1 von 32 In der Sekundarstufe II kooperativ lernen organische Chemie im Rollenspiel, Brainstorming, Fishbowl und Julia Heinrichs, Universität Kassel; Prof. Dr. Kerstin Höner, Technische Universität Braunschweig Niveau: Sek. II Dauer: bis zu 12 Unterrichtsstunden (entsprechend 6 Doppelstunden) Bezug zu den KMK-Bildungsstandards Fachwissen: Reaktionsmechanismen der organischen Chemie (radikalische Substitution, nucleophile Substitution, elektrophile Addition, Kondensation und Eliminierung), die Begriffe Nucleophil, Elektrophil und Radikal. Erkenntnisgewinnung: Modelle einführen und anwenden und die Bedeutung chemischer Erkenntnisprozesse erkennen, hier insbesondere Experimente durchführen, beobachten und aus Messwerten Schlussfolgerungen ziehen. Kommunikation: In den ausgearbeiteten Stunden lernen die Schülerinnen und Schüler, mechanistische Darstellungsweisen (Formeln, Reaktionsgleichungen) zu versprachlichen, einen Text in Bezug auf beschriebene Reaktionen zu analysieren und diese Aussagen in Form von Reaktionsgleichungen wiederzugeben. Zudem kommunizieren die Schülerinnen und Schüler aufgrund der gewählten kooperativen Methoden über chemische Sachverhalte und lernen, diese in eigenen Worten und im gegenseitigen Austausch zu verbalisieren. Bewertung: Relexion über die Erarbeitung. Diskussion über die Inhalte sowie über die Arbeitsweise innerhalb der Gruppen. Der Beitrag enthält Materialien für: ü Offene Unterrichtsformen ü Schülerversuche ü Wiederholungsstunden Hinweise zur Didaktik und Methodik ü Diskussionen Dieser Beitrag enthält Vorschläge für Unterrichtsstunden zur Chemie im Jahrgang 12, in denen vorrangig kooperativ gearbeitet wird. Da rein kooperatives Arbeiten für Schülerinnen und Schüler oftmals demotivierend wirkt, beschreibt dieser Beitrag einzelne Unterrichtsstunden und keinen zusammenhängenden thematischen Block. Dadurch können diese Unterrichtsstunden je nach Vorlieben und Bedürfnissen der Lerngruppe mit eher lehrerzentrierten Einheiten lexibel verknüpft werden oder einzeln zur Wiederholung oder Vertiefung eingesetzt werden. Dadurch wird gewährleistet, dass Sie als Lehrende/-r die Möglichkeit haben, besonders interessante Ansätze aus einem breiten Methodenrepertoire auszuwählen, ohne die ganze Einheit übernehmen zu müssen. Bei den vorgeschlagenen Methoden handelt es sich um ein Rollenspiel, ein Experiment mit fest verteilten Schülerrollen, ein ergebnisorientiertes Brainstorming, ein Fishbowl, sowie ein. Die vorgeschlagenen Methoden werden im Erläuterungen- und Lösungsteil (ab Seite 22) kurz vorgestellt und dann auf die konkrete chemische Vermittlungssituation bezogen. Außerdem wurde bei der Erarbeitung der Versuche darauf geachtet, Brom durch Winkler sche Lösung zu ersetzen, da elementares Brom nicht immer vorhanden ist. Im Weiteren werden die einzelnen Stunden sowie ein möglicher Unterrichtsverlauf kurz beschrieben (UG = Unterrichtsgespräch):
