An der Universität Duisburg-Essen geht es um eine Frage, die leicht nach Zukunftsmusik klingt, aber längst im Ausbildungsalltag ankommt: Wie lassen sich Jugendliche für Quantentechnologien wie Quantencomputing und Quantenkommunikation interessieren? Beide Felder versprechen Potenzial für Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft. Dafür braucht Deutschland allerdings gut ausgebildete Fachkräfte – und genau da zeichnet sich bereits ein Mangel ab.

Frühes Interesse könnte helfen, gegenzusteuern. Doch gerade für die Sekundarstufe I und nicht gymnasiale Schulformen gibt es bislang nur wenige Konzepte, mit denen sich Quantentechnologien vermitteln lassen. Unklar ist außerdem, welches Vorwissen Jugendliche mitbringen und wie sich ihr Interesse an den Inhalten und an möglichen Berufsbildern fördern lässt.

Lernen in der Schule und bei Partnerorganisationen

Das Vorhaben an der Universität Duisburg-Essen knüpft an die Forschung zu außerschulischen Lernangeboten, insbesondere an Schülerlabore, an und erweitert sie mit Blick auf die Entwicklung von Interessen. Im Gesamtvorhaben nehmen Lerngruppen der Mittelstufe an mehreren Lernangeboten teil: zunächst an ihrer eigenen Schule, anschließend bei zwei Besuchen bei Partnerorganisationen.

Begleitet wird die Entwicklung der Angebote in einem nutzerzentrierten Design-Based-Research-Zyklus. Zuerst werden die Bedarfe der Zielgruppen erhoben. Auf dieser Grundlage sollen die Angebote fachlich-didaktisch und zugleich so gestaltet werden, dass sie in der schulischen Praxis funktionieren. Zwischen Lehrplan, Klassenzimmer und den ziemlich speziellen Fragen der Quantenwelt liegt schließlich ein ordentliches Stück Weg.

Nach der Teilnahme werden die Jugendlichen befragt. Im Mittelpunkt stehen ihre Wahrnehmung des Angebots, die Einschätzung seiner Authentizität und die Frage, wie sie Karrierewege in den Quantentechnologien wahrnehmen. Die Ergebnisse sollen in die Weiterentwicklung des Konzepts einfließen.

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Ein Feld mit vielen offenen Türen

Das Projekt untersucht damit Wege, dem Fachkräftemangel im Bereich der Quantentechnologien entgegenzuwirken. Es geht also nicht bloß darum, Begriffe wie Quantencomputer oder Quantenkommunikation einmal im Unterricht fallen zu lassen. Entscheidend ist, ob Jugendliche einen Zugang finden, sich selbst in solchen Bildungs- und Berufswegen vorstellen können – oder ob das Ganze für sie nach schwer verständlicher Spezialmaterie klingt.

Für Rückfragen ist Alexander Welz von der Universität Duisburg-Essen erreichbar. Sein Büro befindet sich am Campus Essen, Büro T03 R04 D27. Telefonisch ist er unter +49 201 183 3216 zu erreichen, per E-Mail unter alexander.welz@uni-due.de.

Unterstützung aus Physikdidaktik und Praxis

In den größeren Zusammenhang der Quantenbildungsarbeit ordnet sich auch das Projekt „Quantencomputing“ von Science on Stage ein. Zu den Koordinatorinnen gehören Dr. Jörg Gutschank vom Leibniz-Gymnasium I Dortmund International School und Vorsitzender von Science on Stage Deutschland, Dr. Zdeňka Koupilová vom Lehrstuhl für Didaktik der Physik an der Fakultät für Mathematik und Physik der Karls-Universität Prag in der Tschechischen Republik sowie Dr. Jenny Schlüpmann vom Fachbereich Physik der Freien Universität Berlin und Vorstandsmitglied von Science on Stage Deutschland.

Als Expertinnen sind Prof. Dr. Stefan Heusler vom Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster, Prof. Dr. Rainer Müller vom Institut für Fachdidaktik der Naturwissenschaften, Abteilung Physik und Physikdidaktik, an der Technischen Universität Braunschweig, Nils Haverkamp vom Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster, Dr. Andreas Fuchs vom Physikalischen Institut, Physikdidaktik, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg sowie Dr. Stefan Seegerer von IQM Quantum Computers beteiligt.

Gerade diese Verbindung aus Schulen, Hochschulen, Didaktik und Quantencomputing-Praxis zeigt, wie breit das Thema inzwischen aufgestellt ist. Für die Jugendlichen beginnt es trotzdem eher klein: mit einem Lernangebot, einem Besuch außerhalb der Schule und vielleicht mit dem Moment, in dem aus einem abstrakten „Quanten-“ plötzlich eine mögliche eigene Zukunft wird.