Chemiedidaktik kompakt

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1 Chemiedidaktik kompakt

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3 Hans-Dieter Barke Günther Harsch Chemiedidaktik kompakt Lernprozesse in Theorie und Praxis 123

4 Prof. Dr. Hans-Dieter Barke Westf. Wilhelms-Universität Münster Institut für Didaktik der Chemie Fliednerstr Münster Deutschland Prof. Dr. Günther Harsch Westf. Wilhelms-Universität Münster Institut für Didaktik der Chemie Fliednerstr Münster Deutschland Verkürzte Ausgabe des Titels Chemiedidaktik Heute von Barke/Harsch, , Springer 2001 ISBN e-isbn DOI / Springer Heidelberg Dordrecht London New York Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. c Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Einbandentwurf: KünkelLopka GmbH, Heidelberg Gedruckt auf säurefreiem Papier Springer ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media (

5 Vorwort Schülervorstellungen Unterrichtsziele Motivation Medien prozesse Lernende Fachsprache, Symbole Modelle, Modellvorstellungen Alltag und Chemie Experimente Es ist nicht einfach, Inhalte der Chemiedidaktik übersichtlich anzuordnen: Themen wie Unterrichtsziele, Schülervorstellungen, Motivation, Medien, Experimente, Modelle, Fachsprache und Symbole oder Chemie im Alltag sind vielfältig miteinander verflochten und bauen nicht linear aufeinander auf. In unseren Vorlesungen und Seminaren hat sich als Organisationsstruktur ein Tortenschema (vgl. Bild) bewährt. Zu jeder Thematik werden Fragen und Probleme auf bestimmten Reflexionsebenen diskutiert: Lernende, Vermittlungsprozesse, fachliche Schwerpunkte, gesellschaftliche Bezugsfelder. Die gemäß dem Tortenschema zu den einzelnen Themen ausgeführten fachdidaktischen Analysen, Reflexionen und Empfehlungen weisen immer auch viele Beispiele aus der Unterrichtspraxis auf. Mit dieser Art der Gliederung soll deutlich werden, dass keine bestimmte Reihenfolge der Themen festliegt und weitere Themen in das Tortenschema passen. So ist gewährleistet, dass Kollegen und Kolleginnen, die ihre Studierenden ebenfalls auf dieser Grundlage ausbilden wollen, ihre eigenen Vorstellungen mit den hier vorgeschlagenen Inhalten verknüpfen können. Dieses Konzept hat mit unserem 2001 erschienenen, jedoch derzeit vergriffenen Lehrbuch Chemiedidaktik Heute sehr viel Anklang gefunden.

6 VI Vorwort Der nun vorliegende, auszugsweise Nachdruck aus diesem Lehrbuch stellt mit den acht grundlegenden Themen zur Chemiedidaktik (vgl. Tortenstücke im Bild) einen kompakten Überblick über das Grundwissen der Chemiedidaktik dar. Am Ende einer jeden Thematik werden Übungsaufgaben angeboten: Lehrende können mit ihnen das Seminar beginnen oder abschließen, Studierende können prüfen, inwieweit sie Inhalte erfolgreich verarbeitet haben. Auch wenn der unveränderte Text beispielsweise noch nicht die verkürzte Gymnasialzeit berücksichtigt und teilweise auf weitere Kapitel (11 bis 18) unseres Lehrbuchs Chemiedidaktik Heute verweist, so haben doch die dargestellten Grundzüge der Chemiedidaktik nach wie vor Gültigkeit. Des Weiteren sind Vorschriften zu den Experimenten enthalten, die während der Vorlesung demonstriert werden, um angesprochene Beispiele aus dem Chemieunterricht zu konkretisieren. Für erfahrene Experimentatoren sind die Vorschriften ausreichend und es kann direkt auf dieser Grundlage experimentiert werden. Leser mit geringen Vorkenntnissen sollten die Spezialliteratur zur experimentellen Schulchemie konsultieren und auch die Sicherheitsbestimmungen studieren vorliegende Vorschriften enthalten nur kurze Sicherheits- und Entsorgungshinweise für problematische Substanzen (vgl. auch Ausführungen in Kapitel 5). In einem Begleitpraktikum zur Vorlesung bieten wir unseren Studierenden die Möglichkeit an, einen großen Teil der vorgeschlagenen Experimente auch selbst durchzuführen. Da sie die Versuche in der Vorlesung kennen gelernt haben, sind sie erfahrungsgemäß in der Lage, sie selbständig umzusetzen und Variationen auszuprobieren. In vielen Gesprächen mit Studentinnen und Studenten des Chemielehramts, mit Chemielehrerinnen und Lehrern, mit Fachleitern der Studienseminare und Dozenten der Universitäten kam zum Ausdruck, dass diese Kapitel der Chemiedidaktik gern zur Grundlage von Seminaren gemacht worden sind. In der Hoffnung, dass auch die vorliegende, kompakte Fassung der Chemiedidaktik bei vielen Lesern gut ankommt, wünschen wir viel Muße und Freude bei der Lektüre! Münster im Sommer 2011 Hans-Dieter Barke, Günther Harsch