4 von 32 M 4: Kunststoffe und organische Chemie? Methode: Fishbowl, Zeitbedarf: abhängig von der Intensität der Diskussion und des Themenumfangs: ca. 45 90 Minuten Ziel dieser Stunde ist es, den Schülerinnen und Schülern einen Überblick über den Zusammenhang von organischen Reaktionsmechanismen und Kunststoffen zu liefern und im Anschluss daran im Sinne der Ausbildung von Bewertungskompetenz eine Diskussion über die Vor- und Nachteile von Kunststoffen anzuschließen. Phase Inhalt Sozialform Einstieg Erarbeitung I Erarbeitung II Sicherung I Erklärung der Methode Fishbowl ; Gruppeneinteilung, Zuordnen der Mechanismen und Erteilen der Arbeitsaufträge Die Gruppen arbeiten die Texte durch und bestimmen zunächst 2 Sprecher pro Gruppe. Die Gruppensprecher treffen sich im Fishbowl und diskutieren ihre Texte. Wichtige Diskussionsergebnisse werden auf Folie festgehalten, um wieder verwendet werden zu können. Medien UG Gruppenarbeit Gruppenarbeit M 5: Reaktionsmechanismen der organischen Chemie als Methode:, Zeitbedarf: ca. 45 Minuten UG Medien Das Hauptanliegen dieser Stunde ist es, den Schülerinnen und Schülern spielerisch die wichtigsten Unterschiede der einzelnen Mechanismen zu verdeutlichen. Dieses kann der Wiederholung und Festigung, zum Beispiel im Rahmen einer Klausurvorbereitung, dienen. Phase Inhalt Sozialform Einstieg Erklärung der Methode UG Erarbeitung I Sicherung I Variante 1: Durchführung des s in 2er-Gruppen, Ergebnissicherung per ergebnisorientiertem Brainstorming mit anschließender Diskussion an der Tafel. Variante 2: wird an der Tafel verteilt, die Schülerinnen und Schüler kommen nach vorne und decken die Karten nacheinander auf, bis alle Paare gefunden wurden. Die Ergebnisse werden mit der gesamten Klasse diskutiert. Variante 3: Die Schülerinnen und Schüler gestalten selbst ein zum Thema Reaktionsmechanismen. (zeitintensiv!) Die Kartenpaare werden in den Aufzeichnungen der Schülerinnen und Schüler notiert. Gruppenarbeit UG Folie Medien Tafel, Tafel, Literatur Auf die folgenden zwei Methodenlexika beziehen sich u. a. auch die konkreten Angaben, die jeweils zu den Materialien M 1, M 2 etc. aufgelistet sind: HUGENSCHMIDT, Bettina; TECHNAU, Anne (2008): Methoden schnell zur Hand. 66 schüler- und handlungsorientierte Unterrichtsmethoden. 1. Aulage. Ernst Klett Schulbuchverlage: Leipzig.
6 von 32 Materialübersicht V = Vorbereitungszeit SV = Schülerversuch AB = Arbeitsblatt mit Aufgaben D = Durchführungszeit LV = Lehrerversuch M 1 LV Und nun bist du ein Radikal! Radikalische Bromierung als Rollenspiel V: 15 min D: 10 min AB V: 20 min D: 10 15 min r Natriumbromat, r Natriumbromid r konz. Schwefelsäure r n-hexan,,, r Wasser dest. r 1 Erlenmeyerkolben mit Schliff (1000 ml) r 1 Glasstopfen r 1 Scheidetrichter (50 ml) r 1 Petrischale r 1 Reagenzglas r 1 Reagenzglasständer r 1 Uhrglas r Indikatorpapier r Overheadprojektor r Aluminiumfolie M 2 SV in 3er- Gruppen Die Clock-Reaktion ein Experiment mit festen Rollen V: 15 min D: 10 min r 5 ml 2-Chlor-2-Methylpropan r wasserfreies Aceton, r Natriumhydroxid r Indikatorlösung Bromthymolblau (0,05 %) r Bürette (25 oder 50 ml) r Messpipetten (10 und 20 ml) r Bechergläser (50 oder 100 ml) r Glasstäbe r Messkolben (250 ml) r Stoppuhr Anm.: Die Anzahl an Glasstäben und Bechergläsern hängt von der Anzahl der Versuchsdurchführungen ab. M 3 SV S N 1 oder S N 2? im Brainstorming zum Ergebnis V: 10 min D: 15 min r 1-Brombutan,, r 2-Brombutan r 2-Brom-2-methylpropan r Wässrige Silbernitratlösung (c = 0,1 mol/l),, r Reagenzgläser r Tropfpipetten r Reagenzglasständer AB Brainstorming S N 1 oder S N 2? V: 5 min D: 30 45 min (Dauer abhängig von der Intensität der Auswertung) M 4 AB Kunststoffe ein Überblick mit der Fishbowl-Methode V: 5 10 min D: 35 40 min M 5 AB Reaktionsmechanismen der organischen Chemie als V: 5 min D: 35 min Die Erläuterungen und Lösungen inden Sie ab Seite 22.
