Physikalisches Fortgeschrittenenpraktikum für Lehramtsstudierende
Advanced Lab Course in Physics for M. Ed. Students

Modul PH9130 [FOPRA Edu]

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Basisdaten

PH9130 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das in jedem Semester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Module der Physik für Lehramtsstudierende

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
120 h 48 h 4 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH9130 ist der Studiendekan der Fakultät Physik.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Im Modul Fortgeschrittenenpraktikum (FOPRA) wird der wissenschaftliche Laboralltag von Physikerinnen und Physikern nachgebildet. Die Studierenden durchlaufen die wesentlichen Phasen der physikalischen Forschung von der Vorbereitung und Durchführung von Experimenten über die Auswertung der gewonnenen Daten bis zur Darstellung und Diskussion der eigenen Ergebnisse im Kontext aktueller Veröffentlichungen.

Hierzu führen die Studierenden in Teams aus i.d.R. drei Studierenden vier Versuche aus dem Katalog des Fortgeschrittenenpraktikums gemeinsam durch. Jeder dieser anspruchsvollen Versuche umfasst dabei insbesondere die Vorbereitung mit Hilfe der Versuchsanleitung ergänzt durch Literaturrecherche mit einführender Besprechung mit dem Versuchsbetreuer, die Durchführung des Versuchs mit Anfertigung eines Protokolls, die Anfertigung einer schriftlichen Ausarbeitung der Versuchsergebnisse und eine Abschlussdiskussion der Ergebnisse mit dem Versuchsbetreuer.

Die dezentrale Struktur des Fortgeschrittenenpraktikums ist ein Alleinstellungsmerkmal der Physikausbildung am Campus Garching. Ganz im Sinne der in der Fachausbildung üblichen engen Verbindung von Forschung und Lehre vermittelt das FOPRA auch den Lehramtsstudierenden einen repräsentativen Querschnitt aktueller Forschungsaktivitäten. Die etwa 50 Versuche des Fortgeschrittenenpraktikums sind thematisch in die Arbeitsgruppen des Physik-Departments und der assoziierten Max-Planck-Institute integriert und werden dort auch durchgeführt. Für die Studierenden bietet sich die Gelegenheit, diverse Forschungsgebiete aktiv an vorderster Front kennen zu lernen.

Lernergebnisse

Nach Bestehen des Moduls sind die Studierenden in der Lage,

  • sich weitgehend selbständig auf das Thema eines physikalischen Experiments vorzubereiten,
  • unter Anleitung einen komplexen Versuchsaufbau zu bedienen und ein physikalisches Experiment durchzuführen,
  • alle wichtigen experimentellen Daten während des Versuchs zu dokumentieren,
  • die gewonnen Daten auszuwerten, einen wissenschaftlichen Bericht zu verfassen und die Ergebnisse zu diskutieren, und
  • die grundlegenden Methoden der wissenschaftlichen Literaturrecherche anzuwenden.

