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Physik

Beitragsreihe Physik

Prof. Dr. Karlheinz Meier

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Das Studium der Physik

Die breite Ausbildung in allen Facetten der experimentellen und der theoretischen Physik nimmt insgesamt mindestens 70 Prozent des Studiums ein. Dabei wird die derzeit bekannte Physik vollständig abgehandelt. Dies bedeutet häufig gerade in den ersten Semestern eine gewisse Wiederholung des Schulstoffes.
So ist denn auch eine umfassende Physikausbildung in der Schule zwar von Nutzen und dient in vielen Fällen als eigentliche Motivation für das Physikstudium, tiefer gehende Vorkenntnisse in der Physik werden aber üblicherweise an der Universität von den Studienanfängern nicht gefordert.



Anders sieht es mit der Mathematik aus. Die Mathematik ist Voraussetzung für eine quantitative Beschreibung der Natur. Die Schulmathematik wird am ersten Tag des Studiums als vertraut vorausgesetzt. Zur Schulmathematik gehören eine souveräne Beherrschung der Umformung umfangreicher Terme, eine gute Kenntnis algebraischer und elementarer transzendenter Funktionen sowie die Grundlagen der Analysis, also einfacheres Differenzieren und Integrieren. Differentialgleichungen, komplexe Zahlen und Wahrscheinlichkeitsrechnung werden zwar zunächst nicht vorausgesetzt, spielen aber bereits nach kurzer Zeit eine große Rolle und müssen in der Anfangsphase des Studiums erlernt werden.



Die Physik fordert hier schnell mehr als die tiefer gehenden Mathematikvorlesungen liefern können, so dass an allen Universitäten ein Angebot aus mathematischen Vorkursen und mathematischen Ergänzungen für Physiker besteht. Zusammen mit der “richtigen“ Mathematik hat man als Studienanfänger dann häufig das Gefühl, sich fast nur noch mit Mathematik zu beschäftigen. Die Mathematik ist aber eine gute und wichtige Investition und sehr bald kommt dann auch die Physik zu ihrem Recht.



Studienorganisation



Auch wenn Physik und Mathematik das Leben eines Physikstudenten bereits stark ausfüllen, muss trotzdem noch ein Nebenfach studiert werden. Im Grundstudium (also vor dem Vordiplom oder dem Bachelor-Abschluss) bieten sich hier meist die Informatik oder die Chemie an. Beide Fächer sind für Physiker von großer Bedeutung im späteren Berufsleben. Aber auch andere Fächer wie Astronomie, Meteorologie, Elektrotechnik oder gar Betriebwirtschaft und Philosophie zählen an einigen Universitäten zum möglichen Spektrum der Nebenfächer. Im Hauptstudium (also nach der Zwischenprüfung) kann man dann noch einmal ein neues Nebenfach angehen oder das erste Nebenfach weiter vertiefen.



Im Hauptstudium gibt es auch noch ein Wahlfach. Das Wahlfach kommt aus der Physik und soll an einem ausgewählten Gebiet bis an die Grenzen der aktuellen Forschung führen. Das Wahlfach ist damit natürlich auch ein Einstieg in eine intensivere Beschäftigung mit einem bestimmten Gebiet der Physik, die bei einigen vielleicht zum Lebensinhalt wird. Die Wissensvermittlung in der Physik, der Mathematik, Nebenfach und Wahlfach erfolgt in der Hauptsache zunächst über die klassische Vorlesung. In den Anfangssemestern sind diese Vorlesungen zum Teil mit spektakulären Demonstrationsexperimenten ausgestattet, die man häufig sein Leben lang nie wieder vergisst. Aber zum Lernen gehört natürlich mehr. Die Nächte allein mit einem Lehrbuch und einem scheinbar unlösbaren Problem genauso wie die kleinen Arbeitsgruppen mit anderen Studenten oder der Gruppenunterricht, in dem Übungsaufgaben oder Ergänzungen zu den Vorlesungen in kleinen Gruppen diskutiert werden.



