Napoleon. Gewehr mit Schwarzpulver. Honig

Transkript

1 Napoleon Gewehr mit Schwarzpulver Honig

2 Geschwister- Scholl- Gymnasium Löbau, Herrnhut Fachberater für Chemie im Bereich der Sächsischen Bildungsagentur, Regionalstelle Bautzen Koordinator des Bereiches Naturwissenschaften bei T

3 Geschwister- Scholl- Gymnasium Löbau

4 Arbeitsgemeinschaft Analytische Methoden in der Chemie Schuljahr 7/ 8 Interesse des Lehrers am Probieren Beitrag zur weiteren Profilierung der Schule Materielle Voraussetzungen Material der Themengruppe Chemie bei T Einsatz des GTR in Verbindung mit dem CBL und verschiedener Messsonden Sammeln von Erfahrungen Geschwister- Scholl- Gymnasium Löbau Was begeistert Schüler an der Chemie? Wie kann man gute Schüler fördern?

5 Schuljahr 7/ 8 Rahmenbedingungen interessierte Schüler der Klassenstufe 5 Minuten Arbeitszeit pro Woche; nach dem Unterricht Teilnahme war freiwillig Auswahl der Experimente: einfache Experimente in einem Kontext Experimente, durch deren Auswertung die Schüler einen Wissenszuwachs erhalten Nutzung einfacher Messsonden Graphische Darstellungen von Messwerten müssen für den Schüler überschaubar und auswertbar sein Experiment incl. Auswertung soll in 5 Minuten erfolgen

6 Ausgangssituation Ich benutze den Rechner ohne Zusatzgeräte (Sensoren zur Aufnahme von Messwerten) 7 5 sehr häufig häufig selten nie Ich habe schon selbst Daten mit dem Rechner und entsprechenden Sensoren in einer außerunterrichtlichen Veranstaltung erfasst Schülerzahl Mathe Physik Bio Chemie Ich kenne das Datenerfassungsprogram m DataMate häufig vereinzelt noch nie ja nein

7 Inhalte des ersten AG- Abschnitts (Temperatursensor) Stunde Einführung in die Messwerterfassung am Beispiel einer Temperaturmessung Aufnehmen der Siedekurve von Wasser Untersuchen der Veränderung der Siedetemperatur von ml Wasser beim zweimaligen Zusatz von jeweils 5 g Salz Aufnehmen der Schmelzkurve von Eis Herstellen einer Kältemischung aus Kochsalz und Eis und Überprüfen der Wirksamkeit dieser Mischung Bestimmen der Schmelzbereiche von Kerzenwachs und Schokolade Thermometrische Titration von Natronlauge mit Salzsäure Auswertung Inhalt

8 Frau Küchenmeister steht in der Küche an ihrem Herd, um Wasser für das Kochen von Nudeln zu erhitzen. Als sie in das noch kalte Wasser zwei Löffel Salz gibt, behauptet ihr Küchenjunge, dass dadurch Energie verschwendet wird, denn man gibt das Salz erst dann in das Wasser, wenn es bereits siedet. Ein heftiger Streit entfacht, denn Frau Küchenmeister gibt schon immer das Salz in das kalte Wasser und außerdem lässt sie sich von einem einfachen Küchenjungen nichts sagen. Was nun? Ein geeignetes Experiment kann helfen.

9 Temperatursensor Wasser und anschließend Salzwasser

10 Thermometrische Titration von Natronlauge mit Salzsäure Salzsäure 5 Temperatursensor Natronlauge

11 Auswertung des ersten AG- Abschnitts Die grafischen Darstellungen auf dem Rechner halfen mir bei der Auswertung der Experimente Ich fand die Datenauswertung mit dem Rechner sehr gut gut wenig überhaupt nicht Schülerzahl sehr interessant interessant wenig interessant uninteressant

12 Inhalte des zweiten AG- Abschnitts (Leitfähigkeitssensor) Stunde / / Einführung in die Messmethode Vergleich der elektrischen Leitfähigkeit von stark verdünnten Natrium-, Calcium- und Aluminiumchloridlösungen jeweils gleicher Stoffmengenkonzentration Konzentrationsbestimmung einer Natriumchloridlösung durch Leitfähigkeitsmessungen Untersuchen der retardierten Wirkstoffabgabe von Medikamenten am Beispiel einer Kaliumchlorid- retard- Zyma - Tablette durch Leitfähigkeitsmessungen Leitfähigkeitstitration von Salzsäure mit Natronlauge Arbeitsteilige Leitfähigkeitstitration von Salz- bzw. Essigsäure mit Natronlauge Auswertung Inhalt