12 von 32 zu M 2 Rollenkarten zur Clock-Reaktion Experimentator/-in I Ihre Aufgabe ist es, das Experiment vorzubereiten, also die Lösung herzustellen, in welche die 2-Chlor-2-Methylpropan Stammlösung gegeben wird. Nach dem ersten Durchgang wird die Menge von Aceton variiert, auch hierfür sind Sie verantwortlich. Klärt im Treffen der Funktionsgruppen folgende Fragen: Habe ich alles verstanden? Worauf muss ich achten? Was muss ich wann tun? Was erwarte ich? Experimentator/-in II Ihre Aufgabe ist es, das Experiment durchzuführen, also die 2-Chlor-2-Methylpropan-Stammlösung zu der Lösung im Becherglas zu geben. Nach dem ersten Durchgang wird die Menge von 2-Chlor-2-Methylpropan-Stammlösung variiert, auch hierfür sind Sie verantwortlich. Klärt im Treffen der Funktionsgruppen folgende Fragen: Habe ich alles verstanden? Worauf muss ich achten? Was muss ich wann tun? Was erwarte ich? 1 2 Zeitnehmer/-in Ihre Aufgabe ist es, während des Experiments die Zeit bis zur Gelbfärbung der Lösung zu stoppen und diese in die Tabelle einzutragen. Beachten Sie, dass das Experiment öfter durchgeführt wird und dass hierbei die Volumina von 2-Chlor- 2-Methylpropan-Stammlösung und Aceton verändert werden. Seien Sie also wachsam, denn die Farbänderung kann schneller eintreten als gedacht! Klärt im Treffen der Funktionsgruppen folgende Fragen: Habe ich alles verstanden? Worauf muss ich achten? Was muss ich wann tun? Was erwarte ich?
15 von 32 M 4 Kunststoffe ein Überblick mit der Fishbowl-Methode Wussten Sie, dass Kunststoffe durch organische Reaktionsmechanismen gebildet werden? Doch welche sind das und wie laufen sie ab? Mithilfe der Fishbowl-Methode erhalten Sie einen umfassenden Überblick. So funktioniert die Fishbowl-Methode Teilen Sie sich in vier Gruppen auf. Jede Gruppe erhält einen anderen Informationstext zum Thema Kunststoffe. Wählen Sie einen Gruppensprecher aus, der das Thema Ihrer Gruppe im Fishbowl vertreten möchte. Lesen Sie den Informationstext durch und markieren Sie sich wichtige Inhalte. Bearbeiten Sie außerdem die zugehörigen Aufgaben. Es werden zwei Stuhlkreise gebildet: im Innenkreis stehen 7 Stühle, die restlichen Stühle werden in den Außenkreis gestellt. Im Innenkreis inden sich jeweils der Gruppensprecher der vier Gruppen sowie der Moderator des Fishbowl. Zwei Plätze bleiben leer, damit Schüler aus dem Außenkreis die Möglichkeit haben, sich an der Diskussion zu beteiligen Im Innenkreis werden die Arbeitsergebnisse diskutiert, die Schülerinnen und Schüler im Außenkreis sehen zu. Möchten sie sich beteiligen, müssen sie einen freien Platz im Innenkreis ergattern. Aufbau der Fishbowl-Methode Thinkstock / istockphoto
21 von 32 M 5 Reaktionsmechanismen der organischen Chemie als Unten sehen Sie Karten abgebildet, mit denen Sie eine Runde Chemie- spielen können. Schneiden Sie die Karten aus und ermitteln Sie die zusammengehörenden Paare. Notieren Sie sich die gefundenen Zusammenstellungen! Tipp: Ein Paar besteht hierbei nicht, wie beim klassischen, aus denselben Abbildungen! Suchen Sie sinnvolle Zusammenhänge!
