Prof. Dr. Stefan Heusler

Professur für Didaktik der Physik (Prof. Heusler)
Prof. Dr. Stefan Heusler

Wilhelm-Klemm-Str. 10, Raum R 724
48149 Münster

T: +49 251 83-39387

  • Forschungsschwerpunkte

    • Modellbildung und multiple Repräsentationen in moderner Physik
    • Konzeptverständnis Quantenphysik
    • Einsatz digitale Technologien in der Lehre
    • Klima und Nachhaltigkeit

  • Vita

    Akademische Ausbildung

    Promotion zum Dr. phil. nat. an der Universität Essen (AG Prof. Haake)

    Beruflicher Werdegang

    wiss. Mitarbeiter am Institut für Didaktik der Physik an der Westfälischen Universität Münster.

  • Lehre

  • Publikationen

    • . . „Modelling assisted tunneling on the Bloch sphere using the Quantum Composer.“ European Journal of Physics, Nr. 45 (2) doi: 10.1088/1361-6404/ad139a.
    • . . „Aber was kann man damit anfangen? Unterrichtsideen und Materialien für eine auf die Energiewende bezogene Berufsorientierung im Physikunterricht.“ Naturwissenschaften im Unterricht Physik, Nr. 35 (201/202): 90–93.
    • , , , , , , , , , , , , , , , und . „Mobile learning in the classroom – Should students bring mobile devices for learning, or should these be provided by schools?“ Education and Information Technologies, Nr. 30: 1–34. doi: 10.1007/s10639-024-13213-w.
    • . . „Empirical insights into the effects of research-based teaching strategies in quantum education.“ Physical Review. Physics Education Research, Nr. 20 doi: 10.1103/PhysRevPhysEducRes.20.020601.
    • , , , , , , , , und . im Druck. „Analyzing the Effective Use of Augmented Reality Glasses in University Physics Laboratory Courses for the Example Topic of Optical Polarization.“ Journal of Science Education and Technology doi: 10.1007/s10956-024-10112-0.
    • , , , , , , , , , , , , , , und . . „Effects of student-owned and provided mobile devices on mathematical modeling competence: investigating interaction effects with problematic smartphone use and fear of missing out.“ Frontiers in Education, Nr. 9 1167114. doi: 10.3389/feduc.2024.1167114.

