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

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Einstellung
2.1 Reiz-Reaktions-Theorien
2.2 Soziales Objekt
2.3 Das Dreikomponentenmodell der Einstellung
2.4 Das eindimensionale Modell der Einstellung
2.5 Grundlage der empirischen Untersuchung
2.6 Was ist Einstellung zum Chemieunterricht ?

3 Einstellung zum Chemieunterricht

4 Ursachen für die negative Einstellung zum Chemieunterricht
4.1 Image der Chemie
4.2 Lehrerpersönlichkeit
4.3 Alltagsbezug
4.4 Schwierigkeit

5 Die chemische Symbolsprache
5.1 Die chemische Fach- und Symbolsprache
5.2 Was bedeutet der Begriff Symbol ?
5.3 Abkürzungen
5.4 Mehrdeutigkeit
5.5 Abstraktion
5.5.1 Kognitive Entwicklung nach Piaget
5.5.2 Unterrichtsmethoden
5.6 Schülervorstellungen
5.6.1 Stoffe als Eigenschaftsträger
5.6.2 Kontinuum
5.6.3 Vernichtung von Stoffen
5.6.4 Ionen und Ionengitter
5.7 Zusammenfassung

6 Untersuchungsziele

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

8 Ergebnisse und Diskussion
8.1 Lösungen der Aufgaben
8.2 Zusammenfassung der Lösungen
8.3 Verständnis der chemischen Symbolsprache
8.4 Einstellung zum Chemieunterricht
8.5 Einstellung zur chemischen Symbolsprache
8.6 Überprüfung der Hypothesen
8.6.1 Verständnis der chemischen Symbolik und Einstellung zum Chemieunterricht
8.6.2 Verständnis der chemischen Symbolik und Einstellung zur zur Symbolik
8.6.3 Einstellung zur chemischen Symbolik und Einstellung zum Chemieunterricht
8.6.4 Zusammenfassung
8.7 Kommentare zur chemischen Symbolik und zum Chemieunterricht

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

Literatur

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

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 Schüler^[1] – 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 analysiert^[2]. 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. Die einen favorisieren bestimmte politische Richtungen, andere lehnen sie ab, usw. Wir erkennen also scheinbar intuitiv, was unter einer positiven oder negativen Einstellung zu verstehen ist.

Die Sozialpsychologie hat es sich zur Aufgabe gemacht, die individuellen Unterschiede in den Einstellungen der Menschen zu untersuchen und mit Hilfe des Modells der Einstellung zu beschreiben (Eagly/Chaiken, 1993). Das Konzept der Einstellung „gehört wahrscheinlich zu den bedeutendsten und unentbehrlichsten Konstrukten in der zeitgenössischen amerikanischen Sozialpsychologie“ (All­port, 1954; zitiert nach Stahlberg/Frey, 1996, S. 219), das gerade wegen seiner Nähe zu alltagsweltlichen Vorstellungen seine Popularität bis heute nicht verloren hat (Eagly/Chaiken, 1993).

Da man im allgemeinen von Einstellungen annimmt, dass sie das Verhalten beeinflussen (Eagly/Chaiken, 1993), erhalten sie im alltäglichen Leben und auch in der sozialpsychologischen Forschung eine besondere Bedeutung: Einstellungen dienen als Verhaltensindikatoren und -prädikatoren (Stahlberg/Frey, 1996). Politiker wollen beispielsweise bei ihrer Wählerschaft positive Einstellungen in bezug auf sich selbst hervorrufen, um gewählt zu werden. Werbeanzeigen sollen den potentiellen Käufer von einem Produkt überzeugen und ihn zum Kauf anregen. Negative Einstellungen und Vorurteile gegenüber bestimmten Randgruppen können oft zur Diskriminierung derselben führen (Stahlberg/Frey, 1996).

Es wird also die Möglichkeit gesehen, durch eine gezielte Veränderung einer Einstellung das Verhalten einer Person beeinflussen zu können.

Schmidt, Brunner und Schmidt-Mummendey weisen an dieser Stelle jedoch auf die Gefahren hin, Einstellungen als „Quasi-Ursachen“ (Schmidt/Brunner/ Schmidt-Mummendey, 1975, S.14) sozialen Verhaltens anzugeben. So spricht auch Lindenlaub (1984) davon, dass Einstellungen wohl Bedingungen für Handlungen seien, die Handlungsgenese als ein komplexer Prozess aber auch von anderen Ursachen abhänge.

