Zu meiner Person. Alles neu?! Alles neu?! Abitur Abitur 2012

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1 Zu meiner Person OStR am Otto-Hahn-Gymnasium in Göttingen (Chemie & Ev. Religion) : Leitung des Fachbereichs Chemie am XLAB Göttingen Mitherausgeber Praxis der Naturwissenschaften Chemie in der Schule im Aulis-Verlag Autor von elemente chemie 7/8 Regionaler Berater von elemente chemie 9/10 Regionaler Berater und Co-Autor von elemente chemie 11/12 Oberstufenkongress Hannover :00 15:30 Uhr Alles neu?! Abitur 2006 Alles neu?! Zum ersten Mal Zentralabitur! Der Doppeljahrgang G8/G9 ist durch! Thematische Schwerpunkte als Orientierungshilfe Woher soll ich wissen,was dran kommt? Wie kann ich meine Schüler darauf vorbereiten? Muss ich meinen ganzen bisherigen Unterricht umwerfen? Thematische Schwerpunkte als Kursfolge es brechen rosige Zeiten an den Schulen an (Heister-Neumann) Abitur 2012 Sommer 2010: Kerncurriculum Sek II tritt in Kraft Implementierungsveranstaltungen zum Kerncurriculum Sek II

2 Alles neu?! Übersicht Zum ersten Mal Zentralabitur unter KC-Bedingungen! Abitur 2012 Keine thematischen Schwerpunkte als Orientierungshilfe Woher soll ich wissen,was dran kommt? Wie kann ich meine Schüler darauf vorbereiten? Muss ich meinen ganzen bisherigen Unterricht umwerfen? Welche Kursfolge? Kompetenzorientierter Chemieunterricht Mit dem KC zum Schulcurriculum Mit das KC Sek II umsetzen Kompetenzorientierung leicht gemacht mit Vertiefung und Anwendung Chancen nutzen Fähigkeiten Wissen anwenden Kommunizieren Fertigkeiten Kenntnisse Kompetenzen Fragen erkennen Scientific Literacy Entscheidungen verstehen und treffen Kompetenzen in den naturwissenschaftlichen Fächern Was ist raus aus dem KC Sek II? Schnittstellen zur Sek I Kompetenzorientierter Chemieunterricht Ziele des Unterrichts Naturwissenschaftliche Das Kerncurriculum (KC) Sek II und seine Folgen Kompetenzorientierung im Chemieunterricht Das KC Sek II im Vergleich mit den RRL (1997) Grundbildung Einstellungen Schlussfolgerungen ziehen Bereitschaften Haltungen

3 Kompetenzorientierter Chemieunterricht Kompetenzorientierter Chemieunterricht Kompetenzbereiche im Fach Chemie: Basiskonzepte für den Chemieunterricht in der Sek II Inhaltsdimension Handlungsdimension Basiskonzept 1 Basiskonzept 2 Basiskonzept 3 Basiskonzept 4 Basiskonzept 5 konzeptbezogene Kompetenzen prozessbezogene Kompetenzen Fachwissen Erkenntnisgewinnung Kommunikation Bewertung Stoffe und Struktur und Donator- Teilchen Eigenschaft Akzeptor Kinetik und chemisches Gleichgewicht Energie Chemische Phänomene, Begriffe, Gesetzmäßigkeiten, kennen und Basiskonzepten zuordnen lle und andere Untersuchungsmethodensowie Modelle nutzen Informationen sachund fachbezogen erschließen und austauschen Chemische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen und bewerten in Sek I: Chemische Reaktion Kompetenzorientierter Chemieunterricht Kompetenzorientierter Chemieunterricht 3-dimensionale Kompetenzmatrix Transferieren und Verknüpfen Anwenden und Strukturieren Wiedergeben und Beschreiben Konzepte Kompetenzen Bildhaft dargestellt spannen Anforderungen und Kompetenzen eine 3-dimensionale Kompetenzmatrix auf. Prozesse Anforderungsdimension Handlungsdimension Das neue Kerncurriculum (KC) Welche Erfahrungen haben Sie mit dem Kerncurriculum Sek I gemacht? Was kann davon nützlich sein in Bezug auf die Sek II? Welche Befürchtungen haben Sie in Bezug auf das KC Sek II? Inhaltsdimension