    • , , und . . „Everything can be magnetized: simulating diamagnetic and paramagnetic response of everyday materials in magnetic balance experiments.“ Physics Education, Nr. 58 (2) doi: 10.1088/1361-6552/acad58.
    • . . „The impact of an interactive visualization and simulation tool on learning quantum physics: Results of an eye-tracking study.“ Physics Education, Nr. 58 doi: 10.48550/arXiv.2302.06286.
    • . . „Modular low-cost 3D printed Setup for Experiments with NV centers in Diamond.“ European Journal of Physics, Nr. 44 doi: 10.1088/1361-6404/acbe7c.
    • , , , , und . . „Smartphone Usage in Science Education: A Systematic Literature Review.“ Education Sciences, Nr. 13 (4): 345. doi: 10.3390/educsci13040345.
    • , , , , , , , , und . . „Seeing the unseen – enhancing and evaluating undergraduate polarization experiments with interactive Mixed-Reality technology.“ European Journal of Physics, Nr. 44 (6): 065701. doi: 10.1088/1361-6404/acf0a7.
    • , , , , , , , , , und . . „Teaching Quantum Optics and Quantum Cryptography with Augmented Reality Enhanced Experiments.“ In Q 23 Optomechanics I & Optovibronics , herausgegeben von DPG. Bad Honnef: Deutsche Physikalische Gesellschaft.
    • . . „The Quantum Curriculum Transformation Framework for the development of Quantum Information Science and Technology Education.“ Physics Education, Nr. 58 (6) doi: 10.48550/arXiv.2308.10371.
    • Heusler, Stefan; Schwellenbach, Gregor; Tewiele, Michael, Hrsg. . U1 x U2 x U3: QuantumVisions, Münster: SCIENCeMOTION.
    • . . „Quantentechnologien unterrichten? Schulische Zugänge mit den Wesenszügen der Quantenphysik und didaktische Potenziale.“ Naturwissenschaften im Unterricht Physik, Nr. 34 (198): 2–6.
    • . . „Was ist so besonders an Superpositionen? Von Überlagungen in der klassischen Wellenlehre zu Superpositionen in der Quantenphysik.“ Naturwissenschaften im Unterricht Physik, Nr. 34 (198): 8–11.
    • , , und . . „Quantenoptik mit modularen Schülerexperimenten. Low-Cost-Experimente mit dem 3-D-Drucker zur Anwendungsbeispielen von Quantentechnologien.“ Naturwissenschaften im Unterricht Physik, Nr. 34 (198): 21–26.
    • . . „Erklärvideos zur Quantenverschränkung. Ein Unterrichtskonzept mit Erklärvideos und Hinweise zu ihrer Auswahl.“ Naturwissenschaften im Unterricht Physik, Nr. 34 (198): 34–37.
    • . . „Digitaler Werkzeugkasten für den Quantenphysikunterricht.“ Naturwissenschaften im Unterricht Physik, Nr. 34 (198): 38–39.
    • , , und . . „Modulare Low-Cost Experimente zur Wellen- und Quantenoptik.“ PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung, Nr. 2023: 1–4.
    • , , , und . . „Low-Cost Schülerexperimente zur Wellenoptik. Ein modulares 3D-gedrucktes Experimentierset.“ Der mathematisch-naturwissenschaftliche Unterricht, Nr. 05: 413–420.

    • , und . . „Visualisieren – eine Kunst des Sichtbarmachens. Visualisierungen für das Lehren und Lernen von Physik nutzen.“ Naturwissenschaften im Unterricht Physik, Nr. 33: 2–6.
    • , und . . „Visualisieren als Kulturgut.“ Naturwissenschaften im Unterricht Physik, Nr. 33 (188): 8–9.
    • , , und . . „Kontiguität im Kontext handlungsorientierter Lernumgebungen. Ergebnisse einer Vergleichsstudie.“ In Unsicherheit als Element von naturwissenschaftlichen Bildungsprozessen, herausgegeben von Sebastian Habig und Helena van Vorst. Essen: Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik.
    • , , , , , , , , , , , , , , , und . . „BYOD vs pool: Effects on competence development and cognitive load.“ In Proceedings of the Twelfth Congress of the European Research Society in Mathematics Education (CERME12), Bd. 12 aus CERME Proceedings Series, herausgegeben von Jeremy Hodgen, Eirini Geraniou, Giorgio Bolondi und Federica Ferretti. N/A: Selbstverlag / Eigenverlag.
    • . . „Aspects of entropy in classical and in quantum physics.“ Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, Nr. 55 (40) doi: 10.1088/1751-8121/ac8f74.
    • . . „Schüler- oder schuleigene Smartphones im Physikunterricht?“ In Unsicherheit als Element von naturwissenschaftsbezogenen Bildungsprozessen, herausgegeben von Sebastian Habig und Helena van Vorst. Essen: Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik.
    • , , , , , , und . . „Exploration wichtiger ästhetischer Qualitäten der Wissenschaftsillustration am Beispiel von MR- AR- und Web3DApplikationen zur Präsentation von Experimenten in der Quantenphysik.“ Beitrag präsentiert auf der DPG-Frühjahrstagung, virtuell
    • , , , , , , , , und . . „Die Rolle räumlicher Kontiguität beim Lernen am Experiment.“ In DD 3 Neue / digitale Medien – Konzeption, herausgegeben von DPG. Bad Honnef: Deutsche Physikalische Gesellschaft.
    • , , , , , , , , und . . „Technische Entwicklung eines Augmented-Reality-Experiments zu polarisationsverschränkten Photonenpaaren.“ In DD 17 Neue / digitale Medien – AR, herausgegeben von DPG. Bad Honnef: Deutsche Physikalische Gesellschaft.
    • , , , , , , , , , und . . „Exploration wichtiger ästhetischer Qualitäten der Wissenschaftsillustration am Beispiel von MR- AR- und Web3D-Applikationen zur Präsentation von Experimenten in der Quantenphysik.“ präsentiert auf der DPG Springmeeting 2022, Heidelberg
    • , , , , , und . . „Raumkrümmung zum Anfassen – Sektormodelle aus dem 3D-Drucker.“ Physik und Didaktik in Schule und Hochschule, Nr. 1 (21)
    • , , und . . „Modeling in nuclear physics: a visual approach to the limitations of the semi-empirical mass formula.“ European Journal of Physics, Nr. 43 (3): 1–8. doi: 10.1088/1361-6404/ac4d7c.
    • , , , und . . „A simple modular kit for various wave optic experiments using 3D printed cubes for education.“ Physics Education, Nr. 2022 (57): 1–13. doi: 10.1088/1361-6552/ac4106.
    • , , und . . „Physics competitions in the time of a pandemic: 3D printing as a new approach to the quantitative investigation of cartesian divers at home.“ European Journal of Physics, Nr. 2022 (43/1): 1–13. doi: 10.1088/1361-6404/ac3a12.