22 von 32 Erläuterungen und Lösungen Erläuterung (M 1, Methode: Rollenspiel) Allgemeine Durchführung eines Rollenspiels Zunächst indet eine Einführung in das Thema statt. Sie müssen die Situation präzise beschreiben oder das Experiment für das Nachspielen demonstrieren, damit die Schülerinnen und Schüler schnell in das Rollenspiel einsteigen können. Anschließend werden die zu vergebenden Rollen klar deiniert und mit Teilnehmern besetzt. Diese werden von nun an nur noch mit ihrem Akteursnamen angesprochen, um sich mit der Rolle besser identiizieren zu können. Im vorliegenden Beispiel sind das z. B.: Alkanradikal, Wasserstoffradikal usw. Das Spiel selbst wird folgendermaßen gespielt: Die Rollen sind klar deiniert und der Ablauf z. B. durch die gezeigte Reaktion vorgegeben. Die Schüler müssen nun ermitteln, wie es sich mit den beteiligten Edukten während der Reaktion verhält und welche Produkte entstehen. Während der Durchführung sollten Sie gezielte Arbeitsaufträge an die Beobachter formulieren. Achten Sie dabei jedoch auf unterschiedliche Aufgabenverteilung. Beim vorgestellten Rollenspiel sind Mimik und Gestik der Akteure nicht so entscheidend wie bei Rollenspielen, die aus geisteswissenschaftlichen Fächern bekannt sind. Die Spielphase sollte von Ihnen eingeleitet werden, indem Sie das Startsignal für den Beginn des Rollenspiels geben. Bei Eskalationen, Problemen im Verlauf des Spiels oder Unstimmigkeiten innerhalb der Gruppe sollten Sie beschwichtigend eingreifen. Wird wie im vorliegenden Fall durch ein Rollenspiel ein Mechanismus erarbeitet, übernehmen Sie als Lehrkraft die Führung im Bereich der Problemlösung. Sie moderieren den Verlauf des Rollenspiels, wenn das Spiel stockt. Die Auswertung ist eine wichtige Phase des Rollenspiels. Zu Beginn der Auswertungsphase werden die Protagonisten und die Beobachter nach ihren Gefühlen und Einstellungen gegenüber den Teilnehmern befragt. Anschließend indet eine genaue Analyse der Gefühle und Reaktionen statt. In diesem Teil der Auswertung soll deutlich werden, wie andere Menschen in ähnlichen Situationen handeln. Abschließend können die wichtigsten Erfahrungen schriftlich ixiert werden. Außerdem kann festgehalten werden, was die Schülerinnen und Schüler aus der Durchführung des Rollenspiels gelernt haben. Zeitbedarf Abhängig von der Art des Rollenspiels ist die Zeit, die für die Durchführung eingeplant werden sollte. Wird eine Szene dargestellt, so können 10 15 Minuten für das eigentliche Rollenspiel gerechnet werden. Für die Nachbereitung sollten dann etwa noch 30 Minuten eingeplant werden. Wird das Rollenspiel wie im vorliegenden Beispiel für die Erarbeitung eines Mechanismus genutzt, so sollten für das Rollenspiel inklusive Auswertung mindestens eine bis anderthalb Schulstunden gerechnet werden. Vorteile eines Rollenspiels Mehrere Teilnehmer können aktiviert werden, da Rollenspiele meistens mehr Personen aktiv einbeziehen, als dies im fragend-entwickelnden Unterricht geschieht. Vorgänge, die sich der direkten Beobachtung entziehen, können visualisiert werden. Neue Verhaltensweisen können mit Rollenspielen einstudiert werden und dadurch den Bereich der Sozialkompetenz verbessern. Ein Rollenspiel kann jedoch genauso eröffnend oder abschließend wirken und somit zu Beginn oder an das Ende einer Einheit gesetzt werden. Die Teilnehmer eines Rollenspiels erschließen sich selbiges erlebnisorientiert, also auf einer inhaltlichen und einer sinnesphysiologischen Ebene. Durch Reden