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Über dieses Buch

Chemiedidaktik kompakt bietet den Studierenden und Studienreferendaren des Chemielehramts praxisnahes Überblickswissen mit vielen Beispielen aus dem aktuellen Unterricht, mit Experimenten und Modellen, mit Übungsaufgaben und schulrelevanten Ergebnissen der Lehr- und Lernforschung zu jedem Thema. Die Autoren behandeln mit ihrem erprobten Konzept nicht nur die klassischen Probleme der Chemiedidaktik, sondern widmen sich auch ausführlich den modernen Themen wie Chemie im Alltag, Schülervorstellungen, Medien und Motivation.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einführung in das „Tortenschema“ zur Chemiedidaktik

Der russische Pädagoge Itelson [1] bemerkte im Hinblick auf Pädagogen einmal sehr ironisch:
Wenn die Ingenieure beim Brückenbau, die Ärzte bei der Behandlung der Menschen und die Juristen bei der Urteilsfällung eine solche Neigung zu oberflächlichen Begründungen zeigen würden, wie sie uns zuweilen in der Pädagogik begegnen, so wären längst alle Brücken eingestürzt, die Patienten gestorben und die Unschuldigen gehenkt.
Die Professionalität von Lehramtsstudierenden bzw. von Lehrern und Lehrerinnen zugunsten eines guten Unterrichts kann gesteigert werden, wenn in angemessenem Umfang Grundlagen in der Pädagogik, in der Didaktik und in der Fachdidaktik vermittelt werden. Diesbezügliche Definitionen sollen am Anfang stehen, ehe spezifische Aspekte der Chemiedidaktik hinzutreten. Dabei muss deutlich sein: Es kann nicht die Didaktik oder die Fachdidaktik geben! Die entsprechende Diskussion erfolgt unter jeweils spezifischer Weltanschauung, und jeder Lehrende hat sie in seiner Zeit und in seinem Umfeld immer wieder neu zu führen.
Hans-Dieter Barke, Günther Harsch, Simone Kröger, Annette Marohn

2. Schülervorstellungen

„Die Säure hat das Magnesium aufgefressen“ – so lauten oftmals spontane Äußerungen zu den Phänomenen der Metall‐Säure‐Reaktionen. Den Jugendlichen ist dafür kein Vorwurf zu machen, solange in der Alltagssprache das „Zerfressen des Metalls“ durch Säure oder durch Rost eine übliche Sprechweise darstellt. Solche Vorstellungen der Jugendlichen sollten den Lehrern und Lehrerinnen bekannt sein, um auf diese im Unterricht eingehen zu können, bevor die entsprechende wissenschaftliche Vorstellung vermittelt und zur zutreffenden Fachsprache gewechselt wird.
Bei Unterrichtsplanungen ging man vor einigen Jahrzehnten davon aus, dass Schülerinnen und Schüler keine naturwissenschaftlichen Kenntnisse hätten und eine gute Unterrichtsvorbereitung lediglich entscheiden müsse, in welcher Reihenfolge welche neuen Begriffe mit welchen didaktischen Hilfsmitteln einzuführen seien. Fachdidaktische Erhebungen zeigen allerdings, dass die Lernenden zu vielen Themen doch eigene Vorstellungen mit in den Unterricht bringen, die meist nicht mit den heutigen wissenschaftlichen Vorstellungen übereinstimmen. Die Chemiedidaktik sollte aus diesem Grunde empirisch ermitteln, zu welchen Sachverhalten welche Vorstellungen vorliegen, und welcher Unterricht zu deren Korrektur vorteilhaft ist.
Hans-Dieter Barke, Günther Harsch, Simone Kröger, Annette Marohn

3. Motivation

Janna, rechne bitte für den Test alle Aufgaben noch einmal durch. Wer sie nicht kann, muss mit einer Fünf rechnen. Lynn hat als Einzige richtige Hausaufgaben abgeliefert. Ich werde eine Eins ins Notizbuch eintragen.
Jonathan und Tilmann – wenn ihr nicht bis Freitag alle fehlenden Protokolle nachliefert, rufe ich eure Eltern an.
Solche und ähnliche Äußerungen hören die Jugendlichen in der Schule recht häufig. Insbesondere die große Bedeutung der Noten für Schülerleistungen in der Gesellschaft veranlasst oftmals Lehrer, mit der Vergabe schlechter Noten zu drohen und damit die Schüler und Schülerinnen zu disziplinieren.
Manche Lehrer und Eltern glauben, sie könnten mit diesem Notendruck motivieren und sehen darin den einzigen Weg, um ihre Schützlinge „zum Lernen zu bringen“. Sie beachten nicht, dass die Schüler und Schülerinnen auf der schwachen Grundlage dieser kurz anhaltenden extrinsischen Motivation nur bis zum nächsten Test, bis zur Belohnung durch Lehrer oder Eltern, bis zum Erreichen des Klassenziels mitarbeiten, um danach fast alles zu vergessen. Eine intrinsische Motivation, etwa durch einen kognitiven Konflikt, würde über einen längeren Zeitraum anhalten, das gewünschte langfristige Lernen hätte eine Chance. Es werden unterschiedliche Strategien zur erfolgreichen Motivation vorgeschlagen und reflektiert.
Hans-Dieter Barke, Günther Harsch, Simone Kröger, Annette Marohn