    • , , , , und . . „Real-time data acquisition using Arduino and phyphox: measuring the electrical power of solar panels in contexts of exposure to light in physics classroom.“ Physics Education, Nr. 56: 1–13. doi: 10.1088/1361-6552/abe993.
    • , , und . . „The Topological Origin of Quantum Randomness.“ Symmetry, Nr. 13 (4) doi: 10.3390/sym13040581.
    • , , , , , und . . „Eigene Smartphones im MINT-Unterricht – Gelingensbedingungen.“ In Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?, herausgegeben von S. Habig. Essen: Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik.
    • , , , und . . „Workbooks zum Klimawandel Methodisch vielfältige Materialien mit digitalen Ergänzungen für die Sekundarstufe I und II.“ Naturwissenschaften im Unterricht Physik, Nr. 183/184: 33–36.
    • , und . . „Digitale Medien und Experimente - Perspektiven aus der Schulpraxis.“ In Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?, herausgegeben von Sebastian Habig. Essen: Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik.
    • , und . . „Quantentechnologien im Lehrplan. Welche Rolle sollten aktuelle Anwendungen der Quantenphysik in der Schule spielen?“ Physik Journal, Nr. 20: 86–89.
    • , , , , , , , und . . „Physikalische Modelle erfahrbar machen - Mixed Reality im Praktikum.“ In PhyDid B, herausgegeben von Johannes Grebe-Ellis und Helmuth Grötzebauch. Berlin.

