Der Zusammenhang zwischen Struktur und Eigenschaften am Beispiel der Kunststoffe

1 Bedingungsanalyse der Lerngruppe

1.1 Lernvoraussetzungen der Klasse

Im Chemiekurs 11 lernen 12 Schüler, 6 Mädchen und 6 Jungen.

Die meisten Schüler zeigen für das Fach Chemie reges Interesse. Dies zeigt sich am Interesse an neuen, unbekannten Themen, in dem Berichten von eigenen Erfahrungen und im Einbringen eigener Ideen und Materialien. Unter Berücksichtigung der Interessen und Vorkenntnisse ist es in der Regel gut möglich, die Schüler des Kurses zur Auseinandersetzung mit den gestellten Anforderungen zu motivieren.

Im Fach Chemie zeigen sich Unterschiede im Lern- und Leistungsstand der Schüler. Drei Schüler verfügen über eine gute Auffassungsgabe und können auch schwierige, komplexe Aufgaben ohne Probleme lösen. Alle diese Schüler zeichnen sich zusätzlich dadurch aus, dass sie jederzeit in der Lage sind, komplexe und richtige Antworten zu geben. Sie beteiligen sich aktiv, erfassen den Lehrstoff sehr schnell, bereiten sich auf jede Stunde gut vor und vertiefen oftmals den Lernstoff zu Hause. Dagegen brauchen einige Schüler oftmals individuelle Hilfen beim Lösen von schriftlichen Aufgaben und beim Experimentieren. Dagegen fällt es zwei mädchen schwerer, sich zu äußern. Um dem Verbalisieren von Ideen und Gedanken dennoch Raum im Unterrichtsgeschehen zu geben, werden regelmäßig Partner- und Kreisgespräche im Unterrichtsverlauf durchgeführt. Eine Vielzahl an Schülern besitzt mittleres Leistungsvermögen verbunden mit großem fachlichem Interesse. Sie versuchen sich, trotz manchmal falscher Antworten, ins Unterrichtsgespräch einzubringen und erledigen schriftliche oder kooperative Aufgaben meist zufrieden stellend. Gerade in Gruppenarbeitsphasen profitieren einige dieser Schüler aus der Zusammenarbeit mit den Leistungsstärkeren.

Besonders auffällig ist das unterschiedliche Arbeitstempo der Schüler. Die meisten Schüler der Klasse arbeiten in angemessenem Tempo. Nur zwei Schüler arbeiten des Öfteren noch sehr langsam. Um den Lernvoraussetzungen von Robert gerecht zu werden und auch bei ihm einen Lernzuwachs zu gewährleisten, werden die Sozialformen bewusst so gewählt, dass häufig Partner- und Gruppenarbeiten stattfinden, da durch Hilfestellungen der Mitschüler diese Beeinträchtigungen kompensiert werden können.

Die Schüler sind in der Lage, sich in Gruppenarbeitsformen Wissen selbstständig zu erarbeiten, dieses mit Gruppenmitgliedern abzugleichen und vor der Klasse zu präsentieren. Ich nutze offene Arbeitsformen wie Gruppenpuzzle, Lernen an Stationen, Lernzirkel, Erstellen und Präsentieren von Lernplakaten in der Klasse schon seit Beginn meiner Lehrertätigkeit. Sie führten stets zu einer positiven Motivation und Arbeitsweise der Schüler. Dabei nutze ich die bestehenden freundschaftlichen Affinitäten, die sich auch im Sitzplan ausdrücken, bei der Gestaltung von Gruppenarbeitsformen. Es hat sich gezeigt, dass hier die besten Arbeitsergebnisse erbracht werden und das beste Arbeitsklima herrscht. Einige Schüler haben nicht nur eine sehr schnelle Auffassungsgabe, sondern erklären auch gern ihren Mitschülern den Unterrichtsstoff. Ich möchte dieses weiter im Unterricht fördern.

Ich variiere in Abhängigkeit vom Schwierigkeitsgrad und Sicherheitseinschränkungen zwischen Lehrer- und Schülerdemonstrationsexperimenten. Auch sind die Schüler im selbständigen Experimentieren (Schülerexperiment) geübt.

