Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Fachbereich 12 Chemie und Pharmazie Institut für Didaktik der Chemie

Die chemische Symbolsprache und deren Einfluss auf
Einstellungen der Schüler und Schülerinnen
zum Chemieunterricht

Zulassungsarbeit zum Ersten Staatsexamen
für das Lehramt der Sekundarstufe II

von

Nina Strehle

im Mai 2002

Inhalt

1 Einleitung ... 1

2 Einstellung ... 5
2.1 Reiz-Reaktions-Theorien ... 6
2.2 Soziales Objekt ... 7
2.3 Das Dreikomponentenmodell der Einstellung ... 8
2.4 Das eindimensionale Modell der Einstellung ... 11
2.5 Grundlage der empirischen Untersuchung ... 12
2.6 Was ist Einstellung zum Chemieunterricht? ... 13

3 Einstellung zum Chemieunterricht ... 14

4 Ursachen für die negative Einstellung zum Chemieunterricht ... 17
4.1 Image der Chemie ... 17
4.2 Lehrerpersönlichkeit ... 19
4.3 Alltagsbezug ... 20
4.4 Schwierigkeit ... 21

5 Die chemische Symbolsprache ... 22
5.1 Die chemische Fach- und Symbolsprache ... 22
5.2 Was bedeutet der Begriff Symbol? ... 23
5.3 Abkürzungen ... 25
5.4 Mehrdeutigkeit ... 26
5.5 Abstraktion ... 27
5.5.1 Kognitive Entwicklung nach PIAGET ... 27
5.5.2 Unterrichtsmethoden ... 28
5.6 Schülervorstellungen ... 29
5.6.1 Stoffe als Eigenschaftsträger ... 30
5.6.2 Kontinuum ... 30
5.6.3 Vernichtung von Stoffen ... 31
5.6.4 Ionen und Ionengitter ... 31
5.7 Zusammenfassung ... 32

6 Untersuchungsziele ... 33

7 Konzeption der Untersuchung ... 35
7.1 Die Stichprobe ... 35
7.2 Konzeption des Untersuchungsinstruments ... 36
7.2.1 Fragebogen zum Verständnis der chemischen Symbolsprache ... 36
7.2.2 Fragebogen zur Einstellung zum Chemieunterricht und zur chemischen Symbolik ... 39
7.3 Konzeption der Auswertung ... 43
7.3.1 Fragebogen zum Verständnis der chemischen Symbolsprache ... 43
7.3.2 Fragebogen zur Einstellung zum Chemieunterricht und zur chemischen Symbolik ... 45
7.3.3 Überprüfung der Hypothesen ... 47
7.4 Durchführung der Untersuchung ... 47

8 Ergebnisse und Diskussion ... 49
8.1 Lösungen der Aufgaben ... 49
8.2 Zusammenfassung der Lösungen ... 67
8.3 Verständnis der chemischen Symbolsprache ... 69
8.4 Einstellung zum Chemieunterricht ... 71
8.5 Einstellung zur chemischen Symbolsprache ... 76
8.6 Überprüfung der Hypothesen ... 78
8.6.1 Verständnis der chemischen Symbolik und Einstellung zum Chemieunterricht ... 78
8.6.2 Verständnis der chemischen Symbolik und Einstellung zur zur Symbolik ... 81
8.6.3 Einstellung zur chemischen Symbolik und Einstellung zum Chemieunterricht ... 83
8.6.4 Zusammenfassung ... 84
8.7 Kommentare zur chemischen Symbolik und zum Chemieunterricht ... 84

9 Perspektiven für den Chemieunterricht ... 91
9.1 Einstellungen ... 91
9.2 Die chemische Symbolik ... 92
9.2.1 Veranschaulichung von Symbolen durch konkrete Strukturmodelle ... 92
9.2.2 Vorteile des strukturorientierten Chemieunterrichts ... 95
9.3 Zusammenfassung und Ausblick ... 98