4 Das KC Sek II im Vergleich mit den RRL (1997) Was ist neu am KC Sek II? Einige Beobachtungen und Fragen Kompetenzbereich Fachwissen Grundlegende theoretische Ansätze (Basiskonzepte) werden gestärkt Wo bleiben die Anwendungs- und Alltagsaspekte? Viele bisher gewohnte Themen tauchen nicht auf Müssen/sollen/können/dürfen sie wegfallen? Überschneidungen /Anknüpfungspunktemit dem KC Sek I -Wie gestaltet sich der Übergang von der Sek I zur Sek II? Das KC Sek II im Vergleich mit den RRL (1997) Was ist raus aus dem KC? KC Sek II (2009) Wegfall im Vgl. zu RRL (1997) BK 1: Stoff-Teilchen-Konzept: Stoffklassen und Molekülstruktur (OC) Isomerie: Konstitutions-, cis/trans- Isomerie Nachweisreaktionen Chemische Bindung und EPA-Modell Strukturmodelle fürtenside, Farbstoffe, Komplexe optische Isomerie, Polarimetrie Orbitalmodell, VB-Modell, MO-Modell, Unterscheidung σ-/π-bindung, Instrumentelle Analytik: Photometrie, NMR, IR, AAS, MS Das KC Sek II im Vergleich mit den RRL (1997) Das KC Sek II im Vergleich mit den RRL (1997) Was ist raus aus dem KC? Was ist raus aus dem KC? KC Sek II (2009) Wegfall im Vgl. zu RRL (1997) BK 2: Struktur Eigenschafts- Konzept: Zwischenmolekulare Wechselwirkungen, induktive und mesomere Effekte, Funktionelle Gruppen und chem. Reaktionen Reaktionstypen: Substitution, Addition, Eliminierung, Kondensation, Polymerisation, Polykondensation Reaktionsmechanismen: S R, A E, Polym R Strukturmodelle fürtenside, Farbstoffe, Komplexe Reaktionsmechanismen: S N, S E & Zweitsubstitution, E, Kondensation, Addition an Carbonylverbindungen, KC Sek II (2009) Wegfall im Vgl. zu RRL (1997) BK 3: Donator-Akzeptor-Konzept: Säure/Base: Brønted,Autoprotolyse des Wassers, ph-wert, Neutralisation, Säure-/Basen- Stärke, pk S, pk B, Titration, Indikatoren, Puffer Redoxreaktionen: Oxidationszahlen, Redoxreakt. von Alkanolen und Ox-Produkten, Galvanische Zellen, Elektrolysezellen, elektrochemische Doppelschicht, Standardwasserstoffelektrode, Standardpotenziale, Nernst-Gleichung, Batterien, Akkumulatoren, Brennstoffzellen Protonenübergänge: Protolyse in wässrigen Salzlösungen, Titrationen und ph-berechnungen mehrprotoniger Säuren Elektronenübergänge: Faraday-Gesetze, Konduktometrie, Potentiometrie, Zersetzungsspannung,