Die Arbeitseinstellung vieler Schüler unterliegt Schwankungen und ist nicht zuletzt auch von der Darbietungsform des Lehrers abhängig. Ich versuche diesem Aspekt durch eine abwechslungsreiche, lebensnahe und ansprechende Gestaltung des Unterrichts Rechnung zu tragen. Dabei ist es mir besonders wichtig, in jeder Stunde eine ansprechende Lernumgebung vorzubereiten, um die Schüler gleich von Beginn an neugierig auf den Stundeninhalt zu machen und die Lernzeit effektiv nutzen zu können. Entscheidend wirkt sich auf die Arbeitseinstellung der Schüler außerdem eine verständliche und klare Aufgabenstellung aus. Ich habe die Erfahrung gemacht, dass dabei schriftliche Aufgabenstellungen von Vorteil sein können.

Zu meiner Person haben alle Schüler ein gutes Verhältnis. Mir ist es wichtig, stets unvoreingenommen und freundlich auf jeden Schüler zuzugehen und ich bestrebe damit auch ein ähnliches Verhalten der Schüler meinerseits.

1.2 Räumliche und zeitliche Voraussetzungen

Die Unterrichtsstunde findet in der 8. Stunde am Donnerstag in der Zeit von 13.30-14.15 Uhr statt. Für das Fach Chemie stehen wöchentlich 2 Unterrichtsstunden zur Verfügung, die ich seit den Winterferien unter Anleitung unterrichte.

Der Unterricht findet im Chemieraum statt. Aufgrund der geringen Schülerzahl und der Raumgröße bestehen sehr gute Möglichkeiten zur variablen Tischanordnung, zum Einrichten von Gruppenarbeitstischen oder zum Präsentieren von Zusatzangeboten auf einem Extratisch. Die Ausstattung des Raumes ist gut. Es sind Gasanschlüsse an allen Schülerarbeitsplätzen vorhanden und in der Chemiesammlung stehen ausreichend Geräte und Chemikalien für Schülerexperimente zur Verfügung. Nicht so optimal für Experimentierarbeiten ist das Vorhandenseins nur eines Waschbeckens im gesamten Chemieraum. Des Öfteren ergeben sich deshalb bei Aufräumarbeiten Staus. Um dem entgegen zu wirken, können die Schüler ihre Arbeitszeit während der Erarbeitung selbst einteilen. Dabei entwickeln sie einen Blick für einen reibungslosen Ablauf und achten darauf, dass sich am Waschbecken nicht zu viele Personen befinden.

Die Tafel kann zur Veranschaulichung, Ergebnis- und Wissenssicherung genutzt werden. Zusätzlich können an einer Wandtafel Schülerarbeiten (Plakate, Zeichnungen etc.) ausgestellt werden.

Der Raum verfügt über einen dauerhaft vorhandenen Overhead-Projektor. Da kein Beamer fest installiert ist, muss des Öfteren auf ein portables Gerät zurückgegriffen werden. Ein fest installiertes Fernseh- und Videogerät befindet sich im Fachraum.

2 Didaktisch-methodische Überlegungen und Begründungen

2.1 Stellung der Stunde in der Stoffeinheit „Synthetische Makromolekulare“

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.2 Auswahl und Begründung der Lernziele

Die geplante Unterrichtsstunde ist Teil einer größeren Unterrichtseinheit „Natürliche und Synthetische Makromolekulare“. Während dieser Unterrichtseinheit wird neben den Themen Fette, Kohlenhydrate und Eiweiße auch der vielfältige Umgang mit Kunststoffen in den Mittelpunkt gestellt. Dabei sollen die Schüler einerseits anhand ausgewählter Kunststoffe Bildung, Struktur und Eigenschaften kennen lernen, andererseits sollen sie Eigenschaften makromolekularer Stoffe experimentell untersuchen.

Gegenstand der vorgestellten Unterrichtsstunde ist die experimentelle Untersuchung ausgewählter Eigenschaften bestimmter Kunststoffe und die Erfassung des Zusammenhangs zwischen makromolekularer Struktur und Eigenschaften. Dabei lernen die Schüler den Unterschied zwischen Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren kennen.

