Schulinterner Lehrplan für das Fach Chemie SII

Transkript

1 Schulinterner Lehrplan für das Fach Chemie SII Stand: 08/2014 nach Beschluss der Fachkonferenzen vom und Dieser hausinterne Lehrplan gilt nur noch für die Qualifikationsphase der Abiturjahrgänge 2015 und Für alle folgenden Abiturjahrgänge hat dieser hausinterne Lehrplan keine Gültigkeit mehr. Die Unterrichtsvorgaben der Einführungsphase ab dem Schuljahr 2014/2015 sind dem hausinternen Lehrplan nach den Kernlehrplänen GOSt zu entnehmen. (KLP_SII_Chemie.pdf). Ebenfalls wird eine kurze Themenübersicht bereitgestellt. 1. Lehrbuch: Chemie heute SII, Gesamtband, Schroedel; Bildungshaus Schulbuchverlage, Braunschweig, Auflage 2010, ISBN: Besonderheiten des Faches a) Sicherheitsbestimmungen Zu Beginn jeden Halbjahres (Nachweis durch Eintrag ins Kursheft): Sicherheitsbelehrung nach RISU NRW 2007: Umgang mit Gefahrstoffen und Geräten; Verhalten im Labor und in Fachräumen; Unterweisung zum Verhalten in Notfällen, bei Unfällen etc.. Dies kann bereits erweitert werden durch die neue, in Zukunft verbindliche Kennzeichnung von Stoffen und Zubereitungen nach GHS. b) Doppelqualifikation Chemie Ausbildung zur/zum CTA Am MCG kann im Rahmen der SII eine Ausbildung zum CTA (chemisch-technischen Assistenten) begonnen werden. Diese schließt zum Abitur mit der Zwischenprüfung CTA ab. Anschließend ist dann zur Abschlussprüfung das Heinrich-Hertz-Berufskolleg Düsseldorf für ein weiteres Jahr zu besuchen. Hierfür ist Chemie in der Einführungsphase als Grundkurs und in der Qualifikationsphase als Leistungskurs zu belegen. Weiterhin ist in allen drei Jahren der SII das chemische Praktikum, welches aus einem wöchentlich 4-stündig stattfindenden Labornachmittag besteht, zu absolvieren. Die Themenbereiche des chemischen Praktikums sind die qualitativ-

2 anorganische Analyse (EF), die quantitativ-anorganische Analyse (Q1) und die physikalisch-chemische Analyse (Q2). In diesen Praktika sind neben der praktischen Laborarbeit Berichte hierzu abzugeben, deren Gesamtheit pro Halbjahr die Note für das Praktikum bildet. Im Verlauf des Chemie-Regelunterrichtes sind die in den Themenfeldern gekennzeichneten Experimente im Rahmen der CTA-Ausbildung für alle obligatorisch; die DQ-Schülerinnen und -schüler fertigen hierzu Praktikumsberichte an, die für die Ausbildung gewertet werden. Zum Erlangen der Zwischenprüfung (CTA) sind neben dem Abitur im Chemie- Leistungskurs weiterhin eine praktische Prüfung (ganztägig) im Labor zum Thema quantitativ-anorganische Analyse und eine mündliche Prüfung von ca. 20 Minuten zu den Themen physikalische Chemie (Mess- und Prüftechnik) und Datenverarbeitung mit EDV abzuleisten. Das chemische Praktikum der Qualifikationsphase 1 kann als Projektkurs mit einer doppelt gewerteten Note für das gesamte Schuljahr in die Qualifikation eingebracht werden. Damit entfällt die Verpflichtung der Facharbeit in der Q1. Weiterhin kann der CP-Kurs der Q2 als besondere Lernleistung ins Abitur (freiwillig) eingebracht werden. Diese zählt damit wie ein fünftes Abiturfach. Somit gehen die Noten aus der DQ (Lk-Chemie und CP) zu 40% in das Abitur ein. Ein Antrag hierfür ist bis zum Ende der Qualifikationsphase 1 bei der Schulleitung zu stellen. Für weitere Informationen und genauere Aufschlüsselungen zur DQ steht der Lehrplan zur Doppelqualifikation Chemie zur Verfügung. 3. Basiskonzepte bzw. Kompetenzen und Kompetenzerwerb im Fach Chemie SII Die geltenden Lehrpläne der SII orientieren sich noch nicht an Kompetenzen. Dennoch können die im Unterricht der SII behandelten Themen sogenannten Basiskonzepten in der Chemie zugeordnet werden, denen bereits in der SI die jeweils zu erarbeitenden konzeptbezogenen Kompetenzen zugeordnet sind. In der Chemie unterscheidet man drei Basiskonzepte 1 : 1. die chemische Reaktion 2. Struktur der Materie 3. Energie In diese drei Basiskonzepte sollen alle Lerninhalte des Chemieunterrichts eingeordnet werden, so dass den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit gegeben wird, ihr Wissen zu vernetzen. Durch diese Basiskonzepte werden Zusammenhänge zwischen den einzelnen Bereichen deutlicher und vereinfachen so ein effektives Arbeiten und Lernen. Die in der SI erlangten Kenntnisse und Fertigkeiten werden vertieft und erweitert. Im Sinne eines Spiralcurriculums werden viele Themen wieder aufgegriffen und innerhalb dieser Themengebiete neue und anspruchsvollere Theorien und Konzepte erarbeitet. Damit ist verbunden, dass auch die bis zum Ende der SI erlangten Kompetenzen durch weiteres Anwenden wiederholt, vertieft und ausgeweitet werden. 1 Vgl. Kernlehrplan Chemie Gymnasium SI NRW, 1. Auflage 2008, Ritterbach Verlag, Frechen; Kapitel 3, S.15 (und S ).

