Modul 3 Schülergerechtes Experimentieren

Transkript

1 Modul 3 Schülergerechtes Experimentieren Didaktischer Ort Zielsetzung des Experimentes Fachdidaktik Chemie WS 2016/17 Studiengang: Bachelor of Education Apl. Prof. Dr. G. Hornung, A. Molitor-Schworm, A. Engelhardt

2 Unterrichtsvorbereitung Die Unterrichtsvorbereitung beinhaltet: Didaktische Analyse Lernziele Methodische Analyse WAS WIE 2

3 Didaktische Analyse Eine didaktische Analyse umfasst vor allem die folgenden Aspekte: Einordnung in den Lehrplan Bedeutung des Themas für die Fachwissenschaft, die Industrie und die Gesellschaft (Fach- und Gesellschaftsrelevanz) Bedeutung für den Schüler und seinen Alltag (Schülerrelevanz, Alltagsrelevanz) Grundlagen und aktuelles Schülervorwissen Auswahl möglicher Experimente. 3

4 Methodische Analyse Zur methodische Analyse gehören Überlegungen zu: Unterrichtsverfahren (z. B. forschend-entwickelnd) Sozialformen (z. B. Frontalunterricht, Gruppenarbeit, Partnerarbeit, Einzelarbeit), Materialien (z. B. Arbeitsblätter, experimenteller Aufbau), Medieneinsatz Phase der Unterrichtsstunde ( Einstieg, Erarbeitungsphase, Sicherungsphase) 4

5 Aufbau einer problemorientierten Stunde Problemstellung Phänomene ( Abbildung, Zeitungsartikel, Erzählung, Experiment) Einstiegsphase rarbeitungshase Sicherungsphase Ergebnissicherung 5

6 Planung der Einstiegsphase zum Stundenthema Korrosion Planen sie die Anfangsphase einer problemorientierten Stunde mit folgenden Experimenten: 6

7 Thema der Stunde: Korrosion Eisenwolle angefeuchtet 1. Rosten von Eisenwolle 7

8 Thema der Stunde: Korrosion 2. Sauerstoffkorrosion unter Lokalelementbildung Gelatine mit Kaliumhexacyanofeerrat(III) + Phenolphthalein Eisenoxid Kupfer Bild 1: Korrosion eines Éisennagels mit Kupferdraht Bild 2: Korrosion eines anoxidierte Éisennagels

9 Aufbau einer problemorientierten Stunde Problemstellung Phänomene ( Abbildung, Zeitungsartikel, Erzählung, Problemschaffungsexperiment) Problemformulierung: Was ist das Problem? Was geschieht eigentlich? Was verstehe ich nicht? Eine konkrete Frage muss formuliert werden. Einstiegsphase rarbeitungshase Hypothesenbildung: Analyse des Problems. Wie kann man das Problem lösen? Hypothesenformulierung Lehrer kennt Vorwissen der Schüler, überlegt im Vorfeld welche Hypothesen von den Schülern kommen. Hypothesenüberprüfung: Wie kann man die Hypothese überprüfen? Experimentplanung und Durchführung des Experimentes Verifizierung Falsifizierung Sicherungsphase Ergebnissicherung 9

10 Didaktischer Ort Problemschaffungsexperiment Problemlösungsexperiment/ Betätigungsexperiment Erarbeitungsexperiment Übungs- und Wiederholungsexperiment Experiment zur Leistungskontrolle (Wunderversuch) 10

11 Problemschaffungsexperiment Beispiel: Brennt Eisen? Holzspan Eisennagel Versuch 1: Versuch 2

12 Problemschaffungsexperiment Solche Versuche stehen meist am Beginn einer Stunde. Das Phänomen Der Eisennagel lässt sich nicht entzünden, kann in der Regel mit dem Vorwissen der SuS nicht erklärt werden. Die SuS formulieren Hypothesen und planen Experimente, um diese Hypothesen zu überprüfen. 12

13 Beispiel: Problemlösungsexperiment (Bestätigungsexperiment) Erhöht man den Zerteilungsgrad von Eisen lässt es sich entzünden. Eisenwolle verglüht (brennt ohne Flamme) bzw. Eisenpulver verbrennt unter Funkensprühen.