Literatur ... 99

Abbildungsverzeichnis ... 108

Tabellenverzeichnis ... 109

Anhang A

Anhang B

1 Einleitung

„Die Chemie stimmt nicht!“

So fasst BURTSCHEIDT (2001) in einem Artikel der Süddeutschen Zeitung den Zustand des gegenwärtigen Chemieunterrichts zusammen. Gewöhnlich sind in der Presse und Fachliteratur sowie im persönlichen Umfeld zumeist ablehnende Stimmen, wie „Chemie ist ein Horrorfach“ oder „Chemie, das habe ich nie verstanden“ zu hören. Chemie scheint zu den unbeliebtesten Schulfächern zu gehören: Es gilt als „zu abstrakt, zu wenig lebensnah, zu trocken, zu anspruchsvoll“ (RENN, 2001) oder als „zu theoretisch, abgehoben und mathematisiert“ (BURTSCHEIDT, 2001). 
Zugleich wird dem Chemieunterricht zugeschrieben, in einer für den Schüler unverständlichen, formalisierten Sprache stattzufinden: Chemie ist „Formelkram“ (ZITT, 2000) oder „Die Formel, das Schreckgespenst der Chemie!“ (SCHEIBLE, 1971), sind nur einige Ausdrücke, die die Abneigung ehemaliger und derzeitiger Schüler gegenüber der chemischen Symbolsprache und dem Chemieunterricht verdeutlichen.

Chemische Symbole gehören vermutlich zu den oft schwierigen, nicht verstandenen Sachverhalten des Faches Chemie, deren Ablehnung sich auch auf die Haltung von Schülerinnen und Schülern gegenüber dem gesamten Chemieunterricht auswirken kann.

Das Thema der Arbeit:

„Die chemische Symbolsprache und deren Einfluss auf Einstellungen der Schüler und Schülerinnen zum Chemieunterricht“

greift dieses besondere Problem des Chemieunterrichts heraus, das mit den wissenschaftlichen Methoden der empirischen Sozialforschung bearbeitet werden
soll.

In der nachfolgenden Untersuchung sollen einerseits mögliche Schwierigkeiten der Schüler1 – hier der 9. und 10. Jahrgangsstufe an einem Gymnasium – mit der chemischen Symbolik aufgedeckt und kritisch beleuchtet und entsprechende Verbesserungen für die Handhabung der Symbolsprache im Chemieunterricht vorgeschlagen werden. Andererseits gilt es, die Jugendlichen nach ihrer Meinung zum Chemieunterricht und zur Symbolik zu befragen, um ihre Einstellungen und Wünsche erkennen und verstehen zu können. Abschließend sollen Zusammenhänge zwischen dem Verständnis der chemischen Symbolik, den Einstellungen zur chemischen Symbolik und zum Fach Chemie untersucht werden.
Somit kann diese Arbeit einen Beitrag leisten, den Chemieunterricht insgesamt effizienter, sinnvoller und attraktiver zu gestalten.

Viele empirische Untersuchungen haben sich entweder mit Verständnisschwierigkeiten der chemischen Symbolik bei Schülern oder den Einstellungen von Jugendlichen zum Chemieunterricht beschäftigt. Oft wurde dabei eine Korrelation der beiden Variablen vermutet, aber nicht explizit analysiert². Ob ein Zusammenhang zwischen dem Verständnis der chemischen Symbolik und den Einstellungen der Schüler zum Chemieunterricht besteht, soll die nachfolgende Untersuchung zeigen.
Da die chemische Symbolsprache dauerhafter Bestandteil des Chemieunterrichts ist, entwickelt sich vermutlich sowohl ein Verständnis als auch eine Einstellung zur Symbolik. So ist es z.B. vorstellbar, dass ein Schüler, der trotz aller Bemühungen keinen Zugang zur chemischen Symbolik findet, diese alsbald frustriert ablehnt. Ein möglicher Zusammenhang dieser beiden Variablen ist bisher noch nicht erforscht worden und soll daher im folgenden geprüft werden.
Vermutlich lehnen Schüler das Fach Chemie insgesamt ab, da sie die chemische Symbolik nicht mögen, oder sind dem Erlernen der Symbolsprache gegenüber abgeneigt, weil sie im allgemeinen eine negative Einstellung zum Chemieunterricht haben. Bildet sich also eine Einstellung der Schüler zum Fach Chemie und zur chemischen Symbolsprache, so kann auch nach einem Zusammenhang zwischen diesen Variablen gefragt werden.

