In ganz Europa finden die meisten Schüler1 naturwissenschaftliche und technische Fächer langweilig, da es dem traditionellen Unterricht kaum gelingt, naturwissenschaftliches Interesse zu wecken. In Deutschland ist nach einer TIMSS-Studie2 die Streuung des Fachwissens in den Naturwissenschaften im internationalen Vergleich fast dreimal so groß wie in den Lesefächern3. Gleiche Erkenntnisse sind der Pisa-Studie 20064 zu entnehmen. Sie hat aufgezeigt, dass nach bemerkenswerten Fortschritten in den Naturwissenschaften von PISA 2000 zu PISA 2003 nur in wenigen Bundesländern seit PISA 2003 eine deutliche Kompetenzsteigerung5 in dieser Domäne beobachtet werden konnte. Dies liegt vor allem an der von den meisten Lehrenden eingesetzten „deduktiven” Methode. Es werden bestimmte naturwissenschaftliche Konzepte erklärt und Beispiele für ihre Anwendung gegeben. Für solch ein Vorgehen müssen die Schüler zum Verständnis mit abstrakten Theorien umgehen können. Dies jedoch ist eine Hürde für viele Lernenden.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Ansätze zur Verbesserung des Chemieunterrichts
2.1 Probleme des Chemieunterrichts
2.2 Die Natur der Naturwissenschaften
2.2.1 Aspekte der Natur der Naturwissenschaften
2.2.2 Wesen des naturwissenschaftlichen Unterrichts
2.2.3 Bildungspolitischer Ansatz für das Fach Chemie
2.3 Chemie im Kontext
2.3.1 Entwicklung der Unterrichtskonzeption „Chemie im Kontext“
2.3.2 Die Idee von Chemie im Kontext
2.3.2.1 Grundlagen
2.3.2.2 Ausgestaltung der Kontexte
2.3.2.3 Ausgestaltung der fünf Basiskonzepte
2.3.2.3.1 Aufbau von Basiskonzepten
2.3.2.3.2 Stoff-Teilchen-Konzept
2.3.2.3.3 Struktur-Eigenschaften-Konzept
2.3.2.3.4 Konzept der Kinetik und des Gleichgewichts
2.3.2.3.5 Donator-Akzeptor-Konzept
2.3.2.3.6 Energiekonzept
3 Fachwissensvermittlung in Schule und Studium
3.1 Verwendete Orientierungshilfen
3.1.1 Orientierungshilfen für den Chemieunterricht
3.1.1.1 Hamburger Rahmenplan Chemie 2009
3.1.1.2 Das Schulbuch „Chemie im Kontext“
3.1.2 Lehrbücher für das Studium
3.2 Das Donator-Akzeptor- und Energie-Konzept in Schule und Studium
3.2.1 Begründung der Auswahl der Konzepte
3.2.2 Donator-Akzeptor-Konzept
3.2.2.1 Redoxreaktionen
3.2.2.1.1 Elektronenübergänge und Oxidationszahl
3.2.2.1.2 Elektrochemische Vorgänge bei Redoxreaktionen
3.2.2.1.3 Messbarkeit der Elektronenübergänge
3.2.2.1.4 Konzentrationsabhängigkeit von Potenzialen
3.2.2.1.5 Elektrolyse
3.2.2.2 Säure-Base-Reaktionen
3.2.2.2.1 Säure-Base-Begriff
3.2.2.2.2 Säuren, Basen und Protonenübergänge
3.2.2.2.3 pH-Wert
3.2.2.2.4 Titration
3.2.3 Energiekonzept
3.2.3.1 Das Konzept „Energie“ in den Naturwissenschaften
3.2.3.2 Energie- und Wärmeumsatz chemischer Reaktionen
3.2.3.3 Spontanität und Richtung chemischer Reaktionen
3.3 Die Inhalte der Basiskonzepte in den Studienlehrbüchern
3.3.1 Donator-Akzeptor-Konzept
3.3.2 Energiekonzept
4 Anforderungen an Unterricht und Lehrerausbildung
4.1 Kontextbasierter Chemieunterricht
4.2 Lehrerausbildung und Chemie im Kontext
5 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die Unterrichtsmethode „Chemie im Kontext“ und vergleicht dabei die kontextorientierte Vermittlung von Fachwissen in der Schule mit der traditionellen fachsystematischen Lehre im universitären Chemiestudium, um die Vernetzung von Basiskonzepten und Lebensweltbezügen zu evaluieren.
- Analyse der Unterrichtskonzeption „Chemie im Kontext“
- Untersuchung des Konzepts der Basiskonzepte (insb. Donator-Akzeptor- und Energie-Konzept)
- Vergleich von schulischen und universitären Lehrmaterialien
- Ableitung von Anforderungen an eine moderne Lehrerausbildung
Auszug aus dem Buch
3.2.2.1.1 Elektronenübergänge und Oxidationszahl
Nach einer Untersuchung von Todtenhaupt haben viele Schüler Schwierigkeiten, Oxidation, Reduktion und Redoxreaktion eindeutig zu erklären. Oxidation und Reduktion werden oft nicht mit Elektronenübergängen verbunden, sondern als Sauerstoffübertragung in einem Prozess der Verbrennung verstanden. Oft sehen Schüler Redoxreaktionen auch als Ladungsaustausch. Manche lassen die Teilreaktionen nacheinander ablaufen oder schließen einige von ihnen aus. Dieses bei Schülern vorhandene Fehlkonzept macht deutlich, dass der Fokus im Schulunterricht hinsichtlich der Redoxreaktionen besonders auf die Elektronenübergänge zu legen ist.
