Herzlich Willkommen! Experimentelle Lernaufgaben mit Spritzentechnik

Transkript

1 Herzlich Willkommen! Experimentelle Lernaufgaben mit Spritzentechnik

2 Bei Science on Stage in London

3 geplanter Ablauf Wenige Gedanken zu Lernaufgaben und Experimenten und experimentellen Lernaufgaben Gerätekunde an einem einfachen Beispiel Diverse weitere Praxisbeispiele (Einführung Erprobung Diskussion)

4 Lernaufgaben Eine Lernaufgabe ist eine Lernumgebung zur Kompetenzentwicklung und steuert den Lernprozess durch eine Folge von gestuften Aufgabenstellungen mit entsprechenden Lernmaterialien J. Leisen, Lernaufgaben als Lernumgebung zur Steuerung von Lernprozessen, S.1

5 Lernaufgaben geben Struktur rein raus

6 Experiment offen oder eng?

7 enge Anleitung = schlecht? offene Anleitung = gut? oder umgekehrt?

8 enge Experimentieranleitung Säuren reagieren mit Kalk oder unedlen Metallen Fülle 5 ml Salzsäure in ein Reagenzglas und gib ein 3cm langes Stück Magnesiumband hinzu. Beobachte die Gasentwicklung und prüfe, ob Wärme frei wird. Fange das Gas in einem umgekehrten Reagenzglas auf und prüfe es mit der Knallgasprobe. Prüfe verschiedene andere Säuren. Notiere deine Beobachtungen. Stelle eine Reaktionsgleichung für die verschiedenen Reaktionen auf.

9 enge Experimentieranleitungen dienen u.a. dem Erlernen von Fertigkeit, bedürfen aber einer klaren Verortung der Sinnhaftigkeit ( Warum machen wir dies genau? ), und lassen wenig Raum für planerisches Handeln.

10 offene Experimentieranleitung Säuren reagieren mit unedlen Metallen oder Kalk Es sprudelt ein Gas entsteht aber welches?

11 offene Experimentieranleitungen bieten deutlich mehr Möglichkeiten z. B. des planerischen Handelns oder der Anwendung von Kenntnissen bergen aber andere Risiken (Sicherheit, Überforderung!)

12 experimentelle Lernaufgaben sind teils eng teils offen, können engen experimentellen Anleitungen einen sinnhaften Rahmen geben und den Erwerb weiterer Kompetenzen anregen, oder offene Aufgabenstellungen durch Zusatzinformationen absichern.

13 kleine Gerätekunde

14 Spritzen

15 mit Luer-Lock-Ansatz

16 Verschlüsse

17 Dreiwegehahn zum Schließen

18 oder Verbinden

19 darf s ein bisschen mehr sein?

20 Wer ist stärker?

21 Die Neumayer Station III Quelle: Alfred-Wegener-Institut (AWI) für Polar- und Meeresforschung

22 Nachbau der Neumayer Station III

23 Baue einen Feuerlöscher!

24 Beispiele aus der Praxis HotPots Lösewärme und chemische Bindung (SI) Von der Untersuchung von Brausetabletten zur Gehaltsbestimmung von Bullrichsalz Von Active O 2 zu Le Chatelier, Kalkkreislauf und Meeresversauerung (SI oder SII) Untersuchung von Badreinigern: saure Lösungen und ihre Eigenschaften (SI) - Säurestärke und Kinetik (SII) BodyWärmer Rosten mal anders (SI und SII) HeaterMeals Korrosion genauer betrachtet (eher SII)

25 Beispiele aus der Praxis Von Active O 2 zu Le Chatelier, Kalkkreislauf und Meeresversauerung (SI oder SII) Löslichkeit (von Gasen) chemisches Gleichgewicht Das Prinzip von Le Chatelier: Gleichgewichtsverschiebung Kohlensäure Hydrogencarbonat Carbonat Klimawandel

26 Active O 2 Löslichkeit von Gasen

27 Active O 2 Löslichkeit von Gasen Werbespot, z. B. online unter

28 Auszug aus der Aufgabe:

29 Gas aus einer Druckgasflasche

30 Active O 2 Die Löslichkeit von O 2 bei 20 C beträgt für reinen Sauerstoff ca. 30mL/L => die 15fache Menge < 450mL/L 1 Atemzug kann mehr als 1L O 2 enthalten Wer von uns ist Darmatmer oder hat Kiemen?