7 Inhaltsverzeichnis Einführung in das Tortenschema zur Chemiedidaktik Schülervorstellungen Fachliche Schwerpunkte Theorien aus der Geschichte der Naturwissenschaften Lernende Empirische Hinweise auf Schülervorstellungen Vermittlungsprozesse Berücksichtigung der Schülervorstellungen Gesellschaftliche Bezugsfelder Schülervorstellungen und Umgangssprache Literatur Übungsaufgaben zu 1 Schülervorstellungen Experimente zu 1 Schülervorstellungen Motivation Lernende Entwicklungsstand, Einstellungen und ursprüngliche Vorstellungen Vermittlungsprozesse Möglichkeiten zum Aufbau sachbezogener Motivation Fachliche Schwerpunkte experimentelle Fertigkeiten Gesellschaftliche Bezugsfelder Motivation durch Alltagssprache und Medien Literatur Übungsaufgaben zu 2 Motivation Experimente zu 2 Motivation Unterrichtsziele Allgemeindidaktische Einführung Gesellschaftliche Bezugsfelder Richtlinien und Lehrpläne Lernende kognitive Entwicklung, Präkonzepte, Einstellungen, Interessen Fachliche Schwerpunkte Chemieunterricht als Spiralcurriculum Vermittlungsprozesse Methodenvielfalt zur Realisierung von Unterrichtszielen Literatur Übungsaufgaben zu 3 Unterrichtsziele Schema für einen Unterrichtsentwurf (Vorschlag)... 78

8 VIII Inhaltsverzeichnis 4 Medien Vermittlungsprozesse Vielfalt der Medien für den Chemieunterricht Fachliche Schwerpunkte sachliche Angemessenheit von Medien Lernende Medien und Abstraktionsfähigkeit Gesellschaftliche Bezugsfelder Massenmedien Literatur Übungsaufgaben zu 4 Medien Experimente zu 4 Medien Experimente Fachliche Schwerpunkte Experimente, Experimentierfähigkeiten, Sicherheit Vermittlungsprozesse Funktionen, Auswahlkriterien und Formen des Experiments Lernende Spieltrieb und Neugierverhalten, experimentelle Fertigkeiten Gesellschaftliche Bezugsfelder Umwelt- und Alltagsbezüge, historische Entwicklungen Literatur Übungsaufgaben zu 5 Experimente Praktikum zu 5 Experimente Experimente zu Alkalimetallen Modelle, Modellvorstellungen Fachliche Schwerpunkte Modelle und deren Funktionen Modellbegriff und Erkenntnis in den Naturwissenschaften Denkmodelle in der Chemie Anschauungsmodelle in der Chemie Vermittlungsprozesse Modelle und deren fachdidaktische Funktionen Vermittlung chemischer Sachverhalte durch Modellvorstellungen Anpassung und Erweiterung von Modellen im Chemieunterricht Weitere Funktionen von Modellen und Modellvorstellungen Lernende Erfahrungen mit Modellen Gesellschaftliche Bezugsfelder interdisziplinäre Modellvorstellungen Literatur Übungsaufgaben zu 6 Modelle und Modellvorstellungen Praktikum: Strukturen der Metalle und Salze Lösungen und Zeichnungen zu den Aufgaben

9 Inhaltsverzeichnis IX 7 Fachsprache und Symbole Fachliche Schwerpunkte Begriffe, Symbole, Größen, Einheiten Système Internationale und abgeleitete Einheiten Schulrelevante Größen und Einheiten Schulrelevante Fachbegriffe Vermittlungsprozesse Alltagssprache Fachsprache Symbolsprache Verknüpfung von Alltagssprache und Fachsprache Die chemische Symbolsprache Ableitung erster chemischer Symbole im Unterricht Lernende Schülervorstellungen zu Strukturen und Symbolen Gesellschaftliche Bezugsfelder Wie weit versteht der Laie die Fachsprache? Literatur Übungsaufgaben zu 7 Fachsprache und Symbole Alltag und Chemie Lernende Neugier und Interesse Fachliche Schwerpunkte Fachsystematik versus Alltagschemie Vermittlungsprozesse Fachsystematik plus Alltagschemie Gesellschaftliche Bezugsfelder Rollenspiele und Umweltbildung Literatur Übungsaufgaben zu 8 Alltag und Chemie Experimente zu 8 Alltag und Chemie Der Horror vacui in den Vorstellungen zum Teilchenkonzept Ist das Vakuum wirklich leer? Vorstellungen aus vergangenen Jahrhunderten Horror-vacui-ähnliche Vorstellungen bei Schülern Folgerungen für den Unterricht Literatur Experimente zu 9 Horror vacui Raumvorstellung zur Struktur von Teilchenverbänden Raumvorstellung als Faktor der Intelligenz Eigene Untersuchungsergebnisse Der Raumvorstellungstest (RVT)

10 X Inhaltsverzeichnis 10.4 RVT-Untersuchungen im Raum Münster RVT-Leistungen von Jugendlichen aus Deutschland und Äthiopien Literatur Anhang Farbtafel Sachwortverzeichnis