In der Stunde sind folgende Lernziele intendiert:

Lernziele:

- Die Schüler erfassen durch selbstständige Auseinandersetzung mit Versuchen und Aufgaben den Zusammenhang zwischen makromolekularer Struktur und Eigenschaften von Kunststoffen.
- Die Schüler kennen die Einteilung der Kunststoffe in Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere, ihre typischen Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten.

Ziel ist es, das Thema Kunststoffe für den Unterricht experimentell optimal zugänglich zu machen. Dabei wird als Schwerpunkt die Betrachtung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen gewählt. Die Schülerexperimente werden in Partnerarbeit oder in Gruppenarbeit vorgenommen, die zweifellos beim Erreichen und Zusammentragen der Ergebnisse einen Beitrag zur Kommunikation leistet.

Kunststoffe sind Werkstoffe, mit denen jeder Mensch täglich in Verbindung kommt. Chemisch gesehen sind Kunststoffe Makromoleküle, die aus einfachen monomeren Bausteinen aufgebaut sind. Für die Experimente werden selbstverständlich nur solche Materialien eingesetzt, die nach der Gefahrstoffverordnung für Schülerversuche ab Sekundarstufe I zugelassen sind. Eine bewusst gewählte Eigenschaft der eingesetzten Experimente ist die Schnelligkeit, mit der sie mit leicht zugänglichen Substanzen ablaufen. Dieser Sachverhalt ermöglicht den flexiblen Einsatz im Unterricht, wobei sich eine Breite von methodischen Möglichkeiten anbietet. Die jedem Versuch beigegebene, ausführliche fachliche Erklärung gestattet zum einen eine didaktisch reduzierte Deutung, entsprechend dem Kenntnisstand eines Oberstufenkurses mit grundlegenden Anforderungen; zum anderen gibt der Anteil an anspruchsvoller theoretischer Begründung Möglichkeiten der Differenzierung und den gewinnbringenden Einsatz der Experimente für leistungsstarke Schüler.

Kunststoffe sind aus unserem Alltag kaum mehr wegzudenken, denn sie bestimmen unser tägliches Leben so allgegenwärtig und vielfältig „von der Wiege bis zur Bahre“ wie keine andere Stoffgruppe: Sei es als Nässeabsorber in Windeln, als Spielzeug, als Bekleidung, in Haushaltsgeräten, als Sportgeräte, im Auto- und Motorradbau oder im medizinischen Bereich, vom OP-Faden bis zum künstlichen Herzen, in allen Bereichen der Technik und des Bauwesens. Aus dieser Zusammenstellung geht hervor, dass das Thema Kunststoffe heute zum unverzichtbaren Inhalt eines modernen Chemieunterrichts geworden ist. Damit verfolgt das Stundenthema einen schülerorientierten Ansatz: Der Inhalt entspringt der Lebenswirklichkeit der Schüler, er knüpft an die Erfahrungswelt der Schüler an. Damit ist eine wichtige Forderung aus dem Thüringer Lehrplan erfüllt: Eine wesentlicher Aspekt für guten Unterricht ist die Gestaltung eines lebensverbundenen Unterrichts, insbesondere durch die Anknüpfung an die Erfahrungswelt der Schüler und durch Anschaulichkeit und Fasslichkeit.¹

Zudem zeichnen sich synthetische Makromoleküle, zumindest was die Theorie betrifft, durch eine einfache Chemie aus. Dadurch bekommen Schüler eine gute Chance, Verständnis für chemische Reaktionen zu entwickeln und zu vertiefen. Hinzu kommt, dass das Thema „Kunststoffe“ einen Unterrichtsgegenstand bildet, an dem sich Analyse, Synthese, Struktur- Eigenschafts-Beziehungen, Recycling und Umweltprobleme an der gleichen Stoffgruppe zeigen lassen.

Die formelle Bestätigung seiner Bedeutung erfährt die Unterrichtseinheit Kunststoffe durch die Richtlinien (2009), die für die Qualifikationsphase der gymnasialen Oberstufe eine obligatorische Behandlung dieses Gebietes festschreiben.²

Auch die Bildungsstandards der Kultusministerkonferenz, die der bundesweiten Vereinheitlichung der Bildungsansprüche dienen sollen, lassen sich durch den Unterrichtsinhalt Kunststoffe vollkommen erfüllen.

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¹ Thüringer Lehrplan, S. 6

² Lehrplan Chemie, Ergänzung, S. 16