    • , , , , und . . „smart for science - Gelingensbedingungen für den Einsatz schülereigener Smartphones im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht.“ In PhyDid-B - Didaktik der Physik – DPG-Frühjahrstagung, 2020, herausgegeben von Grötzebauch H.. Berlin.
    • , und . . „3D-Druck im Physikunterricht.“ Physik Journal, Nr. 19: 42–44.
    • , , , , , , , und . . „MiReQu – Mixed Reality Lernumgebungen zur Förderung fachlicher Kompetenzentwicklung in den Quantentechnologien.“ In PhyDid B, herausgegeben von Johannes Grebe-Ellis und Helmuth Grötzebauch. Berlin.
    • , und . . „Themenheft "Digitale Bildung".“ Naturwissenschaften im Unterricht Physik, Nr. 179
    • , , und . . „A Knot Theoretic Extension of the Bloch Sphere Representation for Qubits in Hilbert Space and Its Application to Contextuality and Many-Worlds Theories.“ Symmetry, Nr. 12: 1135.
    • , , und . . „Lernmaterialien mit digitalen Enhancements erstellen.“ In Digitale Basiskompetenzen - Orientierungshilfe und Praxisbeispiele für die universitäre Lehramtsausbildung in den Naturwissenschaften, herausgegeben von Meßinger-Koppelt Becker Sebastian und Thyssen Christoph Jenny.
    • , , und . . „3D-Druck im Physikunterricht. Von den Grundlagen zu vielfältigen Anwendungsfeldern.“ Plus Lucis, Nr. 4: 4–9.
    • , , , , , und . . „Messwerterfassung am (eigenen?) Smartphone. Ein Beispiel für eine digital angereicherte Lernumgebung zum Thema Elektromobilität.“ Naturwissenschaften im Unterricht Physik, Nr. 179: 18–22.
    • , und . . „Smartphone, Tablet und Notebook: Was eignet sich wofür?“ Naturwissenschaften im Unterricht Physik: Digitale Bildung, Nr. 30 (179): 12–13.

    • , und . . „Gestalt and Functionality as independent dimensions of mental models in science.“ Research in Science Education, Nr. 49: 1–15. doi: 10.1007/s11165-019-09892-y,2019.
    • , und . . „A Haptic Model of Entanglement, Gauge Symmetries and Minimal Interaction Based on Knot Theory.“ Symmetry, Nr. 11 (11): 1399. doi: 10.3390/sym11111399.
    • , , , und . . „A Haptic Model for the Quantum Phase of Fermions and Bosons in Hilbert Space Based on Knot Theory.“ Symmetry, Nr. 2019, 11(3) (426) doi: 10.3390/sym11030426.

    • , und . . „Ein haptischer Zugang zu Moden von Kugelschwingungen.“ Beitrag präsentiert auf der DPG Frühjahrstagung 2018, Würzburg
    • , und . . „Learning About Paramagnetism and Diamagnetism: A Teaching-Learning Sequence Based on Multiple Representations.“ In Proceedings of the ESERA 2017 Conference. Research, Practice and Collaboration in Science Education, herausgegeben von OE Finlayson, E McLoughlin, S Erduran und p Childs.
    • , , , und . . „Interdisziplinäre Konzeptentwicklung interaktiver digitaler Lehr-Lernmedien durch Fachdidaktik und Design.“ Beitrag präsentiert auf der DPG Frühjahrstagung 2018, Würzburg
    • , und . . „“Modeling decoherence with qubits”.“ European Journal of Physics, Nr. 39 (2)
    • , und . . „Modelling spin.“ European Journal of Physics, Nr. 39 (6) doi: 10.1088/1361-6404/aae3ba.
    • , und . . „A haptic model of vibration modes in spherical geometry and its application in atomic physics, nuclear physics and beyond.“ European Journal of Physics, Nr. 39 (4) doi: 10.1088/1361-6404/aab9fd.

