Physikalische Trennverfahren als experimentelles Gruppenpuzzle im Chemie-Unterricht: Chromatographie, Destillation und Extraktion

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1 Naturwissenschaft Bernd Stange Physikalische Trennverfahren als experimentelles Gruppenpuzzle im Chemie-Unterricht: Chromatographie, Destillation und Extraktion Examensarbeit

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3 Physikalische Trennverfahren als experimentelles Gruppenpuzzle im Chemie-Unterricht: Chromatographie, Destillation und Extraktion ORIGINALTITEL: Experimentelle Vertiefung physikalischer Trennverfahren in Form eines Gruppenpuzzles im Chemie-Unterricht der Eingangsklasse des Technischen Gymnasiums Eingereicht im Jahre 2007 als Seminararbeit zum Zweiten Staatsexamen für das höhere Lehramt an beruflichen Schulen beim Landeslehrerprüfungsamt, Außenstelle beim Oberschulamt Stuttgart.

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5 Denn sehr wahr ist das bekannte Wort: Wer andere lehrt, unterrichtet sich selbst: nicht nur, weil er durch Wiederholung das Aufgefasste in sich befestigt, sondern auch Gelegenheit erlangt, tiefer in die Dinge einzudringen. JOHANN AMOS COMENIUS ( )

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7 INHALTSVERZEICHNIS Verzeichnis der Abbildungen Verzeichnis der Tabellen Quellenangaben Abstract IX XIII XV XXI 1. Einleitung Notwendigkeit eines Paradigmenwechsels im Unterrichtsverständnis Kooperatives Lernen als Konsequenz Kooperatives Lernen versus Gruppenarbeit Gruppenpuzzle nach ARONSON Wirksamkeit des Gruppenpuzzles 9 2. Durchführung des Projektes Hintergrund und Rahmenbedingungen Begründung der Themenwahl Kurze fachwissenschaftliche Darstellung Chromatographie Destillation Extraktion Anthropogene und soziokulturelle Rahmenbedingungen der Lerngruppe Organisatorische Rahmenbedingungen des Unterrichts Didaktische Analyse Einbettung des Projektes in die Lehrplaneinheit Stoffauswahl und didaktische Reduktion Lernziele Methodisch-mediale Analyse Begründung der Methode Unterrichtsmedien 23

8 VI Inhaltsverzeichnis 2.2. Unterrichtspraktische Umsetzung Hinleitung zum Projektthema Organisation des experimentellen Gruppenpuzzles Gruppenbildung Die Arbeit in den Gruppen Die Arbeit in den Expertengruppen Die Arbeit in den Stammgruppen Die Atmosphäre während des Projektes Bewertung, Evaluation und Feedback Teamwork und Engagement in den Gruppen Versuchsprotokoll Schriftliche Wiederholungsarbeit ( Kurztest ) Gesamtbewertung Feedback durch die SchülerInnen Reflexion der Rolle und Aufgaben als Lehrer Zusammenfassung und Fazit Anhang Lehr- und Lernmaterialien Arbeitsblätter Einführung und allgemeine Informationen Chromatographie Destillation Extraktion Weitere Lehr- und Lernmaterialien Dokumentation des Projektes Äußere Rahmenbedingungen Der Projektsaal Die Versuchsaufbauten Lehr- und Lernmaterialien der Expertengruppen Chromatographie Destillation Extraktion 72

9 Inhaltsverzeichnis VII Ergebnisse der SchülerInnen Chromatographie Extraktion Impressionen von der Projektarbeit Bewertung, Evaluation und Feedback Ergebnisse der Projektbewertungen Ergebnisse der Schriftlichen Wiederholungsarbeit ( Kurztest ) Statistische Analyse der Schriftlichen Wiederholungsarbeit ( Kurztest ) Expertengruppenanalyse Stammgruppenanalyse Feedback durch die SchülerInnen Allgemeine Fragen Fragen zur Arbeit in den Expertengruppen bzw. als ExpertIn Fragen zur Arbeit in den Stammgruppen Allgemeine Fragen zum Gruppenpuzzle und anderen Unterrichtsformen Epilog 90 Danksagungen Kontakt: b_stange@gmx.de

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11 VERZEICHNIS DER ABBILDUNGEN Abb. 1.1.: Die fünf Basiselemente kooperativen Lernens Abb. 1.2.: Schematische Darstellung des Gruppenpuzzles Abb. 1.3.: Teilstudien von GriPS II Abb. 2.1.: Schulische Vorbildung der Klasse E2 Abb. 2.2.: Graphische Darstellung der Ergebnisse der ersten Klassenarbeit vom 26. Oktober 2006 Abb. 2.3.: Ganzheitlich-integrative Handlungsfähigkeit Abb. 2.4.: Einteilung physikalischer Trennverfahren in mechanische und physikalische Methoden mit Beispielen Abb. 2.5.: Synoptischer Stundenverlauf für den 1. Termin (Planung für die Expertengruppen) Abb. 2.6.: Synoptischer Stundenverlauf für den 2. Bis 4. Termin (Planung für die Stammpen) Abb. 2.7.: Beispiel für die Zusammensetzung von Stamm- und Expertengruppen Abb. 2.8.: Gewichtung der Schülerleistungen im Projekt Abb. 4.1.: AB Einführung in das Gruppenpuzzle und allgemeine Informationen Abb. 4.2.: Gruppeneinteilung Abb. 4.3.: Aufbau eines Versuchsprotokolls Abb. 4.4.: AB Grundlagen der Chromatographie Abb. 4.5.: AB Papier- und Dünnschichtchromatographie Abb. 4.6.: AB Funktionsweise eines Ionenaustauschers Abb. 4.7.: AB Glossar zur Chromatographie Abb. 4.8.: AB Aufgaben zur Chromatographie Abb. 4.9.: AB Laufzettel zur Chromatographie Abb : AB Grundlagen der Destillation Abb : AB Fraktionierende Destillation und Vakuumdestillation Abb : AB Glossar zur Destillation Abb : AB Aufgaben zur Destillation Abb : AB Laufzettel zur Destillation Abb : AB Grundlagen der Extraktion Abb : AB Flüssig-flüssig- und Feststoffextraktion Abb : AB Glossar zur Extraktion Abb : AB Aufgaben zur Extraktion