13 Ausgangssituation für den zweiten AG- Abschnitt Ich habe.., meine Kenntnisse bezüglich der elektr. Leitfähigkeit von wässrigen Lösungen mithilfe von Experimenten, bei denen entsprechende Messwerte erfasst und ausgewertet werden, zu erweitern 7 5 Ich habe im Chemieunterricht Experimente gesehen, bei denen die elktr. Leitfähigkeit von Lösungen bestimmt wurde,5,5 starkes Interesse Interesse nicht so viel Interesse,5 wenig Interesse,5,5 keine wenig einige viele

14 Die elektrische Leitfähigkeit von Salzlösungen Experiment I: Zu 7 ml dest. Wasser wird tropfenweise Natriumchloridlösung (c= mol. l - ) gegeben. Nach jeder Zugabe wird die elektr. Leitfähigkeit der Lösung gemessen. Experiment II: Experiment I wird mit Calciumchloridlösung (c= mol. l - ) wiederholt. Glasrührstab Tropfpipette Leitfähigkeitssensor dest. Wasser mit Salzlösung NaCl Na + + Cl - CaCl Ca + + Cl -

15 Leitfähigkeitstitration von Salzsäure mit Natronlauge Natriumhydroxidlösung 5 Leitfähigkeitssensor Salzsäure

16 Auswertung des zweiten AG- Abschnitts Meine Kenntnisse über die Ursachen der elektrischen Leitfähigkeit von wässrigen Lösungen wurden durch die Experimente Schülerzahl 7 5 stark erweitert erweitert wenig erweitert nicht erweitert, weil die Experimente und ihre Auswertung wenig gebracht nicht erweitert, weil ich schon vorher alles wusste Schülerzahl 7 5 Die Erweiterung/ Bestätigung meiner Kenntnisse über die elektrische Leitfähigkeit von wässrigen Lösungen führe ich.. auf die graphischen Darstellungen der Messwerte und deren Interpretation zurück sehr stark stark nicht so stark überhaupt nicht

17 Auswertung des zweiten AG- Abschnitts Es wird die elektrische Leitfähigkeit einer Kochsalzlösung gemessen. Welche Informationen kann man aus den erhaltenen Messwerten ableiten? Vor dem zweiten AG- Abschnitt Eine Kochsalzlösung leitet den elektrischen Strom sehr gut, d.h. es sind viele freibewegliche Ladungsträger vorhanden. Wie viele Ionen d.h. wie viel Kochsalz in der Lösung ist. Hohe Konzentration: gute Leitfähigkeit; viele Ionen; niedrige Konzentration: schlechte Leitfähigkeit; wenige Ionen Salzgehalt der Lösung Nach dem zweiten AG- Abschnitt Konzentration der Lösung Konzentration von NaCl - die Stoffmengenkonzentration - den spezifischen elektrischen Widerstand der Lösung - den Leitwert - Konzentration von NaCl - Abhängigkeit der Konzentration zur Leitfähigkeit

18 Inhalte des dritten AG- Abschnitts (ph- Sensor) Stunde Was misst ein ph- Sensor? Titration von Salzsäure mit Natronlauge Titration von Essigsäure mit Natronlauge Arbeitsteilige Titration von Salz- und Essigsäure mit Natronlauge Extrahieren von Teeinhaltsstoffen bei unterschiedlichen Bedingungen Auflösen einer Rennie - Tablette in Salzsäure oder Wasser Auswertung Inhalt Einführung in die Messmethode

19 Ausgangssituation für den dritten AG- Abschnitt Ich habe im Chemieunterricht Experimente gesehen, bei denen der ph- Wert wässriger Lösungen mit einem ph- Meter bestimmt wurde 5 keine wenig einige viele

20 Arbeitsgemeinschaft Analytische Methoden in der Chemie Was misst eine ph- Elektrode?

21 Worauf sind Unterschiede zurückzuführen? Titration von HCl mit NaOH Schüleraussagen: Titration von CH COOH mit NaOH Trotz gleicher Stoffmengenkonzentration der Säurelösungen sind bei der Essigsäure weniger Wasserstoff- Ionen vorhanden. Es müssen Wasserstoff- Ionen nachgebildet werden, da trotz Zugabe von Hydroxid- Ionen der ph- Wert über einen längeren Zeitraum konstant gehalten wird.