14 Erarbeitungsexperiment Beispiel: Eine Versuchsreihe zur Reaktion verschiedener organischer Säuren mit verschiedenen Alkoholen wird durchgeführt. Danach werden die Reaktionen beobachtet und ihre Ergebnisse notiert, mit dem Ziel eine Gesetzmäßigkeit zu finden. Es lässt sich mit der Versuchsreihe zeigen, dass aus einer organischen Säure und einem Alkohol (über eine Kondensationsreaktion) Ester entstehen, die man an ihrem charakteristischen Gerüchen identifizieren kann.

15 Erarbeitungsexperiment Erarbeitungsexperimente werden auch Untersuchungsexperimente genannt. Die SuS nutzen eine geläufige Untersuchungsmethode. Bsp.: Prüfung des ph-wertes von verschiedenen Salzlösungen (Carbonate, Hydrogensulfate, ) 15

16 Übungs- Wiederholungsexperiment Beispiel: Die Schüler haben die Aufgabe die Konzentration einer zur Verfügung gestellten Säure mit einer 0,1 molarer Natronlauge zu bestimmen. Voraussetzung: SuS haben bereits titriert

17 Die Zielsetzung des Experimentes auch: Frage an das Experiment Im Kontext des problemorientierten Unterrichtes: Problemfrage (aufgeworfen durch: Experiment, Bild, o.ä.) Problemantwort Versprachlichung der Fragen, die ein Experiment aufwerfen oder beantworten kann, bzw. der Antwort die ein Experiment auf eine Problemfrage gibt. 17

18 Zielsetzung des Experimentes Experimente werden stets zielgerichtet im Unterricht eingesetzt Ziel ist es aufzuzeigen, welchen Sinn das Experiment in der Unterrichtsstunde erfüllt. Experimente haben die Aufgabe eine Antwort zu geben, auf im Unterrichtsverlauf angestrebte Fragen, oder auch Fragen aufzuwerfen. (Lehrer entwickelt/erarbeitet diese Fragen mit den Schülern, bzw. erwartet, dass die Fragen sich ergeben)

19 Zielsetzung des Experimentes Für jedes Experiment gibt es mehrere mögliche Zielsetzungen, je nachdem welchem didaktischen Ort das Experiment zugeordnet wird. entscheidend ist die Intention des Lehrers bzw.das individuelle Ziel, welches in derunterrichtsstunde angestrebt wird

20 Problemschaffungsexperiment Überlege, welche Frage bzw. welches Problem durch das Experiment aufgeworfen wird! Überlege wozu du die Antwort, die dir das Experiment gibt, brauchst. Eine Frage oder ein Problem soll formuliert werden. 20

21 Problemlösungs-,Bestätigungs- bzw. Übungsexperiment Frage dich danach, welche Antwort durch das Experiment geliefert wird! Eine Aussage oder Frage ist zu formulieren. 21

22 Schauexperimente, Wunderversuch Schauexperimente haben keine Zielsetzung! 22

23 Problemfrage Vermeiden Sie Ja-Nein-Fragen. Vermeiden Sie nach Möglichkeit die Frage nach dem Warum. Warum-Fragen sind zu mehrdeutig. Vermeiden Sie nach Möglichkeit die Frage nach den Reaktionsprodukten.

24 Aufbau einer problemorientierten Stunde Problemstellung Phänomene ( Abbildung, Zeitungsartikel, Erzählung, Problemschaffungsexperiment) Problemformulierung: Was ist das Problem? Was geschieht eigentlich? Was verstehe ich nicht? Eine konkrete Frage muss formuliert werden. Einstiegsphase rarbeitungshase Hypothesenbildung: Analyse des Problems. Wie kann man das Problem lösen? Hypothesenformulierung Lehrer kennt Vorwissen der Schüler, überlegt im Vorfeld welche Hypothesen von den Schülern kommen. Hypothesenüberprüfung: Wie kann man die Hypothese überprüfen? Experimentplanung und Durchführung des Experimentes Verifizierung Falsifizierung Sicherungsphase Ergebnissicherung 24

25 Übung 1. Lokalelement Cu/Zn Im Bild links tauchen ein Kupfer und ein Zinkstab in verdünnte Schwefelsäure. Im Bild rechts sind die beiden Stäbe leitend, zu einem sogenannten Lokalelement verbunden. Bildquelle: 25

26 Übung 2. Springbrunnenversuch mit Chlorwasserstoff Bildquelle: 26

27 Übung 3. Ammoniak reagiert mit Chlorwasserstoff Bildquelle: 27

28 Übung 4. Natrium reagiert mit Chlorgas Bildquelle: 28

29 Danke für Ihre Aufmerksamkeit 29