Physik und Anwendungen der Mathematik
Physik und Anwendungen der Mathematik – ein schwergewichtiges Doppelfach
Die beiden Fächer ergeben zusammen einen Schwerpunkt, der gesamthaft dieselbe Stundendotation aufweist wie die einzelnen anderen Schwerpunktfächer auch.
Das Schwerpunktfach Anwendung der Mathematik beschäftigt sich hauptsächlich mit weiterführenden Themen, welche im normalen Mathematikunterricht fast oder gar nicht zur Sprache kommen. Als Beispiele seien hier die räumliche Vorstellungskraft schulende Darstellende Geometrie oder die Kugelgeometrie mit ihren Anwendungen auf Nautik und Aeronautik zu nennen. Man lernt verschiedene Anwendungsmöglichkeiten des Taschenrechners und des Computers kennen und setzt diese Hilfsmittel sinn- und wirkungsvoll zur analytischen Lösung komplexerer Probleme beispielsweise in den Bereichen der Kryptographie, linearen Algebra oder geometrischer Darstellungen ein. Ausserdem wird das logische und abstrakte Denken gefördert und Kenntnisse vermittelt, auf die sich moderne Fachwissenschaften abstützen. Mit der Wahl dieses Schwerpunktfaches eignet man sich das nötige Rüstzeug an, um ein mathematisches oder naturwissenschaftliches Studium in Angriff zu nehmen.
Die Sprache der Physik ist die Mathematik. Mit ihr drücken wir die Gesetzmässigkeiten aus, welche wir in der Natur finden. Die Gesetze selber offenbaren sich uns in Experimenten. So wird im Schwerpunktfach auf sorgfältiges Experimentieren und die vertiefte mathematische Beschreibung der aus den Experimenten gewonnenen Erkenntnisse geachtet. Die mathematischen Methoden werden stark gebraucht, um der Schönheit dieser Wissenschaft aufzuzeigen.
Die Physik zu verstehen heisst konzeptionell zu begreifen, wie wir die gesetzmässigen Vorgänge in der Natur treffend beschreiben können. Konzeptionell meint auch der beschreibende Zugang zunächst ohne mathematische Formulierung, das tiefe sprachliche Verständnis der natürlichen Prozesse.
Schülerinnen und Schüler experimentieren sehr viel selber: sie bauen ein Experiment auf, führen die Messungen selbstständig durch, analysieren die Resultate und vergleichen sie mit der Theorie. Dadurch erhalten sie einen vertieften Einblick in die Arbeitsweise der Physikerinnen und Physiker und lernen, Naturvorgänge sprachlich klar und folgerichtig zu beschreiben. Schülerinnen und Schüler erhalten insbesondere Kompetenzen, in Modellen zu denken und deren Aussagekraft zu reflektieren.
Faszinierend wird die Physik durch ihre vielen Anwendungsbeispiele in der aktuellsten Technik, die uns durch das physikalische Verständnis viel vertrauter wird. Mit dem Eintauchen in die Quantenphysik stossen wir jedoch an die Grenzen des Vorstellbaren und beginnen, den Zauber der Physik zu erahnen.
Statements zur Schwerpunktfachwahl von Schülerinnen und Schülern der 6. Klasse:
- «Ich habe diesen Schwerpunkt gewählt, weil mir Mathematik und Physik liegen und diese Fächer mich faszinieren.»
- «Es ist manchmal ein wenig schwierig und man verzweifelt beinahe, aber wenn man dann mit genügend Durchhaltewillen nach einer komplizierten Rechnung auf ein schönes Ergebnis kommt, ist es enorm befriedigend.»
- «Der Unterricht ist mega angewandt und man erkennt viel aus der Theorie in der Welt.»
- «Man lernt eine neue Herangehensweise auch an unbekannte Probleme»
- «Ich will für mein künftiges Informatikstudium meinen mathematischen Horizont erweitern.»
- «Das Schwerpunktfach PAM ist die beste Voraussetzung und Ausbildung für ein Medizinstudium.»
- «Als einziges naturwissenschaftliches Schwerpunktfach an der KUS ist es eine gute Grundlage für sehr viele Studiengänge.»
- «Ich war sehr gut in Mathe in der Sekundarschule (d.h. Note 6): das heisst aber für das Schwerpunktfach PAM noch nichts. Von Anfang muss man 'voll ad Säck'»
- «Man braucht gutes räumliches Vorstellungsvermögen.»