Das Schulbuch „Chemie im Kontext“ versucht den Einstieg in das Thema über die Alltagsphänomene bzw. die Kontexte Alkohol, Reinigungsmittel, Müllrecycling, Rost und Nitratkreislauf in der Mundhöhle. Trotz der Hinweise in den Kontexten Alkohol und Reinigungsmittel auf das Fachwissen Oxidationszahlen, bzw. Oxidation und Reduktion innerhalb des Donator-Akzeptor-Konzeptes, wird der Kontext dort nicht mehr aufgegriffen und unter das Basiskonzept subsumiert.
Bei den Erläuterungen des Donator-Akzeptor-Konzepts wird zunächst die Darstellung der chemischen Prinzipien, z. B. des Rostens, die in dem Kontext sichtbar werden, vermisst. Der entsprechende Bezug findet sich erst am Schluss der Erläuterungen des Donator-Akzeptor-Konzepts unter dem Fachwissen elektrochemisches Verrosten und nicht wie die Vernetzung in dem Kontext vermuten lässt, bereits bei dem Fachwissen Elektronenübergänge. Auf einfacher Ebene kann auch ohne Kenntnis elektrochemischer Vorgänge das Verrosten von Eisen zur Erklärung von Redoxreaktionen herangezogen werden. Nach Kenntnis der elektrochemischen Vorgänge können dann in einer späteren Unterrichtseinheit auf dieser komplexeren Ebene die elektrochemischen Vorgänge des Verrostens durch nochmalige Vernetzung zum selben Phänomen erläutert werden. Die Erläuterung der Redoxreaktion anhand der Oxidation von Calcium, wie bei Brown, erscheint zu wenig alltagsbezogen und für Jugendliche als Einstieg in das Thema schwer vermittelbar.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung beleuchtet die mangelnde Akzeptanz naturwissenschaftlicher Fächer bei Schülern und führt das Konzept „Chemie im Kontext“ als innovativen, praxisorientierten Ansatz ein.
2 Ansätze zur Verbesserung des Chemieunterrichts: In diesem Kapitel werden Probleme des traditionellen Unterrichts sowie das Konzept der „Nature of Science“ und der bildungspolitische Rahmen für das Fach Chemie diskutiert.
3 Fachwissensvermittlung in Schule und Studium: Das Kapitel vergleicht schulische Rahmenpläne und Lehrbücher mit universitären Lehrmethoden hinsichtlich der Vermittlung von Donator-Akzeptor- und Energie-Konzepten.
4 Anforderungen an Unterricht und Lehrerausbildung: Hier werden die Herausforderungen für Lehrkräfte bei der Umsetzung kontextbasierter Ansätze und die notwendige Anpassung der universitären Lehrerausbildung erörtert.
5 Ausblick: Der Ausblick thematisiert die Notwendigkeit einer flächendeckenden Umsetzung der kontextorientierten Methode und einer besseren Verzahnung von Fachwissen und Didaktik in der Ausbildung.
Schlüsselwörter
Chemie im Kontext, Basiskonzepte, Donator-Akzeptor-Konzept, Energiekonzept, Chemieunterricht, Lehrerausbildung, Naturwissenschaften, Fachdidaktik, Redoxreaktionen, Säure-Base-Reaktionen, Kontextorientierung, Kompetenzentwicklung, Unterrichtsforschung, Wissenschaftsverständnis, Schulchemie
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht das Unterrichtskonzept „Chemie im Kontext“ und analysiert, wie durch die Verwendung von Basiskonzepten und realen Kontexten der Chemieunterricht attraktiver und verständlicher gestaltet werden kann.
Welche zentralen Themenfelder behandelt die Autorin?
Zentral sind die Konzepte der Stoff-Teilchen-Beziehung, das Donator-Akzeptor-Prinzip, das Energiekonzept, die Lehrerausbildung sowie die Diskrepanz zwischen fachsystematischer universitäre Lehre und schulpraktischer Kontextorientierung.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist aufzuzeigen, wie chemische Fachinhalte durch die „Brille der Basiskonzepte“ in schulischen Kontexten vernetzt werden können und inwieweit dies eine Verbesserung gegenüber der traditionellen, deduktiven Methode darstellt.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse sowie einer vergleichenden Untersuchung von schulspezifischem Lehrmaterial („Chemie im Kontext“) und Standard-Lehrbüchern für das Chemiestudium (z.B. Mortimer, Atkins, Brown).
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil konzentriert sich auf die detaillierte Vorstellung der Basiskonzepte, insbesondere der Redox- und Säure-Base-Reaktionen sowie energetischer Aspekte, und deren unterschiedliche Darstellung in Lehrwerken für Schule und Hochschule.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Chemie im Kontext, Basiskonzepte, Donator-Akzeptor-Konzept, Energiekonzept, Fachdidaktik, kontextorientierter Unterricht und Lehrerausbildung.
Wie werden Redoxreaktionen im Rahmen von „Chemie im Kontext“ eingeführt?
Der Einstieg erfolgt über lebensweltliche Kontexte wie Rostbildung, Reinigungsmittel oder die Funktionsweise von Batterien, um dann sukzessive das fachliche Verständnis von Elektronenübergängen zu entwickeln.
Welches Fazit zieht die Autorin zur universitären Ausbildung?
Die Autorin fordert eine stärkere Integration von Fachdidaktik in das Chemiestudium, um Lehramtsanwärter in die Lage zu versetzen, komplexe chemische Inhalte kontextorientiert und für Schüler verständlich zu vermitteln.
- Quote paper
- Sabrina Lehmann (Author), 2009, Chemie im Kontext - Eine Untersuchung auf Grundlage von Basiskonzepten der allgemeinen Chemie in Studium und Schulunterricht, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/159359