31 Active O 2 und Sauerstoffspender Powerschwindel noch einmal anders

32 Die Holzapfelschlacht Teilchenmodell Aus Richard E. DICKERSON und IRVING GEIS, Chemie eine lebendige und anschauliche Einführung, Weinheim 1999, S. 319ff

33 führt zu Le Chatelier Löslichkeit von CO 2

34 Mineralwasser - nicht immer medium! H 0 Mischindikator ph 4,2 violett ph 6,3 grün [Umschlagspunkt grau ]

35 Mineralwasser - nicht immer medium! mögliche Parameter: Temperatur (1) Druck (1) Konzentrationen (2;3) H 0

36 Auszug aus der Aufgabe:

37 Kalkkreislauf

38 Kalkkreislauf

39 Meeresversauerung Climate Change 2007", 4. IPCC Report, S. 529.

40 Meeresversauerung

41 Beispiele aus der Praxis Bestimmung des Wirkstoffgehalts in Bullrichsalz, Rennie oder Brausetabletten (SI und SII) Reaktion von Hydrogencarbonaten und Carbonaten mit sauren Lösungen Quantitative Bestimmung von Massengehalten Wirkungsweise eines Antazidums Allgemeines Gasgesetz Neutralisation und Titration Puffer

42 Gemeinsames Experimentieren zunehmend offene Anleitungen!

43 Was sprudelt hier?

44 Feuer Wasser - Luft Wir experimentieren gemeinsam!

45 Luft ist nicht Nichts

46 Sieht aus wie Luft

47 Umfüllen

48 Sieht aus wie Luft

49 Was sprudelt da?

50 Brände löschen

51 Was sprudelt hier?

52 Wieviel sprudelt hier?

53 dasselbe Prinzip, aber quantitativ Bullrichsalz, Rennie und andere Antazida Inhaltsstoffe einer Brausetablette quantitativ

54 Auszug aus der Aufgabe:

55 Beispiele aus der Praxis HotPots Lösewärme und chemische Bindung (SI) Aufbau von Salzen Ionenbindung Wasser als polares Lösemittel/Dipolmolekül Hydratations- und Gitterenergie Entropie

56 Hotpots, Coldpots und Kühlpacks Energetische Aspekte von Lösevorgängen

57 Als Animation s.

58 Die Filmleiste dazu

59 Auszug aus der Aufgabe:

60 Auszug aus der Aufgabe:

61 Beispiele aus der Praxis Untersuchung von Badreinigern saure Lösungen und ihre Eigenschaften (SI) - Säurestärke und Kinetik (SII) Reaktion von sauren Lösungen mit Kalk Reaktion von sauren Lösungen mit Magnesium Edle und unedle Metalle abgrenzen Unterschiedliche Säurestärken verdeutlichen Reaktionsgeschwindigkeit bestimmen

62 Säuren reagieren mit Kalk oder unedlen Metallen Es sprudelt ein Gas entsteht aber welches?

63 Säuren reagieren mit Kalk oder unedlen Metallen Werbespot, z. B.:

64 Auszug aus der Aufgabe:

65 weiter gedacht:

66 wieviel Wasserstoff entsteht?

67 Kinetik

68 Kinetik

69 oder Säurestärke

70 Beispiele aus der Praxis BodyWärmer Rosten mal anders (SI und SII) Chemische Reaktion mit einem Gas sichtbar machen Oxidation Reduktion Redoxreaktion Rostvorgang als Beispiel für Sauerstoffkorrosion Korrosionsbedingungen Sauerstoffanteil der Luft bestimmen Elektronenübertragung Eisenionennachweis (gewollte) Korrosion als exothermer Vorgang

71 Korrosion einmal anders Der Problemgrund

72 Korrosion einmal anders Werbespot, Z. B.

73 Wie funktioniert der Bodywärmer? Korrosion von Eisen Test verschiedener Gase -> Volume vs. Zeit oder Temperatur vs. Zeit

74 Auszug aus der Aufgabe:

75 eine Aussage zum Abrunden - Thermacare Werbung 2016 z. B.

76 Beispiele aus der Praxis HeaterMeals Korrosion genauer betrachtet (SII) Säure- und Sauerstoffkorrosion Wasserstoffnachweis - Eisenionennachweis Lokalelement Opferanode Passivierung Korrosionsschutz Runaway Reaktion

77 Korrosion nochmal anders Der Problemgrund

78 Auszug aus der Aufgabe:

79 Wie funktioniert der Erhitzerbeutel? reines Mg Passivierung Phenolphthalein Heaterpulver (Mg/Fe) Lokalelement reines Fe Oxidation K 3 [Fe(CN) 6 ] Mg + 2 H 2 O H 2 + Mg OH - Heaterpulver (Mg als Opferanode für Fe)

80 Wer es genau wissen will Dr. A.K. Shah, Low Cost, High Capacity, FieldRation Heater (FRH), p.4.

81 ein indisches Patent Dr. A.K. Shah, Low Cost, High Capacity, FieldRation Heater (FRH), p.14.

82 Opferanode - Vernetzung

83 experimentelle Lernaufgaben Bleiben gerade für Anfänger im Lehrberuf sowohl in der Erstellung als auch im Einsatz komplex! Sind für jeden auch als Steinbruch - gewinnbringend nutzbar, wenn man die Sinnhaftigkeit einzelner Bestandteile für sich nachvollzieht.