Physik, Biologie und Chemie. In den neunten Klassen könne das schon zum Problem werden, wenn es etwa darum gehe, elektrische Schaltungen vertieft zu vermitteln. Da müsse man schon tiefer in der Materie drin sein, meint Schliep. Die Vorteile des fächerübergreifenden Unterrichts sind unübersehbar für die Pädagogin.
Die Schülerinnen und Schüler fragen oft: Was von dem, was wir gelernt haben, ist eigentlich Physik oder Chemie? Vorurteile gegenüber einem Fach wie Physik als Domäne von Jungen kämen gar nicht erst zum Tragen. "Uns geht es darum, Naturwissenschaft als gemeinsamen Erklärungsansatz darzustellen", sagt Schliep. Interessant in der Physik sind astronomische Phänomene, optische Erscheinungen und Instrumente sowie energetische Prozesse in der Natur oder in Körpern. In der Chemie ziehen Themen wie Verbrennungsprozesse in Hochöfen, Waschmittel oder Kosmetika bei den Schülern.
Der naturwissenschaftliche Unterricht ist nicht nur an der IGS Göttingen mit dem Ganztagsschulkonzept eng verflochten. Der fächerübergreifende Ansatz ist verquickt mit Gruppenarbeit. "Unsere ideale Gruppe ist die Zweiergruppe", so Schliep. Während ein Schüler damit beschäftigt ist, bei einem physikalischen Versuch Messwerte zu erfassen, kann der andere weiter experimentieren. Nicht selten kommt es vor, dass Jungen in den praktischen Teil eines physikalischen Versuches drängten, während die Mädchen das Protokoll übernähmen. Bessere und schlechtere Schüler kommen in eine Gruppe, denn es macht Schliep zufolge keinen Sinn, wenn die weniger Guten abgehängt würden. Die Besseren hätten zudem den Gewinn, dass sie durch das Erklären des Stoffs tiefer in die Materie eindringen könnten. Die "erweiterten Anforderungen", das Modellbilden oder das mathematische Erfassen physikalischer Vorgänge in Formeln gehören allerdings in die höheren Klassenstufen.
Ohne Fleiß kein Preis
Angelika Schliep macht sich keine großen Sorgen mehr um die Mädchen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Durch ihr höheres Sprachverständnis seien diese in der Lage, Schlüsselbegriffe in der Physik leichter zu erfassen: "Da tun sich die Jungen schwerer." Und Mädchen, so hat sie beobachtet, hätten das größere Durchhaltevermögen: "Wenn es mal klemmt, haben die Mädchen mehr Gelassenheit." Das zeige sich deutlich bei Projekten im Zusammenhang mit "Jugend forscht".
Intensive Beschäftigung mit "Jugend forscht" am Nachmittag, Kooperationen mit wissenschaftlichen Einrichtungen, Unternehmen und Einblicke in naturwissenschaftlich geprägte Berufswelten - das sind Chancen, die Ganztagsschulen bieten, um naturwissenschaftlichen Unterricht tiefer im Leben von Mädchen und Jungen zu verankern. Klischees wie Physik für Jungen und Sprachen für die Mädchen haben jedenfalls ausgedient.
Autor: Arnd Zickgraf
Datum: 26.03.2004
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