Abschlussarbeit



Aber wer denkt bei der Physik nicht eigentlich zuerst an Laboratorien und eigenes Experimentieren? Auch das ist natürlich Bestandteil des Physikstudiums. In den Anfängerpraktika des Grundstudiums wird zunächst das Messen und Protokollieren an Hand klassischer Praktikumsexperimente geübt. Die kritische Beurteilung der eigenen Daten und eine solide Fehlerabschätzung muss jeder Physiker beherrschen. Im Hauptstudium schließt sich das Fortgeschrittenenpraktikum an. Hier werden längere Experimente über Tage oder Wochen durchgeführt, die häufig direkt von den vor Ort ansässigen Forschungsgruppen betreut werden und methodisch nah an der aktuellen Forschung sind. Auch hier ergeben sich vielleicht Kontakte, die in manchen Fällen den weiteren Lebensweg als Physiker beeinflussen.



Schließlich gibt es noch die klassische Lehrform des Seminars. Seminare gibt es in der Physik auf ganz verschiedenen Ebenen vom Oberseminar für wissenschaftliche Arbeitsgruppen bis zu Studentenseminaren im Hauptstudium. In den Studentenseminaren besteht die wichtige Möglichkeit, sich ein aktuelles oder historisches wissenschaftliches Thema unter Verwendung selbst gewählter Literatur zu erarbeiten und anschließend in einem Vortrag zu präsentieren. Dabei werden neben dem Inhalt auch Präsentationstechniken geübt.



Der Höhepunkt eines Physikstudiums ist die eigene Abschlussarbeit am Ende desHauptstudiums. Je nach gewähltem Studiengang handelt es sich um eine Diplomarbeit, eine Masterarbeit oder eine Zulassungsarbeit zum Staatsexamen. Die deutschen Physikfakultäten haben sich gemeinsam mit der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) entschlossen, die Abschlussarbeit im Masterstudium ebenso wie die klassische Diplomarbeit effektiv über zwölf Monate laufen zu lassen. Die Zulassungsarbeit zum Staatsexamen dauert sechs Monate. In dieser Zeit sollen Methoden der physikalischen Forschung in einem eigenen Projekt angewandt werden.



Fast immer geschieht dies als durchaus vollwertiges Mitglied einer Forschungsgruppe an der Fakultät oder auch an einem externen Institut oder in der Industrie. Je nach gewähltem Schwerpunkt beinhaltet die Arbeit theoretische Studien, Computersimulationen, den Bau eigener Apparate, die Durchführung von Messungen an eigenen oder existierenden Apparaturen und schließlich eine zusammenfassende Beurteilung der geleisteten Arbeit. Spätestens in dieser Phase spielt die Beherrschung der englischen Sprache in Wort und Schrift eine bedeutende Rolle. Literaturrecherchen, eigene Vorträge, Memos oder gar eigene Publikationen werden in der aktuellen Forschung praktisch ausschließlich in Englisch verfasst.



Fragen zum Physikstudium



Ist Physik das richtige für mich? Lesen Sie mit Begeisterung populärwissenschaftliche Zeitschriften? Basteln und reparieren Sie gern optische, elektronische oder mechanische Geräte? Denken Sie manchmal darüber nach, wann das Universum entstanden ist? Bleiben Sie beim Fernsehen an Wissenschaftssendungen hängen? Haben Sie sich immer auf die nächste Physikstunde gefreut? Bereitet Ihnen die Schulmathematik keine besonderen Probleme? Wenn Sie die große Mehrheit dieser Fragen mit einem ehrlichen JA beantworten, gibt es eigentlich keinen Zweifel. Wenn Sie aber nur bei der erratischen Suche nach irgendeinem Studienfach bei der Physik gelandet sind, sollten Sie Ihre Entscheidung mit Eltern, Physiklehrern oder ihnen bekannten Physikern gründlich besprechen. Die überall angebotenen Schülertage der Universitäten sollten Sie in jedem Fall besuchen.