Bis heute besteht unter den Sozialpsychologen weder Einigkeit über die Beziehung zwischen Einstellung und Verhalten noch über eine eigentliche Definition der Einstellung.

Im folgenden soll daher der Begriff der Einstellung näher analysiert und erklärt werden.

2.1 Reiz-Reaktions-Theorien

Reiz-Reaktions-Theoretiker verstehen unter Einstellungen gewöhnlich innere, nicht sichtbare Reaktionen auf bestimmte Reize (Lindenlaub, 1984). Mahoney (1977; Lindenlaub, 1984) unterscheidet dabei zwei Theorien: das vermittelnde und das nicht-vermittelnde Konzept.

Eagly und Chaiken (1993) gehen davon aus, das Einstellungen zwischen Reizen und Reaktionen vermitteln. Einstellungen sind sozusagen psychologische Tendenzen bzw. „Bewußtseinszustände“ (Schmidt/Brunner/Schmidt-Mummendey, 1975, S. 17), die zwischen bestimmten Klassen von beobachtbaren Reizen und bestimmten Klassen von beobachtbaren Reaktionen intervenieren. Beispielsweise könnte eine spannend gestaltete Unterrichtsstunde im Fach Chemie (Reiz) positive Äußerungen eines Schülers (Reaktion) hervorrufen, aus der man schließen kann, dass der Schüler dem Chemieunterricht gegenüber positiv eingestellt ist. Dabei kann man sowohl den Unterricht als auch die Äußerung des Schülers wahrnehmen; die Einstellung des beobachteten Schülers bleibt dem Betrachter verschlossen, er kann nur auf sie schließen.

Einstellungen haben die Funktion von hypothetischen Konstrukten (Eagly/Chai­ken, 1993), die nicht direkt beobachtbar sind, aber von beobachtbaren Reaktionen abgeleitet werden können. Die nicht sichtbaren Einstellungen werden durch wahrnehmbare Reize ausgelöst und rufen ihrerseits weitere implizite oder beobachtbare Reaktionen hervor (vgl. Abb. 1).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Vermittelndes Konzept nach Lindenlaub (1984)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Nicht-vermittelndes Konzept nach Lindenlaub (1984)

Theoretiker, die das nicht-vermittelnde Einstellungskonzept vertreten, gehen davon aus, dass ein Reiz, der bei einer Person eine Einstellung als eine innere Reaktion auslöst, mit hoher Wahrscheinlichkeit auch zu einer dementsprechenden positiven oder negativen Handlung führt (Lindenlaub, 1984). „Einstellung als (konsistente) Einstellungsreaktion heißt also, daß die Gedanken, Gefühle und Handlungen usw. gegenüber dem [...] Stimulus [...] selbst Einstellungen sind“ (Schmidt/­Brunner/Schmidt-Mummendey, 1975, S. 18) (vgl. Abb. 2).

Die genannten Reaktionen sowohl des vermittelnden als auch des nicht-ver­mit­telnden Konzepts haben bewertenden Charakter; sie drücken also einen be­stim­m­ten Grad an Ablehnung oder Akzeptanz eines Objekts aus, der gemessen werden kann. Diese Bewertungen können verschiedene Namen erhalten: „Thus, evaluative responses are those that express approval or disapproval, favor or disfavor, liking or disliking, approach or avoidance, attraction or aversion, or similar reactions“ (Eagly/Chaiken, 1993, S. 3).

Einzelne Bewertungen unterscheiden sich sowohl in ihrem eigentlichen Wert – sie können positiv oder negativ sein – als auch in ihrer Intensität, d.h. sie können von sehr positiv zu mäßig positiv zu sehr negativ, usw. variieren. Bei der Einstellungs­messung können Wert und Intensität von Einstellungen anhand verschiedener Skalen ermittelt werden (Eagly/Chaiken, 1993).

2.2 Soziales Objekt

Eine Bewertung ist immer Bewertung von etwas, sie ist an ein Objekt gebunden. In der Sozialpsychologie werden diese Objekte Einstellungsobjekte genannt (Ea­gly/Chaiken, 1993).

Als Einstellungsobjekte können sowohl abstrakte als auch konkrete Gegenstände, einzelne Objekte als auch Klassen von Gegenständen oder Verhaltensweisen auftreten. „In general, anything, that is discriminated or that in some sense becomes an object of thought can serve as a attitude object“ (Eagly/Chaiken, 1993, S. 5).

