Les aimants de Paris - Mysteries im Physikunterricht

Letzte Woche habe ich die relativ neue Biografie über Marie Curie von Dava Sobel gelesen. Sobel legt den Schwerpunkt auf die Netzwerke, die Marie während ihrer Karriere knüpfte und die Unterstützung, die sie jungen Wissenschaftlern und besonders Wissenschaftlerinnen zukommen liess. Für mich war die entscheidende Erkenntis jedoch Maries frühe Forschung zum Magnetismus. Ihr Name war für mich bisher synonym mit der Radioaktivität – umso erstaunter war ich zu lesen, dass der Keim ihrer wissenschaftlichen Karriere wie auch ihrer Zusammenarbeit und Beziehung mit Pierre Curie aus der Erforschung von Permanentmagneten bestand.

Inspiriert durch diese Lektüre habe ich ein sogenanntes 'Mystery' erstellt, das eine sehr kontextreiche Problematisierung des Begriffs 'Permanentmagnet' versucht. Fachwissenschaftlich geht es um eine Vertiefung des Modells der Elementarmagnete, die Curie-Temperatur und das Konzept der Remanenz. Zusätzlich wird viel Kontext geliefert: von Maries Ausbildung im besetzten Polen sowie in Paris und der Anfang ihrer Forschungstätigkeit im Labor von Pierre, über das Zusammenspiel von Experimenten, Theorieentwicklung und industriellen Bedürfnissen bei der physikalischen Forschung bis hin zu einer kurzen sprachgeschichtlichen Betrachtung des französischen Worts für Magnet 'aimant'.

Dieser Kontext zeigt zum einen die Geschichte des physikalischen Wissens auf, das sonst 'geschichtslos' im Unterricht präsentiert wird und stellt gleichzeitig die Aufforderung an die Schüler:innen, sich vertieft in die Materie der Permanentmagnete hineinzudenken. Das benötigte Vorwissen beschränkt sich auf das Modell der Elementarmagnete.

Genau das ist die Idee der Mystery-Methode: fachliche Inhalte mit einem spannenden 'geheimnisvollen' Kontext verbinden, um so Neugier zu wecken und zum Denken, Vernetzen und Verarbeiten anzuregen. Am Beginn eines Mysterys steht eine Einstiegsgeschichte, die dazu dient, Neugier zu wecken und Identifikationsmöglichkeiten mit Personen zu schaffen. Die Einstiegsgeschichte führt zu einer Leitfrage, die von den Schüler:innen beantwortet werden soll. Im Fall des Aimants-de-Paris-Mystery könnte die Geschichte so lauten:

"Stellt euch vor, Ihr geht durch Paris und seht in einem kleinen Andenkenladen einen Kühlschrankmagneten mit der Aufschrift „Les aimants de Paris“. Ihr kauft ihn, hängt ihn zu Hause an den Kühlschrank – und er hält dort viele Jahre lang, ohne jemals abzufallen. Nun springen wir in der Zeit zurück: Vor rund 130 Jahren begegneten sich in genau dieser Stadt zwei junge Menschen, die nicht nur füreinander eine grosse Anziehungskraft empfanden, sondern auch für ein geheimnisvolles Phänomen, das seit Jahrhunderten die Menschen fasziniert: den Magnetismus.

Doch was genau hat diese Begegnung in Paris mit der erstaunlichen Eigenschaft Eures Kühlschrankmagneten zu tun, so lange am Kühlschrank zu haften? Warum fällt er nicht schon nach kurzer Zeit herunter? Eure Aufgabe ist es, herauszufinden, wie die Geschichte dieser beiden Menschen mit der Entwicklung moderner Magnete zusammenhängt."

Im Anschluss arbeiten die Schüler:innen in Gruppen an der Beantwortung der Leitfrage. Dazu erhalten sie Informationskärtchen, die gesichtet, gelesen, gefiltert und kombiniert werden müssen. Für dieses Mystery habe ich 16 Infokärtchen erstellt, vier davon sind in der Abbildung unten zu sehen:

Die Schüler:innen bekommen die Kärtchen als A6 ausgedruckt. Um die Informationen zu strukturieren, bietet es sich an, die Kärtchen entweder auf grosse Papierbögen zu legen/kleben und mit gezeichneten Pfeilen zu verbinden oder auf einem Whiteboard mit auswischbaren Stiften zu arbeiten. Als Abschluss präsentieren ein oder zwei Gruppen ihre Antwort auf die Leitfrage, andere Gruppen können ergänzen und kommentieren. Abschliessend würde ich als Lehrperson aus meiner Sicht wichtige, noch nicht genannte Punkte erwähnen. Darüber hinaus kann ein Gespräch über das Vorgehen in den Gruppen dabei helfen, den Arbeitsprozess zu reflektieren.