3 4. Arbeitsmethoden & Lernerfolgskontrolle a) Arbeitsmethoden und Formen der Leistung mündliche Beiträge, z.b.: o Beschreibung, Analyse und Interpretation von Texten, Grafiken oder Diagrammen o Hypothesenbildung, Darstellung von Zusammenhängen, Bewertung von Ergebnissen o qualitatives und quantitatives Beschreiben von Sachverhalten unter korrekter Anwendung der Fachsprache o Schülervorträge und Referate Experimentieren und Verhalten beim Experimentieren o selbständige Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten o Grad der Selbständigkeit/ Teamfähigkeit, Beachtung der Vorgaben, Genauigkeit der Durchführung Hausaufgaben Dokumentationen o Erstellung von Dokumentationen zu Präsentationen, Aufgaben, Untersuchungen und Experimenten o Führung eines Heftes, Lerntagebuches oder Portfolios Beiträge zur Gruppenarbeit Klausuren (fakultativ im Gk, obligatorisch im Lk, Lk obligatorisch bei DQ) b) Lernerfolgskontrolle 1. Sonstige Mitarbeit: Sollte das Fach als mündlicher Grundkurs belegt werden, so stellt die sonstige Mitarbeit die alleinige Bewertungsgrundlage dar, die sich wie unten angegeben zusammensetzt. Die im Kursabschnitt in der sonstigen Mitarbeit erreichte Note wird den SuS jeweils am Ende eines Quartals mitgeteilt. Allgemeine Kriterien o Qualität o Häufigkeit o Kontinuität mündliche Beiträge (obligatorisch), z.b. im o Unterrichtsgespräch o Wiederholung/ Abfrage Hausaufgaben (obligatorisch) Beobachtung von Schülerhandlungen (obligatorisch) o beim Experimentieren o in Gruppen- oder Partnerarbeiten Einsatz der vorgegebenen Operatoren