Voraussetzungen

PH0001, PH0002, PH0003, PH0004

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
PR 4 Elektronikpraktikum (Analogteil) Böni, P.
Mitwirkende: Spallek, J.
Termine in Gruppen
PR 1 FOPRA-Versuch 01: Ballistischer Transport (Flippern mit Elektronen) Finley, J.
Mitwirkende: Becker, J.
PR 1 FOPRA-Versuch 02: Messung der Radonkonzentration in Raumluft Schönert, S.
Mitwirkende: Pollmann, T.
PR 1 FOPRA-Versuch 04: Spurmessung von Myonen der kosmischen Strahlung mit Driftrohrkammern Kortner, O.
Mitwirkende: Krauss, D.
PR 1 FOPRA-Versuch 05: Dopplerfreie Sättigungsspektroskopie Rempe, G.
Mitwirkende: Ibrügger, M.
PR 1 FOPRA-Versuch 06: Mikrowellen- und Detektionstechnik der Elektronenspinresonanz Stutzmann, M.
Mitwirkende: Brandt, M.
PR 1 FOPRA-Versuch 07: Molekulare Motoren Bausch, A.
Mitwirkende: Bleicher, P.
PR 1 FOPRA-Versuch 08: Hochauflösende Röntgenbeugung Stutzmann, M.
Mitwirkende: Winnerl, J.
PR 1 FOPRA-Versuch 09: Kapazitive Eigenschaften der Gold-Elektrolyt-Grenzfläche Krischer, K.
Mitwirkende: Olu, P.
PR 1 FOPRA-Versuch 13: Laser und nichtlineare Optik Kienberger, R.
Mitwirkende: Latka, T.Stallhofer, K.
PR 1 FOPRA-Versuch 14: Optische Absorption Finley, J.
Mitwirkende: Müller, K.
PR 1 FOPRA-Versuch 16: Josephson-Effekte in Supraleitern Gross, R.
Mitwirkende: Fischer, M.Pogorzalek, S.
PR 1 FOPRA-Versuch 17: Mößbauer-Effekt Schönert, S.
Mitwirkende: Wagner, F.
PR 1 FOPRA-Versuch 19: Durchgang von Betastrahlen durch Materie Paul, S.
Mitwirkende: Saul, H.
PR 1 FOPRA-Versuch 21: Lebensdauer-Messung Schönert, S.
Mitwirkende: Hohlweger, B.
PR 1 FOPRA-Versuch 24: Feldeffekt-Transistor (MOSFET) Finley, J.
Mitwirkende: Kaniber, M.
PR 1 FOPRA-Versuch 35: Elektronenspektroskopie an Oberflächen Barth, J.
Mitwirkende: Allegretti, F.Deimel, P.
PR 1 FOPRA-Versuch 42: Rasterkraftmikroskopie Müller-Buschbaum, P.
Mitwirkende: Widmann, T.
PR 1 FOPRA-Versuch 45: Optische Eigenschaften von Halbleiter-Quantenfilmen Finley, J.
Mitwirkende: Simmet, T.
PR 1 FOPRA-Versuch 50: Photovoltaik Stutzmann, M.
Mitwirkende: Kraut, M.
PR 1 FOPRA-Versuch 52: Schwerionenstreuexperiment am Tandem-Beschleuniger Fabbietti, L.
Mitwirkende: Lalik, R.Werner, L.
PR 1 FOPRA-Versuch 53: Thermische Analyse Papadakis, C.
Mitwirkende: Ko, C.
PR 1 FOPRA-Versuch 60: Positronen-Lebensdauermessung in Indium und Polymeren Hugenschmidt, C.
Mitwirkende: Rienäcker, B.
PR 1 FOPRA-Versuch 61: Neutronenstreuung am FRM II Petry, W.
Mitwirkende: Georgii, R.
PR 1 FOPRA-Versuch 63: Gammaspektroskopie Schönert, S.
Mitwirkende: Heiss, B.
PR 1 FOPRA-Versuch 65: Positronen-Emissions-Tomographie (PET) Paul, S.
Mitwirkende: Gutsmiedl, E.
PR 1 FOPRA-Versuch 66: Oberflächenplasmonen Holleitner, A.
Mitwirkende: Wurstbauer, U.Zimmermann, P.
PR 1 FOPRA-Versuch 71: Peptid-Poren Simmel, F.
Mitwirkende: Krishnan, S.
PR 1 FOPRA-Versuch 72: Laser-Fallen-Mikroskopie (Bakterienflagellen) Bausch, A.
Mitwirkende: Sciortino, A.Tych, K.
PR 1 FOPRA-Versuch 73: DNS-Origami Dietz, H.
Mitwirkende: Bertosin, E.Pumm, A.Stömmer, P.
PR 1 FOPRA-Versuch 74: Molekulardynamik Zacharias, M.
Mitwirkende: Frost, C.
PR 1 FOPRA-Versuch 75: Teilchenphysik am Computer Fabbietti, L.
Mitwirkende: Wirth, J.
PR 1 FOPRA-Versuch 77: Detektorphysik (Simulation und Experiment) Schönert, S.
Mitwirkende: Klenze, P.
PR 1 FOPRA-Versuch 79: Röntgencomputertomographie Pfeiffer, F.
Mitwirkende: Birnbacher, L.Sharma, Y.Viermetz, M.
PR 1 FOPRA-Versuch 83: Rastertunnelmikroskopie & Abbildung von Molekülen Barth, J.
Mitwirkende: Knecht, P.Papageorgiou, A.
PR 1 FOPRA-Versuch 85: Relative Altersbestimmung von Sternhaufen mit Hilfe von Farben-Helligkeits-Diagrammen Bishop, S.
Mitwirkende: Stockinger, G.
PR 1 FOPRA-Versuch 86: Messung der Fermienergie durch die Winkelkorrelation von Gamma-Strahlung aus der Annihilation von Elektron-Positron-Paaren Hugenschmidt, C.
Mitwirkende: Schmidbauer, J.
PR 1 FOPRA-Versuch 87: Rasterkraftmikroskopie und oberflächenunterstützte Selbstassemblierung von DNA-Nanostrukturen Simmel, F.
Mitwirkende: Aghebat Rafat, A.
PR 1 FOPRA-Versuch 88: Lineare und nichtlineare Wellen in einem Doppelplasma-Experiment Stroth, U.
Mitwirkende: Dörsch, G.Dux, R.
PR 1 FOPRA-Versuch 89: Grundlegende Methoden der Oberflächenphysik Barth, J.
Mitwirkende: Allegretti, F.Baklanov, A.Zhang, Y.
PR 0.1 Vorbesprechung zum Fortgeschrittenen-Praktikum (F-Praktikum) Schönert, S. Stutzmann, M.
Mitwirkende: Hauptner, A.
einzelne oder verschobene Termine

