1. Allgemeine Bildungsziele. 3. Grobziele und Inhalte. 3.1 Zyklus 1 (GYM1 / GYM2) 3.2 Zyklus 2 (GYM3) 4. Fachdidaktische Grundsätze

Transkript

1 Grundlagenfach 1. Allgemeine Bildungsziele 2. Richtziele 3. Grobziele und Inhalte 3.1 Zyklus 1 (GYM1 / GYM2) 3.2 Zyklus 2 (GYM3) 4. Fachdidaktische Grundsätze 5. Methoden- und Medienkompetenzen 6. Bildung für eine nachhaltige Entwicklung

2 1. Allgemeine Bildungsziele Der Chemieunterricht vermittelt grundlegende Kenntnisse über den Aufbau, die Eigenschaften und die Umwandlungen von Stoffen der belebten und unbelebten Natur, erklärt Erscheinungen der stofflichen Welt mit Modellvorstellungen auf der Ebene der kleinsten Teilchen, gibt den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit, durch experimentelles Arbeiten zentrale Erkenntnisse selber zu gewinnen, führt zur Einsicht in die wesentliche Bedeutung chemischer Vorgänge für die menschliche Existenz, zeigt, wie menschliche Tätigkeit in stoffliche Kreisläufe und Gleichgewichte der Natur eingebunden ist und in sie eingreift, vermittelt Methoden der wissenschaftlichen Arbeit, zeigt die historischen, ethischen und kulturellen Aspekte der Chemie, zeigt fächerübergreifende Zusammenhänge mit anderen Naturwissenschaften und Lebensbereichen und schafft die Voraussetzungen für naturwissenschaftliche, technische und medizinische Studien. 2. Richtziele 2.1 Kenntnisse und Fertigkeiten Die Gymnasiastinnen und Gymnasiasten gewinnen naturwissenschaftliche Erkenntnisse über Fragestellungen, Hypothesen und reproduzierbare Experimente, beobachten stoffliche Phänomene genau, deuten sie mithilfe von Modellen und ordnen sie in grössere Zusammenhänge ein, drücken chemische Zusammenhänge in der Fachsprache und mit chemischen Formeln aus, verknüpfen Alltagserfahrungen und experimentelle Ergebnisse mit theoretischem Wissen und gehen mit der Laborausrüstung verantwortungsvoll um, führen Laborarbeit aufgrund einer Vorschrift selbstständig aus und entwickeln selber Herangehensweisen an praktische Probleme. 2.2 Haltungen Die Gymnasiastinnen und Gymnasiasten hinterfragen Aussagen über Chemie und Umwelt, Rohstoffe, Energie, Ernährung usw. und bilden sich mit einer rationalen Haltung eine eigene Meinung, suchen die Verknüpfung der Chemie mit den anderen Naturwissenschaften und allgemeinen gesellschaftlichen Fragen, sind sich der Notwendigkeit der Zusammenarbeit mit Technik, Wissenschaft und Politik zur Lösung der Zivilisationsprobleme bewusst, tragen aufgrund solider chemischer Kenntnisse zu Lösungen bei, die auch ökologische und ethische Aspekte berücksichtigen und gehen verantwortungsvoll mit Stoffen und der Umwelt um.

3 3. Grobziele und Inhalte 3.1 Zyklus 1 (GYM1 / GYM2) Grobziele Die Gymnasiastinnen und Gymnasiasten erarbeiten Inhalte anhand von eigenem Experimentieren. Sie beobachten und interpretieren Versuchsresultate. Sie charakterisieren und unterscheiden Stoffe anhand ihrer Eigenschaften. Sie erkennen chemische Reaktionen an den Änderungen von Stoffeigenschaften und den Energieumwandlungen. Inhalte Sicherheitsregeln, Warnhinweise und -symbole, Gasbrenner bedienen und verwenden, wägen, Temperatur und Volumen messen. Stoffeigenschaften (Aggregatzustand, Dichte, Farbe, Geruch, Geschmack, Löslichkeit, elektrische Leitfähigkeit...). Umkehrbarkeit von Reaktionen, exotherme und endotherme Reaktionen, Aktivierungsenergie. Allgemeines Teilchenmodell und Trennmethoden Sie kennen das allgemeine Teilchenmodell und interpretieren Stoffeigenschaften damit. Sie unterscheiden die Begriffe Gemisch, Reinstoff, Verbindung und Element. Sie entwickeln Trennverfahren und beschreiben sie mit Fachbegriffen. Wärmebewegung und Anziehung der Teilchen: Diffusion, Aggregatzustände, Schmelztemperatur, Siedetemperatur, Verdunsten, Kristalle, Druck und Teilchenbewegung, Brown sche Bewegung. Elementbegriff, Synthese und Analyse; Begriffe für Gemische: homogen, heterogen, Suspension, Emulsion, Nebel, Rauch, Lösung, Gemenge. Filtration, Sedimentation, Zentrifugation, Dekantieren, Kristallisation, Destillation, Verdampfen, Extraktion, Chromatografie, Absorption, Adsorption; Thermolyse und Elektrolyse. Atome und Periodensystem Sie gewinnen Informationen aus dem Periodensystem und arbeiten damit. Sie lernen das Dalton-Modell der Atome kennen und erklären damit Atomverbände und chemische Reaktionen als Umgruppierung von Teilchen. Sie verwenden Verhältnisformeln und richten Reaktionsgleichungen ein. Sie arbeiten mit Atommassen aus dem Periodensystem. Sie erfahren die Grenzen des allgemeinen Teilchenmodells und erkennen die Notwendigkeit eines strukturierten Atommodells. Sie gewinnen einen Einblick in die Entstehung des Kern-Hülle-Modells der Atome. Elementsymbole im Periodensystem; Stoffeigenschaften der Elemente; Metalle und Nichtmetalle im Periodensystem. Dalton-Modelle einfacher Atomverbände. Massenerhaltung, Massenverhältnisse. Elektrische Ladung, Coulomb-Gesetz, Protonen, Elektronen; Rutherford-Versuch, Kern-Hülle-Modell.