4 (ggf. schriftliche Überprüfungen nicht Klausuren!) o Dauer ca. 30 Minuten, Bezug: max. Inhalt der vergangenen 6 Unterrichtsstunden o bis zu 2 Überprüfungen pro Halbjahr o Der Stellenwert leitet sich aus dem Bezugszeitraum der Überprüfung ab. 2. Schriftliche Leistungen - Klausuren: Anders als in der SI besteht in der SII die Möglichkeit Chemie als schriftliches Fach zu belegen. In diesem Fall setzt sich die Zeugnisnote hälftig aus den Bereichsnoten für die Sonstige Mitarbeit und die Schriftliche Leistung zusammen. Zu diesem Zwecke wird in der Einführungsphase je eine Klausur pro Halbjahr geschrieben und ab der Qualifikationsphase werden pro Halbjahr jeweils zwei Klausuren geschrieben, die sich im zeitlichen Umfang unterscheiden: a) EF: Grundkurs: 2 Unterrichtsstunden b) Q1: Grundkurs: 2 Unterrichtsstunden Leistungskurs: 3 Unterrichtsstunden c) Q2: Grundkurs: 3 Unterrichtsstunden Leistungskurs: 4 Unterrichtsstunden Die Abitur-Vorklausur wird unter Abiturbedingungen (Lk 4¼ Zeitstunden, Gk 3 Zeitstunden) geschrieben. Ab der Q1 werden alle Klausuren nach dem im Abitur gängigen Vorbild gestellt, d.h. sie bestehen aus 2 Aufgaben mit je 3 (Gk) bzw. 4 (Lk) Teilaufgaben. Bei der Korrektur wird nach Beschluss der Fachkonferenz ein Erwartungshorizont nach Abiturvorbild (Angabe von Punkten und Anforderungsbereichen) verwendet, der den SuS mit der korrigierten Klausur ausgehändigt wird. Als Vorbild zur Notenfindung dienen die Bewertungskriterien des Zentralabiturs. 5. Themenfelder Für das Fach Chemie sind für die einzelnen Jahrgangsstufen die auf den nächsten Seiten folgenden Lerninhalte und Themenfelder nach Beschluss der Fachkonferenz festgelegt worden. Hierbei sind die laut gültigem Lehrplan für die SII obligatorischen Sachverhalte fett gedruckt. Die in den Abiturvorgaben für das Fach Chemie angegeben inhaltlichen Schwerpunkte sind jeweils kursiv gehalten.

5 Themenfelder Einführungsphase Leitthema: Ablauf und Steuerung chemischer Prozesse Themenfeld Themenfeld A: Reaktionsfolge aus der organischen Chemie Themenfeld B: Ein technischer Prozess Themenfeld C: Stoffkreisläufe in Natur und Unwelt Unterrichtseinheit Vom Alkohol zum Aromastoff Das Gleichgewicht der Essigsäureethylester-Synthese Die Ammoniak-Synthese Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf Stickstoffkreislauf am Beispiel des Düngers (ggf.) Unterrichtsgegenstände - Fachthemen: Anorganische Verbindungen: ausgewählte Säuren/Basen und deren Salze Organische Stoffklassen: Alkohole, Alkanale, Alkanone, Alkansäuren, Ester Oxidationszahlen Homologe Reihe und systematische Nomenklatur Nachweisreaktionen Reaktionsgeschwindigkeit, Stoßtheorie, RGT-Regel, Katalyse Das chemische Gleichgewicht, Massenwirkungsgesetz und deren Abhängigkeiten Anwendungen des chemischen Gleichgewichts Integrierte Wiederholung: einfaches Atom- und Bindungsmodell, Struktur-Eigenschaftsbeziehungen (vgl. Basiskonzept), hydrophil-hydrophob, Stoffmenge, molare Masse, molares Volumen, Stoffmengenkonzentration Im Bezug auf die Abiturvorgaben ist anzumerken, dass die Unterrichtsgegenstände der Einführungsphase als Grundlage für die Themen der Qualifikationsphase zu sehen sind. Fachliche Qualifikationen Fähigkeiten und Fertigkeiten (Kompetenzen) Quantitatives, experimentelles Arbeiten unter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften Rechnungen mit Größengleichungen Räumliches Vorstellungsvermögen im Bereich des Molekülbaus Anwenden des Prinzips der Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen Herstellen von Beziehungen zwischen der Unvollständigkeit von Reaktionen, ihrer Beeinflussbarkeit und der möglichen Produktausbeute Erkennen des Zusammenhangs zwischen Aufbau und Eigenschaften von Molekülen (inkl. Voraussage von Moleküleigenschaften)