Lern- und Lehrmethoden

Die Studierenden führen sechs Versuche aus dem Katalog des Fortgeschrittenenpraktikums in Teams aus i.d.R. drei Studierenden gemeinsam durch. Jeder Versuch umfasst dabei insbesondere

  • die Vorbereitung des Versuchs mit Hilfe der Versuchsanleitung ergänzt durch Literaturrecherche mit einführender Besprechung mit der/m Versuchsbetreuer(in),
  • die Durchführung des Versuchs mit Anfertigung eines Protokolls,
  • die Anfertigung einer schriftlichen Ausarbeitung der Versuchsergebnisse und
  • eine Abschlussdiskussion der Ergebnisse mit der/m Versuchsbetreuer(in).

Medienformen

Diverse experimentelle Aufbauten und Gerätschaften, manuelle und rechnergestützte Messwerterfassung

Literatur

Versuchsanleitungen und darin genannte weiterführende Literatur

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Das Modul Physikalisches Fortgeschrittenenpraktikum für Lehramtsstudierende (FOPRA) wird als Studienleistung erbracht. Hierzu müssen vier Einzelversuche des FOPRA erfolgreich durchgeführt werden.

Die Bewertung der einzelnen Laborleistung (bestanden/nicht bestanden) erfolgt durch den jeweiligen Betreuer, wobei das Erreichen der angestrebten Lernergebnisse im Fokus der Bewertung liegt. Beispielsweise wird also darauf geachtet, ob sich die Studierenden weitgehend selbständig auf das Thema des physikalischen Experiments vorbereitet haben, ob sie in der Lage waren unter Anleitung einen komplexen Versuchsaufbau zu bedienen und ein physikalisches Experiment durchzuführen, ob sie alle wichtigen experimentellen Daten während des Versuchs dokumentiert haben oder ob sie in der Lage waren, die gewonnen Daten auszuwerten und einen den wissenschaftlichen Ansprüchen genügenden Bericht zu verfassen. Der Workload der vier FOPRA-Versuche beträgt 120 Stunden und somit 4 Credits. Dies entspricht einem Arbeitsaufwand von 30 Stunden pro Versuch bei etwa 12 Präsenz-Stunden, wobei 8 Stunden für die Durchführung und etwa 4 Stunden für Vor- und Nachbesprechung bzw. Diskussion anfallen. In einer „kumulativen Betrachtung“ könnte man einem einzelnen Versuch somit 1 Credit zuordnen.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.