Wo soll ich studieren? Hier ist zunächst einmal die persönliche Situation wichtig. Grundsätzlich ist es sehr empfehlenswert, nach dem Abitur den Heimatort zu verlassen und sich in einer fremden Umgebung zu orientieren. In den ersten Semestern spielt die Forschungsaktivität Ihrer Wahluniversität noch keine so große Rolle. Wer noch kein so großes Durchsetzungsvermögen hat, sollte vielleicht zunächst eine eher kleinere Universität mit guter Grundausbildung und kleinen Arbeitsgruppen wählen. Wirklich sorgfältig sollte man jedoch die Universität für das Hauptstudium, den Master oder gar die Promotion auswählen. Hier spielen Reputation und Forschungsgebiete für Ihre persönliche Entwicklung eine sehr große Rolle. In jedem Fall ist es wichtig, die gewählte Universität vor der Entscheidung persönlich zu besuchen. Schauen Sie in die Hörsäle, klopfen sie (vorsichtig ..) an die Labortüren, sprechen Sie andere Studenten, Studienberater oder Professoren an. Und wenn es an einem Ort gar nicht klappt: auch ein Universitätswechsel ist keine Schande. Schauen Sie sich einmal die Lebensläufe der großen Physiker des 20. Jahrhunderts an!



Komme ich mit der Mathematik zurecht? Die Mathematik ist für fast alle Studienanfänger zunächst die größte Herausforderung. Beurteilen Sie selbst einmal ehrlich Ihre Schulmathematik. Hat Ihnen dieses Fach keine großen Probleme bereitet? Dann werden Sie nach einigen Anfangsschwierigkeiten auch an der Universität bestehen. Haben Sie große Probleme mit der Schulmathematik gehabt? Dann sollten sie von einem Physikstudium vermutlich eher Abstand nehmen.



Muss ich Computerkenntnisse besitzen? Natürlich muss jeder Physikstudent die elementaren Handwerkzeuge unserer Kommunikationsgesellschaft beherrschen. Über E-Mail, Office, Web u.s.w. sollen hier keine Worte verloren werden. Für den Physiker kommen jedoch sehr bald andere Anforderungen hinzu. Computeralgebra, Datenauswertung, Programmierung in einer aktuellen, objektorientierten Sprache werden zum Teil bereits in Übungsaufgaben oder Praktikum, spätestens aber in der Diplomarbeit verlangt. Die entsprechenden praktischen Fähigkeiten können Sie sich aber im Verlaufe des Studiums mit speziellen Kursen aneignen.



Muss ich Englisch können? Ja! Englisch ist die Sprache der Naturwissenschaft. Im Grundstudium kommen sie noch ohne Englischkenntnisse aus, spätestens im Hauptstudium müssen Sie Englisch lesen und verstehen, spätestens zur Abschlussarbeit müssen Sie Englisch sprechen.



Ist ein Auslandsaufenthalt sinnvoll? Auf jeden Fall. Zeitlich bietet sich der Abschluss des Grundstudiums an. Versuchen Sie, das Kursprogramm an Ihrer Gastuniversität für Ihren Abschluss in Deutschland zu nutzen. In der Physik ist dies üblicherweise nicht so schwer. Wer nicht so lang weg möchte, sollte das Angebot von Sommerschulen an vielen internationalen Forschungszentren nutzen. Besonders wichtig: Planen Sie mindestens ein Jahr im Voraus. Die Bewerbungsverfahren und das Einholen von Gutachten sind zeitaufwendig.



Theoretische Physik, Experimentalphysik, Angewandte Physik, ....? Diese Frage sollten Sie erst spät im Studium beantworten (wenn Sie die Antwort nicht bereits schon wissen). Gehen Sie regelmäßig in das Physikalische Kolloquium Ihrer Fakultät und bilden Sie sich langsam eine eigene Meinung über Ihre Vorlieben in der Physik.



Wo kann ich mehr erfahren? Die bequemste Quelle ist natürlich das Internet. Webseiten der Physikfakultäten geben im Detail Auskunft über Studienverläufe. Die DPG bietet Statistiken zum Physikstudium an. Es ist aber noch viel wichtiger, den Computer einmal abzuschalten!! Besuchen Sie (z.B. gemeinsam mit Freunden) die Universitäten. Schauen Sie sich die Physikinstitute an. Sprechen Sie mit Studenten, Studienberatern und Professoren.


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07.08.2012
06.04.2011


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Prof. Dr. Karlheinz Meier

Karlheinz Meier ist Professor für Experimentalphysik am Kirchhoff-Institut für Physik der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg

Kirchhoff-Institut für Physik, Uni Heidelberg

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