Ist das Einstellungsobjekt oder die Klasse von Objekten sozialer Art, bezieht es sich also auf Personen, Gruppen, Institutionen, etc., so wird in der Sozialpsycholo­gie von sozialen Einstellungen gesprochen (Schmidt/Brunner/Schmidt-Mum­­­­men­dey, 1975).

Schmidt, Brunner und Schmidt-Mummendey stellen fest, dass Einstellung erfahrungsgemäß mit sozialer Einstellung gleichgesetzt werden kann, da „es recht schwierig erscheint, Einstellungen gegenüber nicht-sozialen Objekten zu finden, die nicht zugleich soziale Einstellungen sind“ (Schmidt/Brunner/Schmidt-Mummendey, 1975, S. 15). So soll in dieser Untersuchung der Chemieunterricht soziales Objekt der Einstellung bezüglich der Schüler sein, die sich eine Meinung zum Chemieunterricht gebildet haben.

2.3 Das Dreikomponentenmodell der Einstellung

Eagly und Chaiken (1993) definieren Einstellung folgendermaßen:

„Attitude is a psychological tendency that is expressed by evaluating a particular entity with some degree of favour or disfavour. […] evaluating refers to all clas­ses of evaluative responding, wether overt or covert, cognitive, affective, or beha­vioral“ (Eagly/Chaiken, 1993, S. 1).

Eagly und Chaiken (1993) vertreten in Anlehnung an das vermittelnde Reiz-Reaktions-Konzept das Dreikomponentenmodell der Einstellung. Demzufolge sind Einstellungen aus drei Komponenten zusammengesetzt: der kognitiven, der affektiven und der verhaltensbezogenen Komponente.

Kognitive Reaktionen sind Überzeugungen, Meinungen und Vorstellungen über ein bestimmtes Einstellungsobjekt, die offen geäußert oder auch nur gedacht werden. Reagiert man mit bestimmten Gefühlen oder Emotionen wie Liebe oder Hass, Zuneigung oder Abneigung (Stahlberg/Frey, 1996) auf ein Einstellungsobjekt, so wird von einer affektiven Reaktion gesprochen. Äußert sich eine Reaktion im konkreten Handeln gegenüber einem Einstellungsobjekt, so spricht man von einer verhaltensbezogenen Reaktion. Eine positive Haltung wird dann z.B. in der aktiven Beteiligung am Chemieunterricht, eine negative Einstellung in der Störung des Unterrichts ausgedrückt. Bei der verhaltensbezogenen Komponente kann es sich aber auch um Verhaltensabsichten oder Handlungstendenzen handeln, die nicht direkt beobachtbar sind.

Das Dreikomponentenkonzept der Einstellung basiert auf der Annahme der Konsistenz zwischen den drei beschriebenen Komponenten (Stroebe, 1980).

Einstellung wird folglich als ein System aufeinander bezogener Komponenten begriffen, die miteinander übereinstimmen und sich gegenseitig beeinflussen (Meinefeld, 1977). So hat man üblicherweise über jemanden, den man emotional nicht mag, auch keine gute Meinung und meidet seine Anwesenheit.

Dennoch sind zahlreiche Situationen denkbar, in denen eine oder zwei Komponenten der dritten widersprechen, weil sie in anderer Richtung oder Stärke auftreten. Konsistenztheorien gehen jedoch im allgemeinen davon aus, dass Personen dazu tendieren, ihre Kognitionen, Affekte und Verhaltensweisen in einer spannungsfreien Weise zu organisieren und Widersprüche der Komponenten untereinander zu vermeiden (Stahlberg/Frey, 1996; Meinefeld, 1977). Eine Wiederherstellung der Konsistenz kann durch die Änderung einer oder aller Einstellungskomponenten ermöglicht werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Dreikomponentenmodell der Einstellung nach Rosenberg und Hovland (1960)

(in: Stroebe, 1980, S. 141)

Rosenberg und Hovland (1960) vertreten ebenfalls ein Dreikomponentenmodell der Einstellung (vgl. Abb. 3).

In seinen empirischen Untersuchungen konzentriert sich Rosenberg (1960) auf die affektive und die kognitive Komponente der Einstellung. In der Forschung ist diese Einschränkung des Einstellungskonzeptes aus ökonomischen Gründen zumeist üblich, da bewertende Äußerungen leicht gemessen werden können, die Ermittlung von Handlungen oder Handlungsintentionen aber eher schwierig ist (Stahlberg/Frey, 1996).

