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Die Teilchenphysik als Teilgebiet der modernen Physik gewinnt zunehmend an Bedeutung im schulischen Physikunterricht. In dieser Arbeit wird erstmalig das von Lehrkräften benötigte Fachwissen zur Teilchenphysik modelliert, wobei Fachwissen als ein Teil des Professionswissens verstanden wird. Als Fachwissensdimensionen werden die Inhaltsbereiche und die Wissensarten in den Fokus genommen, für welche jeweils Subfacetten identifiziert und präzise beschrieben werden. Nach einem Überblick über die wesentlichen Ideen der Teilchenphysik wird in der Arbeit die sukzessive Modellierung des Fachwissens im Rahmen einer qualitativ und quantitativ angelegten Delphi-Studie vorgestellt. In drei Befragungsrunden wurden zwischen 35 und 65 internationale Expertinnen und Experten aus der teilchenphysikbezogenen Forschung (Fachwissenschaft und Fachdidaktik) und Öffentlichkeitsarbeit (u.a. Wissenschaftsjournalismus) sowie erfahrene Lehrkräfte zu den für das Fachwissen relevanten Themen der Teilchenphysik befragt. Empirische Analysen der Befragungsrunden ergaben, dass sich die Dimension Inhaltsbereiche im deklarativen Wissen aus zehn teilchenphysikalischen Themen (z.B. Teilchen in der Hochenergiephysik, die vier fundamentalen Wechselwirkungen) zusammensetzt, von welchen sechs als besonders relevant eingeschätzt wurden. Im Anschluss an die letzte Befragungsrunde wurde theoriegeleitet eine erste Modellierung der Inhaltsbereiche für die Wissensarten des prozeduralen und konditionalen Wissens vorgenommen.

Im Mittelpunkt dieses Bandes steht die Frage, wie Fachunterricht sich verändern kann und muss, um aktuellen Herausforderungen für das Bildungswesen, zu denen unter anderen die zunehmende Diversität individueller Lernausgangslangen sowie Inklusion zählen, gerecht zu werden. Am Beispiel der Fächer Englisch, Französisch, Spanisch, Mathematik, Kunst und Musik wird die Konzeption und Implementierung von adäquaten Lehr-Lernarrangements (auf der Grundlage des methodologischen Ansatzes Design-Based Research) erläutert, ferner wird aufgezeigt, wie die Professionalisierung im Umgang mit diesen und vergleichbaren Prozessen des Wandels in die Lehrerbildung sowie in Schulentwicklungsprozesse wirksam eingebunden werden kann.