4 Sie erkennen, dass Elemente aus verschiedenen Isotopen bestehen können. Sie erweitern das Kern-Hülle-Modell auf das Schalenmodell der Atomhülle. Kernzusammensetzung, Elementarteilchen, Protonen, Neutronen, Isotope, Nukleonenzahl, Protonenzahl Periodensystem, Hauptenergieniveaus in der Hülle (Schalenmodell). Bindungen Die Gymnasiastinnen und Gymnasiasten arbeiten mit leistungsfähigen Bindungsmodellen für Atomverbände. Atom-, Ionen- und Metallbindung, unter Berücksichtigung energetischer und elektrostatischer Aspekte sowie der Oktettregel. Atombindung Sie kennen ein strukturiertes Atommodell. Sie bestimmen den räumlichen Bau von Molekülen mithilfe von Lewis-Formeln. Sie bestimmen die Ladungsverteilung in Molekülen. Sie interpretieren Phänomene mithilfe der zwischenmolekularen Kräfte. Überlappung von einfach besetzten Elektronenwolken. Einfach-, Doppel- und Dreifach-Bindungen; nicht bindende Elektronen; Elektronenpaarabstossungsmodell. Elektronegativität; polare Bindungen, Dipol-Moleküle. Van-der-Waals-, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen und Wasserstoffbrücken; Ion-Dipol-Wechselwirkungen. Ionenbindung Eigenschaften von Salzen Bildung von Ionen aus Atomen, Ionengitter, Gitterenergie, Löslichkeit, Hydratationsenthalpie, Sprödigkeit, Leitfähigkeit. Metallbindung Eigenschaften von Metallen Elektronengas, Atomrümpfe, Metallgitter Leitfähigkeit, Duktilität, Legierungen. Organische Chemie (Kohlenstoffverbindungen) Sie gewinnen einen ersten Einblick in die Vielfalt der Kohlenstoffchemie anhand einer Auswahl einfacher organischer Stoffe. Sie erkennen, dass Eigenschaften organischer Stoffe durch funktionelle Gruppen bestimmt werden. Fossile Rohstoffe, Treibhausgase und Nachhaltigkeit, Kohlenwasserstoff-Verbindungen, Nomenklatur; Alkane, Alkene, Alkine; Isomerie. Konzept der funktionellen Gruppe anhand einiger Beispiele. Einfacher Einblick in die Bedeutung des Phänomens Leben. Stöchiometrie Sie wenden das Stoffmengenkonzept der Chemie an. Die SI-Einheit des Mols, molare Masse, molares Volumen und Rechnungen damit.

5 Reaktionslehre Sie erkennen einfache qualitative kinetische und thermodynamische Zusammenhänge. Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von Zerteilungsgrad, Konzentration, Temperatur, Druck und Katalysator; Reaktionsenthalpie (z.b. einfache Verbrennungsreaktionen); Gleichgewichtsreaktionen, Verschiebung der Gleichgewichtslage Laborarbeit Sie erarbeiten und vertiefen Themen aus dem Unterricht beim praktischen Arbeiten und lernen dabei allgemeine Labormethoden kennen und Versuchsergebnisse interpretieren. Der verantwortungsvolle Umgang mit Chemikalien trägt zu den Erkenntnissen in Bezug auf Nachhaltigkeit bei. 3.2 Zyklus 2 (GYM3) Grobziele Inhalte Säuren und Basen: Protolysen Sie erkennen Säure-Base-Reaktionen als Transfer von Wasserstoffkationen. Sie berücksichtigen die Stärke von Säuren und Basen und Säure-Base-Gleichgewichte. Sie stellen Betrachtungen zum ph-wert an, arbeiten und rechnen damit. Sie wissen um die Bedeutung der Puffersysteme. Redox-Reaktionen Die Gymnasiastinnen und Gymnasiasten erkennen Redox-Reaktionen als Elektronenübertragung. Sie berücksichtigen die Stärken von Reduktions- und Oxidationsmitteln und Redox-Gleichgewichte. Säuren, Basen; saure und alkalische Lösungen; Neutralisation Säure-Base-Paare, -Reihe und -Gleichgewichte Autoprotolyse und Ionenprodukt des Wassers; einfachste ph-wert-rechnungen mit Konzentrationen starker Säuren und Basen Qualitative Betrachtung eines Puffersystems Blutpuffer, offenes System, Hydrogencarbonat-Puffer in Gewässern Redox-Reaktionen; Oxidationszahlen Redox-Reihe, Redox-Potenziale; elektrochemische Stromerzeugung; Elektrolyse, Elektrolyt, Elektroden Organische Chemie (Kohlenstoffverbindungen) Sie lernen weitere funktionelle Gruppen und deren Reaktionen kennen. Biochemie Sie erhalten einen Überblick über die Bedeutung biochemischer Stoffgruppen. Funktionelle Gruppen im Hinblick auf Naturstoffe; organische Redox-Reaktionen; Substitution, Addition; Kondensation; Polymerisation Stoffklassen der Biochemie; Grundlagen zu Proteinen, Fetten, einfachen Kohlenhydraten und DNS