Die Bestimmung der Verhaltenskomponente ist vor allem deshalb nicht notwendig, da die affektive und die kognitive Komponente in der Richtung und Intensität der Bewertung erfahrungsgemäß übereinstimmen und somit die gesamte Einstellungsstruktur zufriedenstellend widerspiegeln (Meinefeld, 1977). Weichen die beiden Komponenten in einer speziellen Situation doch voneinander ab, so dass Inkonsistenz zwischen ihnen entsteht, wird der einzelne nach Rosenbergs Ansicht (1960) entweder eine Einstellungskomponente so verändern, dass affektiv-kognitive Konsistenz wiederhergestellt ist, oder er wird die aufgetretene Inkonsistenz verdrängen (Meinefeld, 1977).

Für Rokeach (1969) hängt die Wahl einer Handlung nicht nur von der Haltung gegenüber einem Objekt, sondern auch von der Einstellung zu der Situation, in der sich das Objekt befindet, ab (Lindenlaub, 1984). Rokeachs Vorstellung nach setzt sich eine Einstellung aus einer insgesamt relativ dauerhaften Organisation von Vorstellungen (beliefs) einer Person zusammen, die wiederum aus drei Komponenten bestehen. „[...] diese Komponenten sind so eng miteinander verbunden, daß es unmöglich ist, eine von ihnen isoliert zu beeinflussen und die reaktive Anpassung der anderen an diese Manipulation zu analysieren [...]: durch die Mani­pulation werden alle Komponenten gleichzeitig verändert“ (Meinefeld, 1977, S. 31). Deshalb kann die Messung nur einer Komponente nach Rokeachs Ansicht gültigen Aufschluss über eine Einstellung geben.

Triandis (1967) modifiziert das dreidimensionale Modell der Einstellung. Für ihn besteht Einstellung ebenfalls aus den drei beschriebenen Komponenten, die zwar gegenseitig stark aufeinander einwirken und somit eine Einheit bilden, aber nicht zwingend konsistent sein müssen (Meinefeld, 1977). Daher reicht es Triandis Meinung nach nicht aus, die Einstellung einer Person durch die Messung nur einer Komponente festzustellen, sondern sie ist nur aus der Beobachtung einer Vielzahl von wiederkehrenden Reaktionen zu folgern (Triandis, 1967).

2.4 Das eindimensionale Modell der Einstellung

Eine zweite Klasse von Einstellungsdefinitionen lehnt bezüglich des nicht-vermittelnden Konzepts die Vorstellung eines Einstellungsmodells, das aus drei Komponenten besteht, ab. Für Vertreter dieses Konzepts gibt ausschließlich die affektive Komponente über die bewertende Natur der Einstellungen Auskunft (Stahlberg/Frey, 1996). Es handelt sich deshalb um ein eindimensionales Modell der Einstellung.

Überzeugungen oder Meinungen und Handlungen oder Verhaltensintentionen ste­hen zwar in einer bestimmten Beziehung zur Einstellung, sind prinzipiell aber von dem Einstellungsbegriff unabhängig. Vertreter des eindimensionalen Einstellungskonzeptes lehnen daher auch die Annahme der Konsistenz zwischen affektiver, kognitiver und verhaltensbezogener Reaktionen auf ein Objekt ab (Meine­feld, 1977).

Auch Fishbein (1966) verbindet Einstellung mit der affektiven Komponente. Seiner Ansicht nach stehen alle kognitiven Vorstellungen und Verhaltensintentionen eines Menschen mit seiner Einstellung in enger Beziehung, sind aber letztlich von ihr unabhängige Phänomene (Meinefeld, 1977). Da Meinungen und Intentionen ebenfalls zur Vorhersage von Verhalten herangezogen werden können, ist die Bedeutung von Einstellung für die Verhaltensprognose hier klar: „Sie kommt in diesem Modell praktisch nicht mehr vor, das Forschungsinteresse hat sich auf andere Variablen verlagert und bezieht die abstrakte Einstellung nur noch indirekt ein“ (Meinefeld, 1977, S.40).