5 Das KC Sek II im Vergleich mit den RRL (1997) Was ist raus aus dem KC? KC Sek II (2009) Wegfall im Vgl. zu RRL (1997) BK 4: Kinetik und chemisches Gleichgewicht: Reaktionsgeschwindigkeit, Beeinflussung durch Druck, Temp., Konz., Katalysatoren Dynamisches Gleichgewicht, Le Chatelier, MWG, Gleichgewichtskonstanten, Anwendungsgebiete Säure/Base und Elektrochemie Reaktionskinetik: Reaktionsordnung (1./pseudo1./2. Ordnung), Halbwertszeit, Arrhenius- Gleichung, Unterscheidung von homogener, heterogener und enzymatischer Katalyse Explizite Nennung von Methoden zur Konz.- Bestimmung (z.b. Photometrie, Gasvolumetrie, Konduktometrie) Chemisches Gleichgewicht: Temperaturabhängigkeitvon K, Zusammenhang ΔH R und K, K aus Standardpotenzialen, Löslichkeitsgleichgewicht, Löslichkeitsprodukt, Gleichgewicht bei Komplexen, Auflösen schwer löslicher Salze, Stabilitätskonstante, Phasengleichgewichte (Chromatographie, Dampfdruck, Destillation) Das KC Sek II im Vergleich mit den RRL (1997) Was ist raus aus dem KC? KC Sek II (2009) Wegfall im Vgl. zu RRL (1997) BK 5: Energie: Innere Energie, 1. Hauptsatz, Enthalpie und Reaktionswärme, Standard-Bildungsenthalpie, Mesomerieenergie des Benzols, Entropie, Gibbs-Helmholtz-Gleichung lleermittlung von ΔG mit (ea), Aktivierungsenergie und Katalyse Hilfe galvanischer Zellen, Satz von Hess, Born-Haber- Kreisprozess, Gitter-/Hydratationsenergie, Lösungsenthalpie Das KC Sek II im Vergleich mit den RRL (1997) Sek I Schnittstellen mit Sek I Organische Chemie: (Nachweisvon Kohlenstoff und Wasserstoff in Verbindungen, Molekülstruktur Alkane, Alkanole, Isomerie, zwischenmolekulare Wechselwirkungen: Dipol-Dipol,van der Waals-Kräfte, Wasserstoffbrücken, Kohlenwasserstoffe als Energieträger, Stoffklassen und Eigenschaften, Verwendungsmöglichkeiten, Energieträger und Rohstoffe ) Säure/Base-Chemie: Protonenübertragungsreaktionen, H + /H 3 O + - Ionen, OH - -Ionen, ph-skala Redoxreaktionen: Elektronenübertragungsreaktionen, elektrische Leitfähigkeit von Salzen: Feststoff, Schmelze, Lösung Sek II Organische Stoffklassen (Wdh. am Bsp. Kohlenwasserstoffe, Erdöl) Chemisches Gleichgewicht, Donator- Akzeptor-Reaktionen Chemisches Gleichgewicht, Donator- Akzeptor-Reaktionen Das KC Sek II im Vergleich mit den RRL (1997) Was ist neu am KC Sek II? Technik- und Umweltbezüge (Themenbereich 3) werden weniger stark explizit benannt und aus dem Bereich Fachwissen herausgenommen Schwerpunkt im Bereich Kommunikation / Bewertung mit den Techniken Recherchieren und Präsentieren RRL (1997): Stoffe und Verfahren in der Technik (z.b. Chlor-Alkali-Elektrolyse, Ammoniak-Synthese, Schwefelsäureherstellung) Stoffe im Alltag (z.b. Wasch-und Reinigungsmittel, Kosmetika) Umweltbereiche (Luft, Wasser, Boden)

6 Mit dem KC zum Schulcurriculum Mit dem KC zum Schulcurriculum Die Fachkonferenz erarbeitet Themen bzw. Unterrichtseinheiten, die den Erwerb der erwarteten Kompetenzen ermöglichen und beachtet ggf. vorhandene regionale Bezüge stimmt die schuleigenen Arbeitspläne der Einführungsphase auf die Arbeitspläne der abgebenden Schulformen ab legt die zeitliche Zuordnung von Kompetenzen und Themen innerhalb der Schulhalbjahre fest benennt in Absprache mit den Fachlehrerinnen und Fachlehrern die Halbjahresthemen entscheidet, welches Schulbucheingeführt werden soll, und trifft Absprachen über geeignete Materialien und Medien, die den Aufbau der Kompetenzen fördern (KC Sek II, S. 32) Mit dem KC zum Schulcurriculum Mit dem KC zum Schulcurriculum Vorschlag im KC bzw. bei den Implementierungsveranstaltungen: Erarbeitung von Unterrichtseinheiten Erstellung von Dokumentationsbögen Zusammenstellung von Kursthemen und einer Kursfolge Abgleich und Kontrolle der Kompetenzen über Fachkontrollbögen Mit dem KC zum Schulcurriculum Mit dem KC zum Schulcurriculum Beispielhafte Themenfelder im KC: Energieträger Nutzung und Folgen Synthesewege der industriellen Chemie Umweltbereich Wasser und Luft Chemie und Ernährung Chemie und Medizin Chemie und Landwirtschaft Geschichte der Chemie Chemie im Alltag KC Sek II, S. 38 Mit dem KC zum Schulcurriculum Mit dem KC zum Schulcurriculum Vorschlag des KC für eine Kursfolge Kursthema 1: Energieträger -Nutzung und Folgen Treibstoffe Treibhauseffekt und Atmosphäre Kursthema 2: Chemie im Alltag Kunststoffe im Auto Saure und alkalische Haushaltsreiniger Puffersysteme in Natur und Technik Kursthema 3: Elektrochemie Mobile Energiequellen Kursthema 4: Naturstoffe chemisch betrachtet KC Sek II, S. 39f

7 Mit das KC Sek II umsetzen Kompetenzorientierung auf drei Ebenen Kompetenzorientierung leicht gemacht mit Elemente 11/12 Vertiefung und Anwendung Chancen nutzen Kompetenzorientierung auf drei Ebenen Ebene 1 Lehrbuch Schülerbuch Klarer, übersichtlicher Aufbau der Fachinhalte Klares Nachvollziehen Kopf frei für Kontexte Basis für andere Kompetenzen Unterricht Modularitätfür flexiblen Einsatz Offenheit für Kontexte Rückblick Basiskonzepte Zu Hause Hausaufgaben Vor-und Nachbereitung des Unterrichts Klausur-/Abiturvorbereitung Nachschlagewerk

