Programmieren lernen für den Physikunterricht mit Processing

Vorwort

Medienkompetenz ist meines Erachtens etwas mehr als im Internet zu surfen, Textbearbeitungs­pro­gramme nutzen zu können, einen PowerPoint-Vortrag zu erstellen oder mit fertigen Simulationen zu spielen. Zur Medienkompetenz gehört auch ein Grundverständnis im Programmieren, denn unser Leben wird in immer stärkerem Maße von Software bestimmt. Wer keine Grundkenntnisse in einer Programmiersprache besitzt, der kann digital auch nicht innovativ sein. Warum sind Google, Face­book, Microsoft, Apple, … keine deutschen Unternehmen?

Physikunterricht fachübergreifend

Kann das Schulfach Informatik dafür sorgen, dass Deutschland in Zukunft in Sachen Digitalisierung nicht noch weiter abgehängt wird? Wohl kaum, denn dazu müsste es verbindlich an allen Schulen ein­ge­führt werden. Dies wird aber in den nächsten Jahren kaum realisiert werden. Eine andere Idee liegt diesem Buch zugrunde. Programmieren sollte man nach dieser Idee nicht nur im Unterrichtsfach Informatik lernen, sondern auch in den Fächern Physik, Mathematik, Biologie, … Hier können ganz konkrete, fachbezogene Aufgaben gestellt werden, die mittels Programmierung gelöst werden müssen. Somit ist das Erlernen einer Programmiersprache mit diesem Buch kein Selbstzweck, sondern es erfolgt zielgerichtet anhand von physikalischen Problemstellungen. Da­durch erfährt der Schüler, dass das Gelernte wirklich nützlich ist.

Dieses hier vorliegende Buch habe ich für Physikschüler und Physiklehrer der gymnasialen Oberstufe geschrieben. Es trägt den Titel „Programmieren lernen für den Physikunterricht mit Processing“. Mit „für den“ und nicht „in dem“ meine ich, dass Programmieren lernen nicht auf Kosten der verbindlichen physi­kalischen Lehrinhalte gehen soll. Das Buch ist so geschrieben, dass Schüler und Lehrer sich anhand der zahl­reichen Beispiele, die sich über die Physik der gesamten Oberstufe erstrecken, selbstständig die hierzu notwendigen Programmierkenntnisse aneignen können. Der Physiklehrer muss den Schü­lern also nicht Programmieren beibringen. Er sollte die von den Schülern erstellten physikalischen Simu­lationen schon verstehen, aber unterrichten soll er Physik.

Als leicht zu erlernende Programmiersprache wurde die auf Java basierende kostenlose Program­miersprache Processing gewählt. Sie enthält eine eigene Entwicklungsumgebung und eignet sich besonders gut zur Erstellung von Grafiken, Animati­onen und physikalischen Simulationen. Durch dieses optische Feedback wirkt sie gerade auf Pro­gram­mier­anfänger sehr stark motivierend.

An dieser Stelle möchte ich besonders meiner ehemaligen Schülerin Lena Maxine Lenkeit danken. Ihr verdanke ich zahlreiche Anregungen und sie war stets bereit viele meiner Fragen zu beantworten. Auch hat sie Sketche zu diesem Buch beigetragen. Weiterhin danke ich Matthäus Mader, der sich die Mühe gemacht hat, mein Skript bezüglich Orthographie kritisch durchzulesen.

Ich wünsche allen Lesern viel Freude bei der Erstellung ihrer eigenen physikalischen Simulationen.