DeFleur und Westie (1963) lehnen das Konsistenztheorem strikt ab, da das gemessene nicht mit dem gewöhnlichen Verhalten der Probanden übereinstimme, eine Konsistenz zwischen den Einstellungskomponenten also empirisch nicht belegt werden könne. Zudem sei die Annahme der Einstellung als hypothetische Va­ria­ble nicht tragbar, da man sich in der Forschung nur auf beobachtbare Verhaltens­weisen stützen könne (Meinefeld, 1977).

Das Einstellungsmodell von DeFleur und Westie kann als Wahrscheinlichkeitskonzeption bezeichnet werden: „Einstellung ist hier definiert als Wahrscheinlichkeit, daß ein bestimmtes Verhalten gegenüber einem bestimmten Objekt in zukünftigen Situationen in gleicher Weise aktiviert werden wird, wie dies in der Vergangenheit der Fall war“ (Meinefeld, 1977, S. 41). Die Einstellung wird aus bisher beobachtetem Verhalten abgeleitet und stimmt mit bestimmten Reaktionen der Vergangenheit überein. Das Einstellungskonzept von DeFleur und Westie kann deshalb nur Regelmäßigkeiten im Verhalten aufdecken, aber nicht zu dessen Erklärung beitragen. Eine Handlung kommt nach Ansicht der Autoren vielmehr durch von der Einstellung unabhängige Variablen, wie Normen oder Rollen, zustande (Meinefeld, 1977).

2.5 Grundlage der empirischen Untersuchung

Es bleibt die Frage, welches Einstellungsmodell am ehesten mit empirischen Befunden übereinstimmt und deshalb auch für zukünftige Untersuchungen, speziell diese Arbeit, zugrunde gelegt werden soll.

Untersuchungen zur Beziehung der drei Einstellungskomponenten untereinander erbrachten widersprüchliche Ergebnisse. So schlossen einige Forscher, wie Mc­Guire (1969), dass das Dreikomponentenmodell nicht aufrecht erhalten werden könnte, da empirische Daten auf eine so starke Korrelation zwischen den drei Komponenten hinwiesen, so dass sie nicht eindeutig unterschieden werden könnten. Dagegen zeigte Kothandapani (1971), dass jede der drei Komponenten bei einer empirischen Messung mehr mit sich selbst als mit den anderen korrelierte und deshalb von diesen unterschieden werden müsste. Jüngere Untersuchungen kommen zu ähnlich widersprüchlichen Ergebnissen (vgl. Eagly/Chaiken, 1993; Stahlberg/Frey, 1996).

So kann wohl ein endgültiges Urteil im Streit zwischen Dreikomponenten- und eindimensionalem Modell nicht getroffen werden. „Given these various findings, it appears that a definitive empirical determination of the dimensionality of evalua­­tive responses is unlikely in the near future“ (Eagly/Chaiken, 1993, S. 13). Eagly und Chaiken sind der Meinung, dass trotz empirischer Widersprüchlichkeiten dem dreidimensionalen Einstellungskonzept der Vorzug zu geben sei, da es die geeignete Methode sei, um einen passenden Zugang zu Vorstellungen und Begrifflichkeiten der Einstellung zu erhalten. „Therefore, in this book we refer to three classes of evaluative responses but eschew the formality of a three-component model of attitudes” (Eagly/Chaiken, 1993, S. 14).

Der aktuelle Forschungsstand liefert zusammenfassend ausreichend gute Argumente, der nachfolgenden Einstellungserhebung das dreidimensionale Einstellungskonzept von Eagly und Chaiken (1993) bzw. Rosenberg und Hovland (1960) zugrunde zu legen. Da in empirischen Untersuchungen die Verhaltenskomponente schwierig zu bestimmen ist, wird im folgenden dem Einstellungsmodell von Rosenberg und Hovland, das sich auf die affektive und die kognitive Komponente konzentriert, bevorzugt.

2.6 Was ist Einstellung zum Chemieunterricht ?

Auf der Grundlage des Einstellungskonzeptes von Rosenberg und Hovland (1960) setzt sich die Einstellung zum Chemieunterricht, der hier das Objekt der Einstellung ist, aus der kognitiven Komponente, d.h. aus den verbal geäußerten Überzeugungen, Meinungen und Urteilen der Schüler bezüglich des Chemieunterrichts, und der affektiven Komponente, also aus den verbal geäußerten Gefühlen und Emotionen bezüglich des Chemieunterrichts, zusammen (vgl. Tab. 1).

