Didaktik der Chemie / Universität Bayreuth

Stand: 24.09.19


4.4.01 Weniger strukturierte Begriffe im Zusammenhang mit Unterrichtsmethoden
Hinweise zu Lösungen für die Selbstkontrollen


  1. a. I: Beschreiben Sie den strukturorientierten Ansatz.
    Hier steht der Begriff Struktur vor allem für das Verständnis von Chemie im Vordergrund. Dabei werden die Eigenschaften der Stoffe durch die Struktur von Teilchenverbänden bestimmt. Reaktionen werden als strukturelle Umordnungen von Teilchenverbänden angesehen. Ein wichtiger Teilbereich ist der submikroskopische Stoffaufbau. Beispiele hierfür sind Metallgitter (eine Teilchensorte) oder auch Salzgitter (zwei Teilchensorten). In der Praxis ist es sehr hilfreich, Lernende selbst Modelle (Gitter, Moleküle) mit Materialien aus dem Alltagsgebrauch (Knetmasse, Streichhölzer, Wattekugeln, etc.) bauen zu lassen. Dieser Ansatz bietet die Vorteile, dass typische Schwierigkeiten des Anfangsunterrichts umgangen werden können, bedeutende neue Gesichtspunkte in den Vordergrund gerückt werden, wie zum Beispiel die Struktur der Materie und Kräfte zwischen den Teilchen, oder auch mehr Arbeit an den Modellen erfolgt. Nachteilig ist, dass Lernende hierfür ein hohes Abstraktionsniveau benötigen und daher die Übertragbarkeit auf Haupt- und Realschule sehr fraglich ist.

    b. II: Vergleichen Sie seine vermuteten Leistungen mit denen des Unterrichts, den Sie genossen haben. Hätten Sie lieber strukturorientierten Unterricht genossen?
    Oft werden in der Praxis zu diesem Thema vermehrt Abbildungen oder höchstens ein bereits gebautes Modell aus der Stoffsammlung eingesetzt. Als Lernender hätte man wohl lieber auch mal so ein Modell selber gebaut, da man sich dadurch verstärkt mit dem Inhalt auseinandersetzt und durch die Tätigkeit mit den Händen motivierter an den doch auf den ersten Blick sehr trocken erscheinenden Sachverhalt herangeht. Ein selbst gebautes Modell zu einem Natriumchlorid-Gitter umgeht ganz klar die Lernschwierigkeit, die die Formel NaCl suggeriert, nämlich, dass es sich um NaCl-Teilchen (Moleküle?) anstatt eines Gitters aus Ionen handelt. Hat man einmal so ein Gitter selbst erstellt, wird diese Fehlvorstellung beim Lernenden nicht entstehen oder bei abgebaut werden. Durch den praktischen Umgang mit dem Thema wird die Struktur, das Gitter an sich, in den Vordergrund gestellt und auch die Kräfte zwischen den Teilchen können anhand des Modells gut verdeutlicht werden. Diese Vorteile kann ein Unterricht, der anhand von Bildern und Formeln an der Tafel erfolgt, nicht bieten. Daher werden die meisten damit antworten, dass sie strukturorientierten Unterricht bevorzugt hätten.
     

  2. III: Beschreiben Sie eine fiktive forschend-strukturorientierte UM (eventuell nachdem Sie das Kapitel "forschende UM" behandelt oder kurz hineingeguckt haben).
    Zum Beispiel diese Idee:
    Problemstellung: Der Lehrende bringt Fruchtgummis verschiedener Farbe, Größe und Form mit. Lernende erhalten den Auftrag, die Süßigkeiten zu ordnen.
    Lösung: Jede Gruppe diskutiert über verschiedene Arten, die Süßigkeiten anzuordnen. Dabei können sie verschiedene Kriterien berücksichtigen, verschiedene Gemeinsamkeiten herausarbeiten und auch verschiedene Gemeinsamkeiten (z.B. Farbe und Größe) miteinander ins Verhältnis setzen. Die Gruppe muss sich dabei innerhalb der Diskussion auf eine Möglichkeit einigen. Es kann dann festgestellt werden, dass die Gruppen unterschiedliche Ansätze realisieren.
    Abstraktion: Jede Gruppe stellt den anderen Gruppen ihre Lösung vor und soll dabei begründen, warum sie so vorgegangen ist, nach welchen Kriterien sie ausgewählt hat und warum sie zum Beispiel bestimmte Ansätze nicht weiter verfolgt haben. Der Lehrende zieht nun Parallelen zum PSE. Lernende sollten durch das Sortieren der Fruchtgummis besser nachvollziehen können, vor welchen Problemen die damaligen Forscher standen, als sie die Elemente in Form des Periodensystems ordneten. Sie hatten viele verschiedene einzelne Stoffe, die zum Teil ähnliche Eigenschaften besaßen.
    Sicherung: Die Lernenden erhalten Daten zu verschiedenen Elementen. Sie sollen die Elemente im Periodensystem suchen und herausfinden, warum zum Beispiel zwei Elemente benachbart in einer Periode oder Gruppe stehen, also welche Kriterien dafür wohl ausschlaggebend waren.
     