6 Laborarbeit Sie erarbeiten und vertiefen Themen aus dem Unterricht beim praktischen Arbeiten und lernen dabei allgemeine Labormethoden kennen und Versuchsergebnisse interpretieren. Der verantwortungsvolle Umgang mit Chemikalien trägt zu den Erkenntnissen in Bezug auf Nachhaltigkeit bei. 4. Fachdidaktische Grundsätze Bildung im Chemieunterricht lebt aus dem Wechselspiel von gut zugänglichen, aber genau zu beobachtenden Phänomenen unserer sichtbaren stofflichen Welt mit abstrakten Modellüberlegungen in der Nanometerwelt. Für Gymnasiastinnen und Gymnasiasten ist eigenes Experimentieren im Chemieunterricht unerlässlich und oft mit einfachen Mitteln durchführbar. Das ermöglicht ihnen, selber Hypothesen zu bilden, sie mit weiteren Experimenten zu prüfen und so Wissenschaft zu betreiben. Viele Phänomene aus der Alltagswelt der Gymnasiastinnen und Gymnasiasten werden mit Modellen rationalisiert. So bekommen Modelle der Chemie einen hohen Erklärungswert für unsere stoffliche Welt und vermitteln den Gymnasiastinnen und Gymnasiasten darin Sicherheit. Komplexe physikalische Sachverhalte wie Energie, Boltzmann-Verteilung, Radioaktivität, Gasgesetze, Entropie, Potenzialbegriff etc. werden für den Chemieunterricht soweit nötig und vor allem qualitativ behandelt. Wichtige Themen werden mehrfach, in steigender Komplexität und in wechselnden Zusammenhängen berührt (Spiralprinzip). Dazu gehören auch historische Bezüge. Das Modelldenken mit sich entwickelnden Modellvorstellungen wird trainiert. Sprachliches Verständnis wird mit der Lektüre von Fachtexten geübt und die Ausdrucksfähigkeit bei der Darstellung komplexer Zusammenhänge erweitert. 5. Methoden- und Medienkompetenzen Für die quantitative Auswertung von Messergebnissen und die Visualisierung oder Simulation chemischer Strukturen und Prozesse wird mit geeigneten Computerprogrammen gearbeitet. Die Recherche von Stoffeigenschaften, Gefahren- und Sicherheitshinweisen, Reaktionsabläufen und wissenschafts- und kulturhistorischen Zusammenhängen lässt sich mit unterschiedlichen Quellen einüben. Die eigene Durchführung von Experimenten im Labor fördert praktische und manuelle Problemlösungsstrategien.

7 6. Bildung für eine nachhaltige Entwicklung Die Schülerinnen und Schüler erlangen fundierte chemische und naturwissenschaftliche Fachkenntnisse, die es ihnen ermöglichen, in unserer modernen und technologischen Gesellschaft Fragen aus Umwelt, Nachhaltigkeit, Gesundheit und Ernährung kompetent zu beurteilen und zu diskutieren. Die Schülerinnen und Schüler werden ermutigt, ihren Umgang mit Roh- und Werkstoffen kritisch zu hinterfragen. Sie erkennen durch ein besseres Verständnis der Prozesse bei der Gewinnung, Verarbeitung und Wiederverwertung dieser Stoffe die Notwendigkeit, mit ihnen ressourcenschonend und umweltgerecht umzugehen (Bsp. Abfalltrennung, Recycling, ). Die kritische Betrachtung des eigenen Energieverbrauchs und seine Auswirkungen fördert die gezielte Auseinandersetzung mit verschiedenen Energieträgern (Bsp. Vor- und Nachteile von alternativen Energieträgern gegenüber fossilen Energieträgern). Experimentieren ist ein methodisch wichtiges Element der naturwissenschaftlichen Wissensgewinnung. Stoffveränderungen, wie sie praktisch im Labor durchgeführt werden, sind heute Grundlagen für fast alle industriell hergestellten Produkte.