Tab. 1: Einstellung zum Chemieunterricht gemäß des Einstellungskonzeptes nach Rosenberg und Hovland (1960)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zur Ermittlung der Einstellungen der Schüler zum Chemieunterricht soll ein Fragebogen dienen, der nach Überzeugungen, Meinungen, Urteilen, Gefühlen und Emotionen der Lernenden bezüglich des Chemieunterrichts fragt.

3 Einstellung zum Chemieunterricht

Es wird allgemein anerkannt, dass die Einstellung einer Person zu einem be­stimmten Lerninhalt die Lernbereitschaft und den Lernzuwachs desselben maßgeblich beeinflusst (Ausubel, 1981). Wer eine positive Einstellung zum Chemie­unterricht hat, wird daher auch zum Lernen in diesem Fach geneigt sein. Somit ist es von Interesse zu wissen, wie beliebt der Chemieunterricht ist, ob er von den Jugendlichen als wichtig und interessant empfunden oder eher abgelehnt wird (Ba­der/­Wienekamp, 1997).

Die Einstellungen von Schülern zum Chemieunterricht wurden bereits in mehreren Untersuchungen erhoben und analysiert, von denen hier einige dargestellt werden sollen. Um nicht nur aktuelle Ergebnisse zu berücksichtigen, wird mit einer Untersuchung von 1976 begonnen.

Otte und Garbe (1976) konstruierten einen Fragebogen, der sich inhaltlich auf schulische Erfahrungen und auf eventuelle Einflüsse des Unterrichts auf den Freizeitbereich der Lernenden bezog. Darin wurde unter anderem nach der allgemeinen Einstellung zum Fach und zu naturwissenschaftlichen Inhalten, nach der Beliebtheit von Experimenten und theoretischen Aufgaben, nach der Bedeutung chemischer Kenntnisse für die Bewältigung des Alltags und nach der Einstellung zur Chemie als Freizeitbeschäftigung gefragt. Die Autoren konnten vor allem nachweisen, dass das Experimentieren die Einstellungen der Schüler positiv beeinflusst (Otte/Garbe, 1976).

Becker (1983) fand durch eine empirische Untersuchung zur Beliebtheit von Chemieunterricht unter Hauptschülern der 7. bis 10. und Realschülern der 8. bis 10. Klassenstufe in Berlin heraus, dass der Chemieunterricht in einem Vergleich mit anderen Fächern mehr abgelehnt als bevorzugt wurde, da sich anscheinend nur wenige Schüler mit dem Fach identifizieren konnten. Beckers Ergebnissen zufolge nahm mit der Dauer der Teilnahme am Chemieunterricht die Fachbeliebtheit ab. So äußerten sich Lernende der 7. und 8. Klassen noch relativ positiv gegenüber dem Chemieunterricht, bei der Mehrzahl der Zehntklässler trat jedoch eine negative Haltung gegenüber dem Fach zutage.

Gräber (1992a) konnte dagegen durch seine Untersuchung belegen, dass rund die Hälfte aller befragten Schüler den Chemieunterricht interessant fanden und kein Absinken des Interesses mit zunehmender Schuldauer festzustellen war. „Be­merkenswert ist der Verlauf insofern, als mit dem Beginn des Chemieunterrichts in der 8. Klasse ein Ansteigen zu verzeichnen ist und nach einem ‚Loch’ in der 9. Klasse wieder ein Anstieg in der 10. Klasse“ (Gräber, 1992a, S. 354). Im Vergleich zu anderen Fächern musste nach Gräbers Analyse dieser optimistische Eindruck jedoch relativiert werden.

Auch Müller-Harbich, Wenck und Bader (1990b) erhoben Daten von 2200 Realschülern aus Nordrheinwestfalen, die die zehnte Klasse besuchten. Durch ei­nen mehrfach erprobten und verbesserten Fragebogen erfragten sie in drei Testteilen die Einstellungen der Schüler zum Chemieunterricht, zur Chemie und zu Umweltproblemen.

Die Auswertung des Testteils zur Einstellung zum Chemieunterricht ergab eine neutrale bis leicht ablehnende Einstellung der Probanden (Müller-Harbich/ Wenck/Bader, 1990b). Ergebnisse der einzelnen Items zeigten ein differenzierteres Bild. Die Lernenden hatten trotz der insgesamt negativen Haltung gegenüber dem Chemieunterricht seine Bedeutung erkannt und fanden einige Inhalte des Faches trotzdem interessant. Beruflich wollten sie aber eher nichts mit Chemie zu tun haben.