  3. II: Zeigen Sie, wie Sie Strukturorientierung in Form eines Projektes verwirklichen könnten (eventuell nachdem Sie das Kapitel "Projekt" behandelt oder kurz hineingeguckt haben).
    Initiative: In der Umgebung der Schule wurde eine Biogasanlage gebaut. Lernende interessieren sich für das in der Anlage entstehende Gas, das zum Heizen verwendet wird und wollen wissen, wie dieses heißt und wie es aufgebaut ist.
    Skizze: Nach der Diskussion mit der Lehrkraft werden für das Projekt 3-4 Unterrichtsstunden zur Verfügung gestellt. Ihre Lernenden haben bereits im Unterricht die Ermittlung der Verhältnisformel durch quantitative Analyse der Verbrennungsprodukte und die Molmassen-Bestimmung durch Feststellung der Gasdichte behandelt und wollen durch diesen experimentellen Weg die Verhältnisformel und letztendlich die Molekülformel des Biogases bestimmen. Danach wollen sie sich mit Hilfe der Molekülformel mögliche Strukturen überlegen und diese in Form eines Modells aus Watte-/Styroporkugeln und Stäbchen darstellen.
    Plan: Die Klasse teilt sich in 4 Gruppen auf. Davon sollen zwei Gruppen die quantitative Analyse der Verbrennungsprodukte durchführen und zwei Gruppen die Molmassen ermitteln. Es werden immer zwei arbeitsgleiche Gruppen gebildet, damit am Ende Mittelwerte erstellt werden können und dass so auch noch eine Kontrollgruppe vorhanden ist. Danach soll jede Gruppe für sich anhand der erhaltenen Daten die Verhältnisformel und durch die Molmassen die Molekülformel berechnen. Anschließend sollen sich die einzelnen Gruppen denkbare molekulare Strukturen überlegen und diese in Form eines selbst gebauten Kugel-Stäbchen-Modells visualisieren.
    Durchführung: Gruppe 1 und 2 ermitteln als Verhältnisformel n(C):n(H) = 1:4, also CH4. Gruppen 3 und 4 erhalten als Molmasse etwa (Rundungs-/Messfehler, etc.) um die 16 g/mol. Alle Gruppen kommen daher auf das Ergebnis, dass die Molekülformel CH4 sein muss. Innerhalb der Gruppen werden verschiedene Modelle gebaut (quadratisch-planare und tetraedrische Strukturen, aber auch Pyramiden).
    Abschluss: Die Gruppen stellen sich gegenseitig ihre Ergebnisse vor und diskutieren darüber. Im Anschluss wird eine Ausstellung dazu im Schulhaus gemacht.
     

  4. II: Identifizieren Sie im folgenden Text methodische Verfahrensweisen:
    Referendar Heinrich Wusel plant seine Prüfungs-Lehrprobe zum Thema "Salze". Er will es natürlich sehr gut machen und sich vor allem an den Lehrplan halten - sonst hat er sowieso verloren. Zuerst möchte er seinen Schülern folgende Salze aus dem Haushalt zur Verfügung stellen und einfach nur beobachten, was sie damit machen: NaCl, NaHCO3 und NH4HCO3. Dann plant er zu zeigen, wie ein Profi-Chemiker mit einem neuen Stoff verfährt und möchte am Beispiel Kochsalz Ionen-Nachweise zeigen. Daraus und aus einigen physikalischen und chemischen Eigenschaften, die er auflistet und teilweise demonstriert, will er anschließend Hinweise zur Struktur von Kochsalz ableiten. Am besten sollten seine Schüler danach aus Wattekugeln und Zahnstochern ein Modell für Kochsalz so bauen, wie sie die Struktur bisher verstanden haben.
    Alltags-Orientierung. Bei den Salzen aus dem Haushalt handelt es sich um Lebensmittel, also „Alltagschemikalien“, die wir in uns aufnehmen.
    Handlungs-Orientierung. Lernende erhalten Salze aus dem Alltag zum untersuchen. Außerdem bauen sie ein Modell für Kochsalz aus Wattekugeln und Zahnstochern.
    Lehrziel-Orientierung. Heinrich Wusel hat sich nach dem Lehrplan gerichtet.
    Spiel-Orientierung. Als spielerisch kann höchstens die Untersuchung der Salze angesehen werden, da kein genauer Arbeitsauftrag durch den Lehrenden gegeben wird. Dadurch wird zunächst auch kein bestimmter Zweck bei der Durchführung verfolgt. Nicht spielerisch orientiert ist das Bauen des Modells mit Hilfe von Wattekugeln und Zahnstochern. Dies liegt daran, dass zuvor Hinweise zu der Struktur abgeleitet wurden und daher ein Zweck verfolgt wird, nämlich dieser, dass Lernende zeigen sollen, wie sie die Struktur bisher verstanden haben und möglichst der originalen Struktur nahe kommen sollten.
    Strukturorientierung ... spiegelt sich im Bauen des Modells mit Wattekugeln und Zahnstochern wider.
    Verfahrensorientierung. (an der Wissenschaftstheorie orientiert) Der Lehrende verfährt im Wesentlichen nach dem Muster, wie es ein Forscher auch tut. Er geht zur Erkenntnisgewinnung stark induktiv vor und beginnt mit der Erfahrung mit Salzen aus dem Alltag, dann führt er Untersuchungen und Experimente durch um letztendlich die Gitterstruktur von dem Salz Natriumchlorid herzuleiten. Dadurch zeigt er auf, dass Aussagen durch Experimente und logisches Überlegen gewonnen werden (Ionennachweis, um die enthaltenen Natrium- und Chlorid-Ionen festzustellen). Durch die gegebenen Hinweise zu der Struktur von Natriumchlorid können Lernende Erkenntnisse dadurch aufbauen, dass sie das Problem erkennen und die Ionen zu einer Struktur ordnen. Dabei können sie durch praktisches Handeln verschiedene Lösungswege entwerfen, überprüfen, ob diese zu den abgeleiteten Hinweisen der Struktur passen, und gegebenenfalls andere Lösungswege verfolgen. Dadurch eignen sie sich Lösungsstrategien und naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweise an.


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