8 Rückblick und Anbindung an elemente-bände der Sek I Der Aufbau von Rückblick Hauptteil 1 Organische Stoffklassen und Reaktionen 2 Kunststoffe 3 Naturstoffe 4 Reaktionsgeschwindigkeit und chemisches Gleichgewicht 5 Energie und chemische Reaktionen 6 Säure-Base-Reaktionen 7 Redoxreaktionen und Elektrochemie Vertiefung und Anwendung 8 Seifen und Tenside 9 Farbstoffe 10 Komplexverbindungen 11 Umweltchemie 12 Instrumentelle Analytik Basiskonzepte / Anhang - Kursfolgen - Kursfolgen Mögliche Kursfolge: 1. Sem.: Organische Stoffklassen und Reaktionen / Kunststoffe, Naturstoffe 2. Sem.: Reaktionsgeschwindigkeit und chemisches Gleichgewicht, Energie und chemische Reaktionen 3. Sem.: Säure-Base-Reaktionen, Redoxreaktionen und Elektrochemie 4. Sem.: Vertiefung (z.b. Komplexchemie, Umweltchemie) und Abiturvorbereitung Alternativen durch modularen Aufbau: 1. Sem.: Vom Kraftstoff zum Kunststoff (Kohlenwasserstoffe als Energieträger und Rohstoffe) 2. Sem.: Chemische Reaktionen effektiv nutzen: Kinetik und chemisches Gleichgewicht 3. Sem.: Gleichgewichtsreaktionen in der Anwendung: Säure/Base-Chemie, Redoxreaktionen und Elektrochemie 4. Sem.: Naturstoffe

9 Klarer Aufbau der Fachinhalte Exkurse enthalten überschaubaren Stoff, der nicht fest im Lehrplan verankert ist, aber diesen ergänzt und erweitert Impulse -Seiten bieten moderne Arbeitsformen und innovative Ideen für Lernaktivitäten der SuS, Kontextorientierung Praktikum-Seiten fassen Schülerexperimente in ausführlichen, schülergerechten Anleitungen zusammen - Einzelkapitel Klarheit auf der Ebene des einzelnen Kap. Von den Grundlagen ausgehend, vom Einfachen zum Komplexen Bsp. Säure/Base-Chemie: Start mit klassischem Experiment (HCl-Gas in Wasser) - Einzelkapitel - Einzelkapitel Alternative im Unterricht: Von der Zitronenbatterie zum Standardpotenzial zum Zweitopf Vom Eintopf

10 - Einzelkapitel Impulse-Seiten Biologisch Impulse abbaubare Kunststoffe Bedeutung Butter oder Margarine von Biodiesel Puffern pro und contra Aminosäuren im Alltag Das MWG im www Wahrscheinlichkeit Bedeutung von Puffern Titration -theoretisch und praktisch Aufstellen einer Redoxgleichung Berechnung einer Potentialdifferenz Brennstoffzellentechnik Seifenblasen - Einzelkapitel Praktikum-Seiten Sauerstoffhaltige organische Verbindungen Herstellung von Kunststoffen Kohlenhydrate Geschwindigkeit von Reaktionen Umkehrbarkeit und Gleichgewicht Gleichgewichtseinstellung im Modell Bestimmung der Reaktionswärme Bestimmung von Enthalpien Reaktionsenthalpien Säuren und Basen in Produkten des Alltags Redoxtitrationen Spannungsquellen Korrosion und Korrosionsschutz mehr dazu unter - Einzelkapitel Durchblick: Zusammenfassung und Übung Klare, übersichtliche Zusammenfassungen, die den Stoff strukturieren, aber auch zur vertiefenden Auseinandersetzung anregen. - Einzelkapitel Basiskonzept-Seiten zeigen Vernetzung anhand von Beispielen regen an zu einem vertiefenden Verständnis animieren zum eigenständigen Entdecken von Verknüpfungen Abiturvorbereitung

11 Basiskonzept-Seiten Basiskonzept-Seiten Struktur-Eigenschafts-Konzept Donator-Akzeptor-Konzept Basiskonzept-Seiten Zusatzmaterialien Gleichgewichtskonzept Im Buch dabei: interaktive Schüler-CD u.a. mit Periodensystem Lehrerband mit Lösungen und Unterrichtshilfen