22 Auswertung des dritten AG- Abschnitts!" #$%&%'&&&"& (&) *+ /%-.-)!" Wie sauer oder basisch eine Lösung ist. Dass Wasserstoff- oder Hydroxid- Ionen in der Lösung sind,&!"-.-)!" Wie viele Wasserstoff- bzw. Hydroxid- Ionen sich in der Lösung befinden oder ihre Konzentration Stoffmengenkonzentration von Wasserstoffund Hydroxid- Ionen Wie sauer oder basisch die Säure ist Wie viele Wasserstoff- oder Hydroxid- Ionen sich in der Lösung befinden

23 Auswertung des dritten AG- Abschnitts Die graphischen Darstellungen auf dem Rechner halfen mir bei der Auswertung der Experimente Die durchgeführten Experimente haben meine Kenntnisse über die praktische Bedeutung des ph- Wertes... erweitert 5 sehr gut gut wenig überhaupt nicht Schülerzahl 5 sehr stark stark nicht so stark überhaupt nicht

24 Auswertung aller AG- Abschnitte Ich fand die Datenauswertung mit dem Rechner 7 5 Schülerzahl Teil Die Erweiterung / Bestätigung meiner Kenntnisse führe ich.. auf die Teil graphischen Darstellungen der Messwerte und deren Interpretation Teil zurück 7 sehr interessant interessant wenig interessant 5 uninteressant Schülerzahl "keine Aussage" Teil Teil sehr stark stark nicht so stark überhaupt nicht

25 Auswertung aller AG- Abschnitte &$&? & 5!" &!"&!"& ); $&!"&"&) &'!"-);/ $ ' '% 7!" 7(!"' & %<& $&!";!" & -!" $&!""7 & & ;=)!" %!"7$&!"-) $;!" -$)&;7>)!"!"- &) )&7=)!"!"' &!" '% )-$" (" ' &'%'!"' & %) #$&! 5!") & %%7% &-8 %&!"%( $&9)&$ :!"%&!"

26 Auswertung des dritten AG- Abschnitts Die Ergebnisse der Pilotstudie zeigen: Schüler haben Interesse an der Messwerterfassung. Der Einsatz von Messwerterfassung im chemischen Kontext bewährt sich. Schüler schätzen die graphischen Darstellungen überwiegend als Hilfe bei der Auswertung von Experimenten ein. Sie wurden in die Lage versetzt, Zusammenhänge zu erkennen und Schlussfolgerungen abzuleiten. Die Nutzung der Hard- und Software wird durch die Schüler meistens als unproblematisch eingeschätzt. Bei den Ergebnissen der Pilotstudie ist zu beachten, dass es sich nur um Schüler handelt, die überwiegend gute Leistungen im Fach Chemie erzielten.

27 Geschwister- Scholl- Gymnasium Löbau 7

28 Studie zur Messwerterfassung mittels graphikfähiger Taschenrechner bzw. Taschencomputer im Chemieunterricht Dezember 9, Januar Vorbereitung des Projektes Februar Juli Durchführung des Projektes Dezember Ende des Projektes

29 Studie zur Messwerterfassung mittels graphikfähiger Taschenrechner / Taschencomputer im Chemieunterricht Stunde / 5/ Thema/ Inhalt Handhabung des TI-Nspire - Einführung in die Unterrichtssequenz - Einführung in den TI-Nspire anhand von einfachen Berechnungen aus der Chemie Die elektrische Leitfähigkeit von verdünnten Salzlösungen (Natrium-und Calciumchloridlsöung) - Einführung in die Problemstellung und experimentelle Tätigkeit - Schülerexperiment in Gruppenarbeit - Auswertung laut Aufgabenstellung Aufnehmen, Darstellen und Auswerten von Messwerten - Auswertung des Schülerarbeitsblattes aus der letzten Stunde - Vorbereitung der Titration als Schülerexperiment Thermometrische- und Leitfähigkeitstitration von Natronlauge und Salzsäure - Einführung in die Problemstellung und experimentelle Tätigkeit - Schülerexperiment in Gruppenarbeit - Auswertung laut Schülerarbeitsblatt 7 Aufnehmen, Darstellen und Auswerten von Messwerten- Auswertung Auswertung 9

30 Studie zur Messwerterfassung mittels graphikfähiger Taschenrechner bzw. Taschencomputer im Chemieunterricht Durchführung am Geschwister- Scholl- Gymnasium in Löbau im Schuljahr 8/ 9 unter Beteiligung von 5 Schülern Fragestellungen u.a. Welche Vor- und Nachteile sehen Schüler im Einsatz der Datenerfassung und Datenauswertung mit dem Rechner? Wie hilfreich sind graphische Darstellungen aus Sicht der Schüler für die Auswertung von untersuchten Gesetzmäßigkeiten?..

31 (Fachbereich Chemie)