6 Fächerübergreifender Unterricht Anbindung an andere Fächer Die alkoholische Gärung bei der Hefe - Vergleich von Gärung und Atmung (BI) Alkoholismus und Gesellschaft (SW) Enzyme als Biokatalysatoren (BI) Dünger und Umwelt (BI, EK) Die Ambivalenz natwiss. Forschung am Beispiel des Haber-Bosch-Verfahrens (GE, SW, PL) Hinweis: Die dick gedruckten Unterrichtsgegenstände sind obligatorisch, alle anderen sind nach Kurs, Zeit oder Schwerpunkt zu bearbeiten. Qualifikationsphase 1 Leitthema: Chemie in Anwendung und Gesellschaft Themenfeld A: Gewinnung, Speicherung und Nutzung elektrischer Energie in der Chemie Themenfeld B: Reaktionswege zur Herstellung von Stoffen in der organischen Chemie Themenfeld C: Analytische Verfahren zur Konzentrationsbestimmung* Halbjahr Unterrichtseinheit (Themenfeld) Unterrichtsgegenstände - Fachthemen: Q1 1 Quantitative Bestimmung von Säuren und Laugen (inkl. ph) in Lebensmitteln (C) Von der Kochsalz-Elektrolyse zur Chlor- Alkali-Elektrolyse (A) Von der Batterie zum Akkumulator (A) (Die Brennstoffzelle als Lösung der Energieprobleme?) Protolysen als Gleichgewichtsreaktionen: Säure-Base-Begriff nach Brönsted, Autoprotolyse des Wassers, ph-, poh-, pk S -, pk B -Wert Einfache Titrationen mit Endpunktbestimmung Protolyse von Salzen Puffer/Puffersysteme Titrationskurven (nur Lk), Indikatoren ph-metrische Titrationen (nur Lk) Integrierte Wiederholung: Säure, Base, Titration, MWG galvanische Zelle: Vorgänge an Elektroden, Potentialdifferenz einfache Elektrolyse im Labor (Zinkbromid-Lösung, Salzsäure) und Faraday 1 -Gesetze Technische Elektrolysen: die Chlor-Alkali-Elektrolyse, Aluminiumherstellung (Lk) Elektrolysen mit Konkurrenzreaktionen (Lk): Einfluss der Konzentration, Elektrodenmaterial, Zersetzungsspannung, Überspannung, Abscheidungsspannung Batterien und Akkumulatoren: Grundprinzip der Funktionsweise Spannungsreihe der Metalle/Nichtmetalle: Additivität der Spannungen, Standardelektrodenpotential Konzentrationsabhängigkeit der Potentiale (ohne Berechnung im Grundkurs), Batteriespannungen in der Praxis nur Leistungskurs: Nernst-Gleichung (quantitative Behandlung) am Beispiel folgender

7 Von der Konzentrationszelle zur ph- Messung (C) Korrosion, Korrosionsschutz, Materialveredelung (A) Systeme: Metall/ Metallion, Wasserstoff/Oxoniumion, Hydroxidion/Sauerstoff 1 Korrosion und Korrosionsschutz: Säure- und Sauerstoffkorrosion, Lokalelemente, kathodischer Korrosionsschutz, Schutzüberzüge, Legierungen Integrierte Wiederholung: Ion, Ionengitter, Hydratation, Hydratationsenergie, Elektrolyt, Redoxreaktion 1 Nernst oder Faraday sind obligatorisch (lt. Lehrplan) Q1 2 Potentiometrische und/ oder konduktometrische Konzentrationsbestimmung von Ionen in Gewässern o. Böden (C) Vom fossilen Rohstoff zum Ethen als Anwendungsprodukt für organische Reaktionen (Reaktionsstern zum Ethen) (B) Vom Raps über Rapsöl zu Anwendungsprodukten (B) Anwendungen der Nernst-Gleichung, ph-messung, pk L -Bestimmung, Funktionsweise der Einstabmesskette, Potentiometrie Leitfähigkeitstitrationen Redoxtitrationen (Manganometrie, Iodometrie (Lk)) Verknüpfung von Reaktionen zu Reaktionswegen Reaktionstypen: Substitution, Addition, Eleminierung 2, Polymerisation, Kondensation; Kenntnis der typischen Reaktionsschritte Aufklärung eines Reaktionsmechanismus: nukleophile Substitution (nur Lk) Bindungsenthalpien, Energiediagramme, Katalysatoren Stoffklassen: Alkane, Alkene, Halogenalkane, Ester, Ether, Polymere; systematische Nomenklatur Einfluss der Molekülstrukturen auf das Reaktionsverhalten: Funktionelle Gruppen, Nucleophilie, Elektrophilie, I-Effekt, M-Effekt (alt. s.q2), sterischer Effekt Beeinflussung des Reaktionsverhaltens durch äußere Faktoren Stoffklassen: Fette, Öle, Seifen, Tenside, Biodiesel, Kosmetik, Ölfarben Nachweise funktioneller Gruppen Ein modernes Verfahren zur Aufklärung von Molekülstrukturen Integrierte Wiederholung: Alkanole, Alkanale, Alkanone, Alkansäuren, Summenformeln, Strukturformeln, Isomerie 2 Die Behandlung von zweier dieser drei Reaktionstypen ist lt. Lehrplan verbindlich. Die in den Abiturvorgaben als Schwerpunkte angegebenen Themen sind kursiv, obligatorische Unterrichtsinhalte lt. Lehrplan fett gedruckt. Themenfeld A: Gewinnung, Speicherung und Nutzung elektrischer Energie Aufstellen und Interpretieren von Redoxgleichungen und Teilgleichungen Herstellen von Beziehungen zwischen elektrochemischen Reaktionen und energetischen Aspekten Fachliche Qualifikationen Fähigkeiten und Fertigkeiten (Kompetenzen) Themenfeld B: Reaktionswege zur Herstellung von Stoffen in der org. Chemie Denken in molekularen Strukturen Umgang mit verschiedenen Formeltypen Sachgerechter Umgang mit Glasgeräten und Apparaturen in der organischen Chemie Verbalisieren von Reaktionsabläufen in der Themenfeld C: Analytische Verfahren zur Konzentrationsbestimmung* Erkennen und Anwenden des Donator- Akzeptor-Prinzips (vgl. A) Beherrschung maßanalytischer Untersuchungsmethoden Fehlerbetrachtung und Bewertung von