    • , und . . „Verschränkung als Wesenszug der Quantenphysik.“ In Argumentieren in der Quantenphysik, herausgegeben von DASU Physik. Hannover: Schroedel Verlag.
    • . . „U2: Quantenspiegelungen – Quantenschwingung, Quantenknoten, Periodensystem.“
    • , , und . . „Towards a quantum internet.“ European Journal of Physics, Nr. 85
    • , und . . „Entwicklung und Evaluation eines Hochschullehrkonzepts zum Magnetismus.“ In Bd. 37
    • , und . . „Himmlische Physik – Wolkenbilder weisen den Weg zu allgemeinen Prinzipien der Strukturbildung.“ Naturwissenschaften im Unterricht Physik, Nr. 159/160: 69–75.
    • , und . . Verschränkung als Wesenszug der Quantenphysik, N/A: unbekannt / n.a. / unknown.
    • , und . . „Determining Magnetic Susceptibilites of Everyday Materials using an Electronic Balance.“ American Journal of Physics, Nr. 85 (5)
    • , und . . „Der geheime politische Lehrplan im Schulbuch. Eine Textanalyse japanischer und deutscher Physik-Schulbücher als Spiegel des politischen, historischen und pädagogischen Umgangs mit dem Thema Kernenergie.“ In Nach Fukushima?, herausgegeben von Wigger Lothar, Platzer Barbara und Bünger Carsten. N/A: unbekannt / n.a. / unknown.
    • , und . . „An acoustic teaching model illustrating principles of dynamic mode magnetic force microscopy.“ Nanotechnology Reviews, Nr. 6
    • , , , , und . . „Ganz nah ran – Didaktische Modelle zur Rasterkraft- und Magnetkraftmikroskopie.“ Beitrag präsentiert auf der DPG-Frühjahrstagung, Dresden
    • , , , , und . . „An acoustic teaching model illustrating the principles of dynamic mode magnetic force microscopy.“ Nanotechnology Reviews, Nr. 6 (2): 221–232. doi: 10.1515/ntrev-2016-0060.

    • , und . im Druck. „Der geheime politische Lehrplan im Schulbuch. Eine Textanalyse japanischer und deutscher Physik-Schulbücher als Spiegel des politischen, historischen und pädagogischen Umgangs mit dem Thema Kernenergie.“ In noch unbekannt, herausgegeben von Bünger Carsten.
    • , , und . . „At the limit: Introducing Energy with humans senses.“ The Physics Teacher, Nr. 54: 552.
    • , und . . „Why Point Particles Lead to a Dead End - A New Visualization Scheme for Magnetism Based on Quantum Particles.“ Beitrag präsentiert auf der International Conference on Multimedia in Physics Teaching and Learning, München
    • , und . . „Welche Stoffe sind "nicht" magnetisch?“ In Authentizität und Lernen - das Fach in der Fachdidaktik., Bd. 36 , herausgegeben von C Maurer.
    • , und . . „Anwendungspotential leitfähiger Tinte für ausdruckbare Schaltkreise im Physikunterricht.“ In Phydid-B, herausgegeben von V. Nordmeier und H. Grötzebauch.
    • , und . . „Das Quanten-Internet.“ PdN Physik in der Schule, Nr. Heft 1, 65. Jahrgang: 23–32.

    • , und . . „Magnetismus hoch 3 - Selbstkonsistente Modellierung von Dia-, Para- und Ferromagnetismus.“ Beitrag präsentiert auf der DPG-Frühjahrstagung 2015, Wuppertalg
    • . . „Visualisierungen als Zugang zur Quantenphysik am Beispiel der Knoten-drehoperatoren.“ PdN Physik in der Schule, Nr. 64 (4)
    • , und . . „Magnetismus auf dem Tablet - interaktiv, dynamisch & multimedial.“ MNU Themenspezial, Nr. 2015
    • . . „Visualisierungen als Zugang zur Quantenphysik am Beispiel der Knotendrehoperatoren.“ PdN Physik in der Schule, Nr. 4/64.: 41–43.

    • , und . . „Was man von zwei Qubits über Quantenphysik lernen kann: Verschränkung und Quantenkorrelationen.“ PhyDid-A, Nr. 13 (1)
    • . . „Neue Ausdrucksformen für die Physikdidaktik: Das Potential von 3D-Druckern für den Physikunterricht.“ In Phydid-B, herausgegeben von V Nordmeier und H Grötzebauch. Berlin: Lehmanns.
    • , und . . „Visualization of the Invisible: The Qubit as Key to Quantum Physics.“ The Physics Teacher, Nr. Vol. 52: 489–492.