Zur Sicherung der Erkenntnisse bietet es sich aus meiner Sicht an, die Schüler:innen individuell Notizen auf einem vorstrukturerten Arbeitsblatt machen zu lassen. Im Falle der Aimants-de-Paris würde ich folgende Fragen stellen:

• Worin bestand das Problem der Magnetherstellung im späten 19. Jahrhundert?
• Welche Rolle spielten die Interessen der Industrie beim Erforschen von Permanentmagenten?
• Wo zeigt sich in diesem Beispiel, wie die Zusammenarbeit von verschiedenen Personen die Wissenschaft vorran bringt?
• Wie zeigen sich an dieser Geschichte Chancen und Schwierigkeiten von Frauen in der Physik damals? Was sind Unterschiede und Gemeinsamkeiten zu heute?
• In wie fern ist die 'Permanenz' von Permanentmagneten relativ?
• Was versteht man unter der Curie-Temperatur?
• Was versteht man unter Remanenz?
• In wie fern ist Deine Vorstellung von Elementarmagneten jetzt anders als vor dem Mystery?
• Was hast Du besonders interessant gefunden?
• Über welchen Aspekt wissen die meisten Leute vermutlich am wenigsten?
• Welche Information aus dem Mystery denkst Du ist am relevantesten für Deine Zukunft?

Die Inforkärtchen zu 'Les aimants de Paris' und weitere von mir entwickelte Mysteries (Massenspektrometer im Kontext eines Dopingsfalls, galaktische Rotationskurven als Anwendung der Kreisbewegung, Etablierung des heliozentrischen Weltbilds im Zusammenhang mit Teleskopen, Anfänge der statistischen Physik/kinetische Gastheorie) habe ich hier abgelegt.

Ursprünglich kommt die Methode der Mysteries aus dem Geografieunterricht, hat sich in den vergangenen Jahren aber auch für die Physik etabliert (Ausgabe Unterricht Physik zum Thema 'Mysteries'; Buch Mysteries im Physikunterricht Sek1; von der Uni Halle zur Verfügung gestellte Unterrichtsunterlagen). Aus meiner Sicht hat die Methode folgene Vorteile:

• Viel Kontext und Orientierungswissen: Schüler:innen lernen neben Fachwissen auch etwas über die Entstehungsgeschichte des Wissens. Die Leitfrage sollte möglichst so gestellt werden, dass sie neugierig macht, sich mit dem Thema zu befassen. Das gelingt am besten, wenn sie menschliche Erfahrungen, Emotionen, Probleme und Erfolge aufgreift.
• Der narrative, menschenbezogene Charakter spricht auch diejenigen Schüler:innen an, deren Hauptinteresse nicht bei der Physik liegt.
• Neben der inhaltichen Dimension werden übergeordnete Kompetenzen wie Informationen verarbeiten und Erkenntnisse kommunizieren gefördert.
• Das Material liegt als analoge, möglichst selbsterklärende Infokärtchen vor, so dass die Schüler:innen ihre Aufmerksamkeit nicht auf verschiedene Medien und Informationskanäle aufteilen müssen.

Natürlich ist die Erstellung solcher Mysteries aufwändig, from scratch von der Idee bis zu den fertigen Infokärtchen brauche ich ca. einen ganzen Tag. Die Durchführung im Unterricht ist für mich aber jeweils ein Erfolg: in den meisten Fällen beschäftigen sich die meisten Schüler:innen eine ganze Lektion intensiv mit Physik und wollen tatsächlich etwas wissen und verstehen. Häufig ergeben sich weiterführende Fragen. Ich bin jeweils aus den Lektionen rausgegangen mit dem Gefühl, dass bei Vielen nachhaltig etwas hängengeblieben ist – ein Gefühl, dass ich oft nicht habe. Darüberhinaus sind Mysteries für mich die ideale Form, meine Interessen wie die Beiträge unbekannter Frauen und die kulturelle Einbettung der Physik mit den Schüler:innen zu teilen, in einem Format, das sie selbstständig arbeiten lässt.

Mysteries ermöglichen einen Physikunterricht, wie er für mich sein soll: sie machen neugierig, laden ein zum Denken und eröffnen Wege zu einer umfassenderen Bildung, die über Formeln hinausgeht und die Welt in ihrem Zusammenhang begreifbar macht.