4. Unterrichtsziele

Chemieunterricht soll gemäß den Bildungsstandards eine Vielzahl von Kompetenzen vermitteln - nicht nur im Bereich des Fachwissens, sondern auch in den Feldern Naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung. Unterrichtskonzepte bzw. -verfahren können helfen, diese Kompetenzziele zu erreichen. Zu diesen Verfahren zählen z.B. der problemorientierte und der kontextorientierte Unterricht wie auch Konzepte, die sich an Schülervorstellungen oder an der Förderung von Bewertungskompetenz orientieren. Das Kapitel stellt an konkreten Beispielen etablierte Unterrichtsverfahren für den Chemieunterricht vor und reflektiert deren Vorzüge und Grenzen.
Hans-Dieter Barke, Günther Harsch, Simone Kröger, Annette Marohn

5. Medien

Schule und Unterricht sind ohne Medien nicht denkbar. Im Chemieunterricht ist die Vielfalt des Medieneinsatzes im Vergleich zu manch anderen Fächern besonders groß. Im Kapitel wird der Begriff „Medien“ und auch der Begriff „Multimedia“ definiert, bevor die vielfältigen Medien und didaktische Überlegungen zum Einsatz im Chemieunterricht anhand konkreter Beispiele vorgestellt werden. Dabei reicht die Bandbreite von „klassischen“ Medien wie der Tafel und dem Schulbuch bis zu „neuen“ Medien wie Animationen und Webquests sowie diversen Medien im Zusammenhang mit der Durchführung und Präsentation von Experimenten.
Hans-Dieter Barke, Günther Harsch, Simone Kröger, Annette Marohn

6. Experimente

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Eine Masse von ganz unterrichteten Leuten betrachten die Chemie als eine in Regeln gebrachte Experimentierkunst, nützlich um Soda und Seife zu machen, besseren Stahl zu fabrizieren, um gute solide Farben auf Seide und Baumwolle zu liefern [1].
Wie Liebig es bereits 1840 beklagte, glauben Laien oftmals, dass es sich bei der Chemie um eine Probierkunst handelt, die von Zeit zu Zeit zufällig ein neues Produkt liefert. Man erkennt nicht ohne weiteres, dass dem klassischen Experiment in den Naturwissenschaften eine Idee oder gar eine Philosophie vorausgeht. Es wird das Erarbeiten von Hypothesen reflektiert und deren Verifizieren bzw. Falsifizieren diskutiert.
Hans-Dieter Barke, Günther Harsch, Simone Kröger, Annette Marohn

7. Modelle und Modellvorstellungen

In San Diego/Kalifornien war einer der Autoren (H.‐D. Barke) eingeladen, um einen Lichtbildervortrag über Deutschland zu halten. In einem Bildband Germany fand er eine Menge schöner Ansichten, auch zum bekannten Schloss Neuschwanstein bei Füssen in Bayern. Da es die Amerikaner mögen, projizierte er dieses Bild als Erstes. Sobald es zu sehen war, unterbrach eine Dame laut: „Beautiful – like our castle in Disneyland.“ Der Vortragende wollte korrigieren: „In Disneyland there is a copy of the castle, this photo shows the original near Füssen in Bavaria“ – aber die Dame hörte gar nicht zu. Der Unterschied von Original und Modell war ihr nicht so wichtig!
Im genannten Beispiel sind Original und beide Modelle prinzipiell zu vergleichen: Sowohl das Foto des Schlosses als auch das Modellschloss in Disneyland können mit dem bayerischen Original Detail für Detail untersucht werden. In den Naturwissenschaften sind Modelle zu chemischen Strukturen wie Kristallgitter oder Molekülmodelle nicht mit den submikroskopischen Originalen zu vergleichen, weil diese grundsätzlich nicht – weder mit der Lupe noch mit dem Mikroskop – zu sehen sind. Es wird reflektiert, wie wissenschaftliche Modelle und Modellvorstellungen entwickelt und für das Chemieverständnis eingesetzt werden.
Hans-Dieter Barke, Günther Harsch, Simone Kröger, Annette Marohn