    • . . „Butsuriron no utsukushiisa wo me de miru.“ Parity (japanische Ausgabe), Nr. 2013
    • . . „Das Quanten-Glücksrad.“ Naturwissenschaften im Unterricht Physik, Nr. 137: 27–29.
    • , und . . „Langzeitbelichtungen in der Mechanik.“ MNU, Nr. 66: 18–24.
    • . . Quantendimensionen. Mathematischer Kommentar zu den Übungsaufgaben der Lernstationen , Stuttgart: Klett Verlag.

    • , und . . „Symmetrien in der Tasse: Akustische Alltagsphänomene.“ Beitrag präsentiert auf der DPG Frühjahrstagung, Berlin
    • , und . . „Was man vom einzelnen Qubit über Quantenphysik lernen kann.“ PhyDid-A, Nr. 11

    • , , und . . „Vom Kreiselkompass zur Trägheitsnavigation.“
    • . . „Ein elementarer Zugang zum Sagnac-Effekt.“ Beitrag präsentiert auf der DPG Frühjahrstagung, Münster

    • . . „DVD-ROM Quantendimensionen - Doppelspalt, Verschränkung, Quantencomputer.“ DVD. Stuttgart: KLETT.
    • . . U1: Quantendimensionen - Doppelspalt, Verschränkung, Quantencomputer, N/A: unbekannt / n.a. / unknown.

    • . . „Teleportation im Klassenzimer.“ In Didaktik der Physik, herausgegeben von V. Nordmeier und H. Grötzebauch. Berlin: Lehmanns.
    • , , , und . . „The semiclassical origin of curvature effects in universal spectral statistics.“ Journal of Physics A, Nr. 42
    • , , , , und . . „Periodic-orbit theory of level repulsion.“ New Journal of Physics, Nr. 11 (^)

    • , und . . „Interferenz von Wahrscheinlichkeiten.“ Physik und Didaktik in Schule und Hochschule, Nr. 1: 9–14.

    • , , , , und . . „Periodic-Orbit Theory of Level Correlations.“ Phys. Rev. Lett.
    • , , , und . . „Semiclassical Approach to Chaotic Quantum Transport.“ New J. Phys.
    • , , , , , und . . „Semiclassical Theory for Parametric Correlation of Energy Levels.“ Journal of Physics A, Nr. 40
    • , , , und . . „Semiclassical Approach to Chaotic Quantum Transport.“ New Journal of Physics, Nr. 9
    • , , , , und . . „Periodic-Orbit Theory of Level Correlations.“ Physical Review Letters, Nr. 98

    • , , , und . . „Semiclassical Theory of Chaotic Conductors.“ Physical Review Letters, Nr. 96
    • , , , und . . „Semiclassical Prediction for Shot Noise in Chaotic Cavities.“ Journal of Physics A, Nr. 39

    • , , , , und . . „Periodic-Orbit Theory of Universality in Quantum Chaos.“ Physical Review E, Nr. 72

    • . . Universal Spectral Fluctuations in the Hadamard-Gutzwiller model and beyond,
    • , , , und . . „Semiclassical Foundation of Universality in Quantum Chaos.“ Physical Review Letters, Nr. 93
    • , , , , und . . „Semiclassical Foundation of Universality in Quantum Chaos.“ Physical Review Letters, Nr. 93

    • , , , und . . „Universal Spectral Form Factor for Chaotic Dynamics.“ Journal of Physics: Condensed Matter, Nr. 5
    • , , , und . . „Universal Spectral Form Factor for Chaotic Dynamics.“ Journal of Physics: Condensed Matter, Nr. 5

    • , , und . . „Action Correlation of Orbits through Non-Conventional Time Reversal.“ Journal of Physics: Condensed Matter, Nr. 4
    • , , , und . . „Statistics of Self-Crossings and Avoided Crossings of Periodic Orbits in the Hadamard Gutzwiller Model.“ European Physical Journal, Nr. 27

    • . . „The Semiclassical Origin of the Logarithmic Singularity in the Symplectic Form Factor.“ Journal of Physics A, Nr. 34