8 Übertragen des Prinzips der Umkehrbarkeit auf elektrochemische Reaktionen Quantitatives Arbeiten und Mathematisierung der Versuchsergebnisse organischen Chemie Ergebnissen Erfassung, Darstellung und Auswertung von Messwerten mit dem Computer Reflexion der Problematik der Festlegung von Grenzwerten Für alle Bereiche gilt: Experimente unter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften durchführen, Aufstellen und Interpretieren von Diagrammen, Auswerten von Messergebnissen, Arbeiten mit Tabellen, etc., Umgang mit Messgeräten Planung, Durchführung und Auswertung quantitativer Experimente Gegenstände galvanisieren Literaturrecherche/ Referate/ Facharbeit Selbstständiges Arbeiten und fächerübergreifender Unterricht Redoxsysteme in der Zelle: Atmung und Ursachen und Folgen des Ozonlochs (BI, EK) Photosynthese (BI) Lagerstätten fossiler Brennstoffe (EK) und Stromleitung in Metallen und Flüssigkeiten Gewinnung von Kraftstoffen (TK) (PH) Referate/ Facharbeit Geschichte der Stromerzeugung (GE) Literaturrecherche/ Referate/ Facharbeit * Das Themenfeld C wird, ausgenommen vom Themenblock Säuren und Basen, im Themenfeld A integriert behandelt. Qualifikationsphase 2 Leitthema: Chemische Forschung Erkenntnisse, Entwicklungen und Produkte Themenfeld Theoriekonzept Unterrichtsgegenstände Fachthemen 1. Themenfeld: Farbstoffe und Farbigkeit - Azofarbstoffe, Triphenylmethanfarbstoffe, Indigofarbstoffe Das aromatische System Modellvorstellung zum Verständnis wichtiger organischer Verbindungen Strukturen des aromatischen Systems - konjugierte Doppelbindungen in zyklischen Systemen - mesomere Formeln, Mesomerieenergie - Hückel-Regel Mechanismus der elekrophilen Substitution - Bildung des Elektrophils, Katalysator - π-komplex, σ-komplex, Rückbildung des aromatischen Systems Zweitsubstitution - aktivierender und dirigierender Einfluss von Substituenten

9 2. Themenfeld (ggf.): Natürliche (und synthetische) Werkstoffe Makromoleküle Bausteine vieler Natur- (und Kunststoffe) Aufbau von Makromolekülen (Proteine, Kohlenhydrate, Nukleinsäuren) - Monomere als Bausteine der Polymere - Größe, Gestalt und Anordnungen - Molare Masse Reaktionstypen zur Verknüpfung von Monomeren zu Polymeren Struktureigenschaftsbeziehungen - Temperaturverhalten - Lösungsverhalten - Viskosität - Verhalten gegenüber Säuren und Basen Laut Lehrplan ist die Behandlung (mind.) eines Themenfeldes mit einem Theoriekonzept obligatorisch. Am MCG ist dies das 1. Themenfeld. Demnach ist dies auch abiturrelevant und wird als Abituraufgabe, sofern vom Ministerium vorgegeben, gewählt. Laut aktuellen Abiturvorgaben verbindliche Schwerpunkte sind kursiv gedruckt. Grundlagen: - Richtlinien und Lehrpläne Sekundarstufe II Gymnasium und Gesamtschule SII NRW, Chemie, 1. Auflage 1999, Ritterbach Verlag, Frechen - Vorgaben für das schriftliche Zentralabitur unter