8. Fachsprache und Symbole

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Formeln sind das Gelehrtenlatein der Chemie. Ohne sie wäre Verständigung über die Ländergrenzen hinweg nicht denkbar und wäre die Darstellung chemischer Prozesse so umständlich, als müssten wir unseren Lebenslauf in Keilschrift abfassen [1].
Peter von Zahn [1] stellt die große Bedeutung von chemischen Symbolen heraus, kennzeichnet sie als einzigartiges Kommunikationsmittel für Chemiker – gleichgültig ob sie in Europa oder Amerika, in China oder Japan arbeiten. In diesem Sinne ist es auch ein Ziel des Chemieunterrichts, Jugendliche in diese Symbolsprache einzuweihen und sie in die Lage zu versetzen, Errungenschaften von Naturwissenschaften und Technik in Zeitschriften und Magazinen nachlesen und verstehen zu können. Insbesondere werden Modelle zu Gitter- und Molekülstrukturen für das Verständnis chemischer Symbole zugrunde gelegt und sie als verkürzte Modelle für die Zusammensetzung von Substanzen diskutiert.
Forscher und Erfinder können nicht isoliert in einem elfenbeinernen Turm leben. Sie bedürfen des Resonanzbodens.
Hans-Dieter Barke, Günther Harsch, Simone Kröger, Annette Marohn

9. Alltag und Chemie

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Sarah hört im Chemieunterricht ihres Lehrers viel über Schwefeldioxid und die katalytische Oxidation zu Schwefeltrioxid, über das Kontaktverfahren zur Herstellung und die Bedeutung der Schwefelsäure für die chemische Technik. Eines Abends liest ihr Vater in der Zeitung etwas über die Zunahme des Sauren Regens und fragt Sarah: „Du hast doch schon lange das Fach Chemie. Sag mal – was ist denn Saurer Regen? Wie erklärt euch euer Lehrer dieses Phänomen?“ Sarahs Antwort: „Das weiß ich nicht, darüber hat der Lehrer nichts gesagt.
David Waddington karikierte damit üblichen Chemieunterricht in Großbritannien aus seiner Sicht. Auch deutsche Schüler und Schülerinnen vermissen oft den Alltagsbezug ihres Unterrichts. Bei einer Befragung Jugendlicher der Klassenstufen 9–11 eines Gymnasiums kommentierten sie nach einem Chemieunterricht mit konkreten Alltagsbezügen:
Chemieunterricht erscheint nicht so sinnlos, wenn man den Stoff auch im Alltag anwenden kann.
Hätte man Bezüge zur Praxis, dann wäre der Chemieunterricht kein abstrakter Formelkomplex.
Gerade solche Alltagsbezüge sind gut für die Allgemeinbildung und bringen auch den Leuten etwas, die später keinen Chemieberuf wählen. Es werden die Interessen von Jungen und Mädchen untersucht, konkrete Vorschläge für Alltagsbezüge im Chemieunterricht reflektiert und empirisch evaluiert.
Hans-Dieter Barke, Günther Harsch, Simone Kröger, Annette Marohn

10. Geschichte der Chemie für Lehramtsstudierende

Die Geschichte der Chemie ist für Dozenten und Insider des Fachs Chemie so interessant und spannend, dass es sinnvoll erscheint, auch Studierenden des Chemielehramts einen ersten Überblick über wichtige historische Stationen der Erkenntnisse in der Chemie zu vermitteln. Bei den besonderen Schwierigkeiten im erfolgreichen Lehren und Lernen des Fachs Chemie dürfte es außerdem lehrreich sein, Erkenntnisprozesse in der Geschichte der Chemie zu verstehen, um sie gegebenenfalls in aktueller Lehre und Unterricht zu berücksichtigen. Studiert man beispielsweise, wie sich das Verständnis der Säuren, Basen und Salze nach 1887 mit den Erkenntnissen von Arrhenius zum Ionenbegriff sprunghaft steigerte, so ahnt man, dass auch der Ionenbegriff in unserem Chemieunterricht zentrale Bedeutung hat und die Ionen frühzeitig einzuführen sind – und nicht mit „Formeleinheiten“ oder „Baugruppen“ umschrieben werden sollten.
Auf den folgenden Seiten wird ein erster Überblick anhand eines Strahls von Geschichtszahlen angeboten, der historische Persönlichkeiten abbildet und deren Erkenntnisse mit einigen Stichworten beschreibt. Es werden auch politische Ereignisse genannt, um Zusammenhänge zur Weltgeschichte zu skizzieren. Die eigentliche Absicht ist es allerdings, die Leser zu motivieren, die ausformulierten Kapitel zu studieren, die sich im elektronischen Anhang des Buchs (http://www.springer.com/de/book/978-3-662-56491-2) befinden:
Hans-Dieter Barke, Günther Harsch, Simone Kröger, Annette Marohn

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