Weiterhin ergab sich beim Vergleich der gesamten Resultate der Mädchen mit denen der Jungen kein signifikanter geschlechtsspezifischer Unterschied in der Einstellung zum Chemieunterricht. Durch einen Mittelwertvergleich der Einzelergebnisse konnte aber festgestellt werden, dass die Jungen lieber den Chemieunterricht besuchten, sich mehr für schwierige Aufgaben interessierten und weniger geneigt waren, auf den Chemieunterricht zu verzichten, als die Mädchen. Im Gegensatz dazu konnten sich die Mädchen eher vorstellen, einen Beruf zu wählen, der mit Chemie zu tun hat, als ihre männlichen Mitschüler. Außerdem gaben die Mädchen an, lieber Hausaufgaben im Fach zu machen, und fanden den Che­mie­unterricht insgesamt wichtiger als die Jungen (Müller-Harbich/Wenck/Ba­­­­der, 1990b).

Ferner stellten Müller-Harbich, Wenck und Bader einen signifikanten Einfluss von Kurszugehörigkeit und Lebensort auf die Einstellung der Schüler gegenüber dem Chemieunterricht fest. Jugendliche aus naturwissenschaftlichen Kursen und aus Regionen mit wenig chemischer Industrie zeigten eine deutlich positivere Haltung gegenüber dem Fach als ihre Altergenossen aus nicht-na­tur­wis­senschaftlichen Kursen oder aus Regionen mit relativ viel chemischer Indus­trie.

Bei einem Vergleich der Ergebnisse der drei Testteile ­­­konnte ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Einstellung zum Chemieunterricht und der Einstellung zur Chemie erkannt werden. Fraglich ist aber, ob die Einstellungen tatsächlich parallel verliefen oder ob die Probanden nicht zwischen Chemie und Chemieunterricht unterscheiden konnten. Eine Korrelation ergab sich auch zwischen der Einstellung zum Chemieunterricht und der Haltung der Schüler ge­genüber Umweltproblemen. Lernende mit positiver Einstellung zum Che­mie­unterricht zeigten sich auch der Umwelt gegenüber interessierter und kritischer.

In Anlehnung an bereits beschriebene Untersuchungen entwickelten Höner und Greiwe (2000) einen Fragebogen, der Fach- und Lehrerbeliebtheit, Zeugnisnoten, Interesse, Motivation, Lernzufriedenheit und die Einstellungen zur Chemie von Schülern der 7. bis 10. Jahrgangsstufe an verschiedenen Gymnasien in Bielefeld erhob. Zusätzlich sollte ein Wissenstest Kenntnisse der Lernenden über Inhalte des Chemieunterrichts eröffnen.

Die Autoren fanden heraus, dass trotz positiver Erwartungshaltung zu Beginn des Chemieunterrichts in der 7. Klasse die Einstellungen der Probanden gegenüber dem Chemieunterricht mit Dauer der Teilnahme merklich schlechter wurden, so dass Chemie in der 10. Klasse zu den unbeliebtesten Fächern zählte (Höner/ Grei­­we, 2000). Der Wissenschaft Chemie gegenüber waren die Jugendlichen zu­meist kritisch, aber nicht negativ eingestellt. Signifikante Zusammenhänge konnten zwischen der Einstellung zum Chemieunterricht und dem Bild der Chemie eines jeweiligen Probanden, der Fachlehrerbeliebtheit und der Leistungen im Wissenstest festgestellt werden. Im Vergleich von Jungen und Mädchen ermittelten Höner und Greiwe (2000), dass die Mädchen aufgrund mangelnder Motivation eine deutlich negativere Haltung gegenüber dem Chemieunterricht zeigten.

4 Ursachen für die negative Einstellung zum Chemieunterricht

4.1 Image der Chemie

Das Bild der Jugendlichen von der Chemie hängt von dem Bild der Chemie in der Gesellschaft, hier vor allem von dem Bild der Eltern und Geschwister ab (Heil­bron­ner/Wyss, 1983).