7 Fragen an das Schwerpunktfach Physik und Anwendungen der Mathematik:
Welcher Unterschied hinsichtlich Lektionenzahl besteht zwischen dem Schwerpunktfach und den beiden Grundlagenfächern Mathematik und Physik?
Im Grundlagenfach ist die Anzahl der Lektionen in Mathematik geringer als im Schwerpunktfach. Ergänzt wird der Mathematikunterricht im Schwerpunktfach noch durch das Fach «Anwendungen der Mathematik», so dass weit mehr Mathematik als im Grundlagenfach unterrichtet wird.
Im Grundlagenfach Physik ist die Anzahl der Lektionen auch geringer als im Schwerpunktfach. Grundlagenfach und Schwerpunktfach beginnen gemeinsam, trennen sich aber in der 5. Klasse auf. Am Ende der 5. Klasse endet das Grundlagenfach, das Schwerpunktfach Physik hingegen läuft noch bis zur Matura.
Welcher Unterschied hinsichtlich der Arbeitsweise besteht zwischen dem Schwerpunktfach und den beiden Grundlagenfächern Mathematik und Physik?
Im Schwerpunktfach ist die Arbeitsweise wissenschaftlicher, das heisst die mathematische Formulierung physikalischer und technologischer Phänomene ist anspruchsvoller und die Arbeit an Versuchen selbständiger. Dafür hast du mehr Zeit, um dich in die Themen einzudenken und das Gelernte zu üben.
Wie unterscheidet sich der Mathematik-Unterricht im Schwerpunktfach von dem an der Sekundarschule?
Im Schwerpunktfach spielt neben dem Rechnen auch das Begründen und Beweisen eine grössere Rolle als an der Sekundarschule. In der angewandten Mathematik werden einige geometrische Themen behandelt, die das räumliche Vorstellungsvermögen schulen.
Ist das Niveau der Mathematik im Schwerpunktfach PAM höher als bei anderen Schwerpunktfächern?
Ja. Das Schwerpunktfach PAM hat einen höheren Anspruch an die mathematischen Fähigkeiten der Schülerinnen und Schüler. Man dringt zwar auch im Grundlagenfach vertieft in einzelne Themengebiete ein, aber sie werden nicht mit derselben Ausführlichkeit behandelt. Es werden im Schwerpunktfach im Mathematikunterricht auch zusätzliche Bereiche wie die komplexen Zahlen oder die Differentialgleichungen behandelt. Auch das Schwerpunktfach «Anwendungen der Mathematik» ermöglicht anspruchsvolle Vertiefungen in mathematische Themen und spricht komplexere Themen an als das Grundlagenfach.
Hat man im Schwerpunktfach PAM insgesamt mehr Lektionen in der Woche als in anderen Schwerpunktfächern?
Nein, die Anzahl aller Lektionen pro Woche ist in allen Schwerpunktfächern gleich.
Welche Perspektiven ergeben sich mit der Wahl dieses Schwerpunktfachs? Für welche Studiengänge wäre die Wahl des Schwerpunktfachs PAM von Vorteil?
Mit dem Schwerpunktfach Anwendung der Mathematik und Physik erarbeitest du dir ein optimales Grundlagenwissen und die notwendige Methodenkompetenz für Studiengebiete wie beispielsweise Mathematik, Informatik, Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften und natürlich auch Medizin. Der Besuch dieses Schwerpunktfachs ist eine hervorragende Vorbereitung für ein Studium an der ETH.
Wirkt sich die Wahl des Schwerpunktfach PAM auf die Wahlpflichtauswahl zwischen BG und Musik aus?
Nein, in keiner Weise.
Voraussetzungen, die eine typische Schülerin / ein typischer Schüler mitbringen muss:
Neben der Freude und der Neugierde an Mathematik, Physik und ihren Anwendungen erfordert die Wahl dieses Schwerpunktfaches die nötige Bereitschaft für das phantasievolle und beharrliche Lösen von grösseren Problemen. Ebenso wichtig ist es, sich nicht mit der erstbesten Lösung zufrieden zu geben, sondern einen Sinn für die Eleganz von Lösungswegen zu entwickeln. Dies erfordert neben einer gewissen Gründlichkeit auch eine exakte analytische Denkweise beim Lösen von Problemen.
Für die Wahl des Schwerpunktfachs PAM braucht es zwar keine bestimmten Noten in Mathematik oder Physik, aber bei knappen Vornoten in diesen beiden Fächern ist die Wahl dieses Schwerpunktfaches nicht sinnvoll.
Bei offenen Fragen stehen die Lehrpersonen des SPF Physik und Anwendungen der Mathematik gerne zur Verfügung.