12 Kompetenzorientierung auf drei Ebenen Was kennzeichnet ein gutes Experiment? Ebene 2 sind der Kern naturwissenschaftlichen Arbeitens brauchen Zeit und müssen auch Umwege ermöglichen Guter experimentell orientierter Chemieunterrichtwar schon immer in hohem Maße kompetenzorientiert. fördern und fordern in besonderem Maße auch prozessbezogene Kompetenzen können die Selbständigkeitder Schüler fördern bedürfen nicht immer eines ausgefeilten methodischen Beiwerks (z.b. Stationenlernen ) Anforderungen an für die Sek II: verlässlichund sicher umweltbewusstund Gefahrstoffe vermeidend, soweit problemlos möglich (z.b. Komplexchemie ohne Co, Ni) Schwerpunkt auf quantitativen n (Schulung von Genauigkeit, Anspruch der Auswertung, planvolles Vorgehen, ) Kontextbezugda, wo sinnvoll und nicht die Klarheit der gedanklichen Struktur zerstörend anspruchsvolle Techniken nicht ausklammern (z.b. Instrumentelle Analytik) in jedem Kapitel z.b. Säure-Base-Theorie nach Brønsted Schülerexperimente innerhalb eines Kapitels Lehrerexperimente Nachvollziehbarkeit, Konzentration auf Wesentliches, Illustrierung Klarheit, Offenheit

13 Wie viel Essigsäure ist im Essig? Phosphorsäure in einem Cola-Getränk Bestimmung von Säuren in Weißwein Bestimmung von Hydroxid-und Carbonat-Ionenin einem festen Rohrreiniger Ausführliche Versuchsanleitungen ermöglichen selbstständiges Experimentieren Klare Arbeitsanweisungen Auswertungsaufgaben Chemie im Kontext Alltags-Chemie Noch ein Hinweis: Alle diese Versuche und Fotos habe ich in der häuslichen Küche gemacht. Das ist somit wirklich echte Chemie im Kontext, die jeder Schüler nachmachen kann. Früher nannte man das übrigens Alltags-Chemie. So ein Chemieunterricht war für einen guten Chemielehrer eigentlich auch ohne den heute ausführlich gepflegten pädagogisch-theoretischen Überbau selbstverständlich Rüdiger Blume Kompetenzorientierung auf drei Ebenen Was kennzeichnet eine gute Aufgabe? Ebene 3 (letzter Zugriff )

14 Die Säure-Base-Theorie nach Brønsted Lehrbuch Schülerbuch Unterricht Lernaufgaben Offene formen Sozialformen Zu Hause Eigenständige Bearbeitung Anwendung Geeignet für häusliche Bearbeitung Exkurs ph-werte von Salzlösungen Alltagsbezug Die Autoprotolyse des Wassers und ph-wert

15 Abitur(teil-)aufgabe Impulse Bedeutung von Puffern Vertiefung und Anwendung Vertiefung und Anwendung Chancen nutzen Wiederholunggrundlegender Konzepte: Chemisches Gleichgewicht Räumliche Struktur (EPA), Isomerie Redox-/ Säure-Base-Chemie Breiter Anwendungsaspekt und große Bedeutung in der modernen Chemie (Labor, Technik, Natur, ) Mit wenigen Kenntnissen (Einfachstes Bindungsmodell, Nomenklatur) nutzbar Bunte Chemie (leicht zu beobachtende Phänomene) Vertiefung und Anwendung Vertiefung und Anwendung Chancen nutzen Gleichgewichtsreaktionen nichts einfacher als mit Komplexverbindungen! Gleichgewichtsverschiebungen nach Le Chatelier (Abhängigkeit von Konzentration, Temperatur und konkurrierenden Gleichgewichtsreaktionen) Gleichgewichtskonstantenwerden in anderem Kontext verstehbar (Dissoziationskonstanten) Stabilität von Chelatenals Anwendung von Entropieüberlegungen ll einfach und gefahrlos zugänglich! Am Bsp. von Kupferund Eisenkomplexen [CuCl 4 ] 2- [Cu(H 2 O) 4 ] 2+ [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+

16 Fazit Ein bewährteslehrwerk wurde völlig neu den KC-Erfordernissen angepasst! Klare, übersichtliche und verlässliche Darstellung der Fachinhalte! Abitur-Vorbereitungfür die Schülerinnen und Schüler! Schulcurriculum leicht gemacht! Eine Vielzahl erprobter und in jedem Unterkapitel! Passgenaue Anbindung an die elemente-bände der Sek I! Eine echte Niedersachsenausgabe!