Didaktik der Chemie / Universität Bayreuth

Stand: 24.09.19, Seiten 3.47-3.49


3.6 Basiskonzepte


Basiskonzepte sind keine Anordnungsprinzipien. Ihre Inhalte kommen verteilt in mehreren Lehrgängen vor. Ihre Leistung wird sein, dass sie trotzdem und besonders geeignet sind, Zusammenhänge herzustellen und aufzuzeigen.


Strukturierte Vernetzung aufeinander bezogener (naturwissenschaftlicher) Begriffe, Theorien und erklärender Modellvorstellungen, die sich aus der Systematik eines Faches zur Beschreibung elementarer Prozesse und Phänomene historisch als relevant herausgebildet haben.

Wer mit der Definition wenig anfangen kann:

  • Ist Ihnen nicht gelegentlich als Schüler schon aufgefallen, dass es Gemeinsamkeiten zwischen verschiedenen "Kapiteln" der Chemie gibt? Abgeben-Aufnehmen von Wasserstoffkationen, Elektronen, Energie, Atomgruppen?

  • Hätten Sie sich nicht gewünscht, es gäbe in der Chemie "Super-Regeln", damit man noch weniger auswendig lernen müsste, sondern sich mehr herleiten könnte?

Dann waren Sie kurz davor, die Basiskonzepte zu entdecken. Dem bayerischen Lehrplan für Gymnasien liegen schon seit Ihrer Schulzeit folgende Basiskonzepte zugrunde:

  1. Stoff-Teilchen-Konzept; Stoffe sind aus Teilchen aufgebaut. Es gibt unterschiedliche Teilchen: geladen, ungeladen, einfache (Atome) und zusammengesetzte (Moleküle). Für jeden Reinstoff ist seine Teilchen-Art typisch. Material.
    Bsp. 1: Die Kupfersulfat-Teilchen (mit ihrem Kristallwasser) finden sich aus der Lösung immer zu Kristallen der gleichen geometrischen Form zusammen.

  2. Struktur-Eigenschafts-Konzept; aus der Struktur der Materie ergeben sich ihre Eigenschaften. Dies gilt für beide Erkenntnis-Ebenen der Chemie: Stoff- und Teilchenebene. Zur Erklärung muss man meistens die Ebene wechseln (Metall-Gitter führt zu Duktilität, Ionen-Gitter zu Sprödigkeit). Material.
    Bsp. 2: Der stark polare Bau der Wasser-Moleküle führt auf Stoffebene zum relativ hohen Siedepunkt von Wasser.

  3. Donor-Akzeptor-Konzept; die Stoffklassen Säuren und Basen lassen sich mit Wasserstoffionen-Austausch, Reduktions- und Oxidationsmittel mit Elektronen-Austausch, die meisten Reaktionen mit Atomgruppen-Austausch beschreiben.
    Bsp. 3: Bei der elektrophilen Substitution an Benzen wird ein Wasserstoff-Ligand gegen eine Nitro-Gruppe ausgetauscht.

  4. Energie-Austausch; Wärme wird bei manchen chemischen Reaktionen frei, bei manchen benötigt. Reaktionen lassen sich durch Energiezufuhr oder -abfuhr beeinflussen. Material.
    Bsp. 4: Durch Kühlen kann die Ausbeute an Ammoniak bei der Synthese aus den Elementen gesteigert werden (Hinweis: nicht so bei der katalysierten Reaktion! Warum?).

  5. Gleichgewichts-Konzept; bei chemischen Reaktionen stellt sich im abgeschlossenen System ein Gleichgewicht zwischen einer Hin- und einer Rückreaktion ein. Die Gleichgewichtslage kann durch die Wahl äußerer Bedingungen beeinflusst werden.
    Bsp. 5: Entfernt man Ammoniak aus dem Reaktionsgefäß, wird aus den Elementen mehr nachgebildet. Gibt man stattdessen mehr Ammoniak hinzu, zerfällt er wieder in die Elemente.

In der bayerischen Realschule fehlt das Gleichgewichts-Konzept.

Basiskonzepte haben den praktischen Vorteil, dass sie allgemein anerkannt sind, in der Didaktik wie in der Wissenschaft. Innerhalb der einzelnen Basiskonzepte lassen sich besonders wichtige "Schlüsselbegriffe" definieren. Für letztere findet man den Vorteil nicht: jeder Chemiker, den man fragt, ist sich ganz sicher, zu einem gegebenen Thema "die" 10 Schlüsselbegriffe formulieren zu können. Leider formuliert der nächste Chemiker 10 andere. Ob ein Begriff ein Schlüsselbegriff ist oder nicht, darüber gehen die Meinungen sehr stark auseinander. Es sind einseitige bis mehrseitige Listen mit Schlüsselbegriffen zur Chemie am Gymnasium bekannt, was ihren Einsatzzweck stark einschränkt.

Vorteile:

  • Die Schlüsselbegriffe können früh zur Erklärung der Lebenswelt beitragen.

  • Trägt zu fächerübergreifenden Einsichten bei.

Nachteile:

  • Die Bedeutung einzelner Begriffe aus fachlichen Listen von Schlüsselbegriffen sind häufig umstritten.
  • Werden Basiskonzepte zu früh verfolgt:
    • Die fundamentalen Schlüsselbegriffe werden fertig vorgegeben, sie sind Ergebnisse langer Erkenntniswege des Lehrenden, nicht der Lernenden, wirken für diese also "fremd", wenig überzeugend oder hilfreich, und werden nicht übernommen.
      „Die Schüler lernen, Fragen, die sie noch gar nicht gestellt haben, ... vorschnell mit wenigen fertigen Fundamentalsätzen zu beantworten. Sie glauben, etwas zu wissen, und wissen doch nichts;...“ nach Hans Glöckel.

    • Schlüsselbegriffe werden (auswendig) gelernt und nicht verinnerlicht (etwa zu einem erworbenen Weltbild).

Erfolgreiche Anwendung:

  • realer Einsatz: Grundschule (Primarbereich) bis Mittelstufe (Sek I); in den USA breit.
  • eigentlicher Soll-Einsatz: Mittel- bis Oberstufe (Sek I-II) als fachübergreifende Zusammenschau, nachdem Kenntnisse vorhanden sind, die verbunden werden können.

Eine Zusammenfassung finden Sie in diesem Material.


Zur eigenen Kontrolle:

  1. II: Geben Sie an, welche Basiskonzepte Ihrer Meinung nach mit einer UE "Synthese eines Dipeptids" verfolgt werden können.

  2. III: Ordnen Sie die Basiskonzepte in eine Reihenfolge, in der Sie sie vom Anfangsunterricht ausgehend erwarten würden. Verwenden Sie dafür Ihre Erfahrungen mit dem Fach Chemie aus der Schulzeit.

  3. I: Beschreiben Sie am Beispiel der Reaktion von Natronlauge mit Salzsäure das Gleichgewichts-Konzept.

Hinweise zur Lösung.


    E-Mail an: Walter.Wagner ät uni-bayreuth.de