Um genaue Aussagen über die verschiedenen Variablen treffen zu können, ist es wichtig,

• zu verstehen, was Einstellung aus sozialpsychologischer Perspektive bedeutet,
• die Einstellung der Schüler zum Chemieunterricht und zur Symbolik zu charakterisieren,
• das wissenschaftliche und schülergemäße Verständnis der chemischen Symbolsprache zu beschreiben und
• ein empirisches Programm zu entwickeln, um die Variablen messen und bewerten zu können.

Die ersten drei Sachverhalte umfasst der theoretische Teil dieser Arbeit.

Zunächst wird in Kapitel 2: „Einstellung“ ein Fundament an Begriffen für die Untersuchung der Einstellungen der Schüler zum Chemieunterricht gelegt. Da es mehrere Modelle gibt, das Konzept der Einstellung zu definieren, werden die verschiedenen Argumente in der sozialpsychologischen Literatur diskutiert und die Wahl des Modells von ROSENBERG und HOVLAND (1960) für die anschließende Untersuchung begründet.

In Kapitel 3: „Einstellung zum Chemieunterricht“ werden bisherige Forschungsergebnisse zu Einstellungen von Jugendlichen zum Chemieunterricht vorgestellt und erläutert. Da die meisten Untersuchungen eine negative Haltung der Lernenden gegenüber dem Chemieunterricht aufzeigen, werden in Kapitel 4: „Ursachen für die negative Einstellung zum Chemieunterricht“ mögliche Gründe für die Ablehnung des Faches diskutiert.

Die chemische Symbolsprache als ein wichtiger Bestandteil des Chemieunterrichts birgt für Jugendliche verschiedene Schwierigkeiten und ist daher als eine Ursache für die negative Einstellung zum Fach denkbar. In Kapitel 5: „Die chemische Symbolsprache“ werden dementsprechend mögliche Probleme der Lernenden mit der chemischen Symbolik beschrieben.

In Kapitel 6: „Untersuchungsziele“ werden der Kern der Fragestellung herausgearbeitet und die Hypothesen formuliert.

Im 7. Kapitel wird die Untersuchungskonzeption vorgestellt. Als Untersuchungsinstrument wird ein Fragebogen konzipiert, mit dem das Verständnis der chemischen Symbolik, die Einstellungen der Schüler zum Chemieunterricht und zur chemischen Symbolik erhoben werden. Zur Auswertung der Untersuchung ist es sinnvoll, Methoden der quantitativen und qualitativen Sozialforschung einzusetzen und bei der Überprüfung der Hypothesen zu kombinieren.

Danach soll der empirische Teil der Arbeit folgen.

In Kapitel 8: „Ergebnisse und Diskussion“ werden zunächst die Lösungen der Probanden zu den Aufgaben des Fragebogens analysiert, in Kategorien eingeteilt und durch Beispiele von Schülerantworten veranschaulicht. Die entsprechenden Lösungen werden bewertet und daraus ein Verständnis der chemischen Symbolik der einzelnen Probanden abgeleitet. Anschließend gilt es, die Einstellungen der Schüler zum Chemieunterricht und zur chemischen Symbolik zu beschreiben. Die Ergebnisse zu den einzelnen Variablen werden zueinander in Beziehung gesetzt und auf mögliche Zusammenhänge überprüft.

Im 9. Kapitel werden abschließend Perspektiven für den Chemieunterricht bezüglich der Einstellung gegenüber dem Fach und des Einsatzes der chemischen Symbolik im Unterricht aufgezeigt.

2 Einstellung

Der Begriff der Einstellung findet im alltäglichen Leben vielseitig Verwendung. Beispielsweise sind einige Menschen gemeinnützigen Einrichtungen gegenüber positiv eingestellt und spenden Geld.

[...]

1 Im folgenden sind mit dem Begriff Schüler i.a. sowohl männliche als auch weibliche Personen gemeint; analog wird der Begriff Proband verwendet.

2 vgl. Kapitel 5.7