„Daß die Chemie bei aller Nützlichkeit das Vertrauen der Menschheit nie zu erringen vermochte, liegt an den beträchtlichen Energiemengen, die in der chemischen Technik gehandhabt werden müssen und die, im Katastrophenfall schlagartig freigesetzt, zu ungeheuerlichen Schäden führen können. Da sich Ereignisse dieser Art mit einer gewissen Regelmäßigkeit wiederholen, hat die Öffentlichkeit kaum die Chance, die Gefährlichkeit der Chemie zu vergessen“ (Krätz, 1990, S. 119). Generell finden Tragödien, wie Lebensmittel- und Arzneimittelskandale, Explosionsunglücke, die Meeresverschmutzung oder das Waldsterben in der Presse weit mehr Beachtung als nützliche Entwicklungen der Chemie, wie Kunststoffe, Düngemittel oder Katalysatoren, etc. Berüchtigt ist auch die Ozonloch- und Treibhausproblematik, denn Treibstoffe wie FCKW und Gase wie Kohlendioxid, die noch vor Jahrzehnten als unbedenklich galten, haben in unserer Atmosphäre einen solchen Schaden hervorgerufen, den sich der Mensch zu überblicken und zu kontrollieren außerstande sehen muss und der der Chemie unwiderruflich angelastet wird (Krätz, 1990). Gerade diese Beunruhigung über die Unvorhersehbarkeit möglicher Folgen nimmt der Gesellschaft die Sicht für nützliche Entwicklungen und positive Aspekte der Chemie. Chemisch scheint ein Synonym für künstlich zu sein, was dagegen biologisch sei, sei natürlich (Christen, 1997). Dabei wird oft vergessen, dass letztlich alles, was uns umgibt, Chemie ist: Pflanzen, Tiere ebenso wie unser Körper. „Von den meisten Produkten, die unser tägliches Leben in der Zivilisation überhaupt erst möglich machen, nehmen wir gar keine Notiz“ (von Zahn, 1981, S. 6).

Auch Christen (1997) stellt sich die Frage, wie wohl unser alltägliches Leben ohne Chemie aussehen würde, und deckt dabei „die Schizophrenie des modernen Menschen [auf, die Verfasserin ], der sich zwar gerne der Chemie bedient [...], der andererseits aber die böse Chemie nicht genug verlästern kann und auf Bio schwört“ (Christen, 1997, S. 175).

Heilbronner und Wyss (1983) weisen ebenfalls auf die Missverständnisse gegenüber der Chemie und daraus resultierender Chemiefeindlichkeit hin. Ihre Untersuchung beschäftigte sich mit den Einstellungen von elf- bis fünfzehnjährigen Schülern an vier schweizer Schulen unterschiedlichen Typs, die bisher noch keinen Chemieunterricht besucht hatten. Die Autoren forderten die Jugendlichen auf, das Thema „Chemie“ bildlich darzustellen. Rund ein Drittel der erhaltenen Kunstbilder zeigten Motive, wie „phantastische Laboratorien à la Frankenstein“ (Heil­bron­ner/Wyss, 1983, S. 71), die die Verfasser insgesamt als positiv bewer­teten. Die restlichen zwei Drittel der Bilder wiesen dagegen negative Motive, wie Zerstörung der Umwelt, Bedrohung des Individuums selbst oder Tierversuche vor.

Da die Lernenden aber noch auf keinerlei Erfahrung mit der Chemie im Unterricht zurückgreifen konnten, schienen sie ihr vermeintliches Wissen aus anderen Quellen bezogen zu haben. Als einen bedeutungsvollen Ursprung klagen Heil­bronner und Wyss die Medien, besonders den Sensationsjournalismus an, der aufgrund des fehlenden „kritischen Kenntnisfilters“ (Heil­bronner/Wyss, 1983, S. 72) „Chemieanfänger“ zu negativen Emotionen und einer ablehnenden Haltung gegenüber der Chemie führen kann. Vermutlich ist der Chemielehrer der einzige, „der zu Beginn seines Unterrichts vor eine Klasse treten muß, die sich ihre Meinung über den Wert oder besser Unwert des Faches gemacht hat [...]“ (Heil­bronner/Wyss, 1983, S. 72). Diesen Vorurteilen entgegenzuwirken, erscheint als eine wichtige, wenn auch schwierige Aufgabe für den Chemielehrer.

Auf der Grundlage der Erfahrungen von Heilbronner und Wyss befragte Hil­bing (1998) Lernende nach ihrer Einstellung zur Chemie, indem er in ähnlicher Weise Bilder malen und anschließend Fragebögen ausfüllen ließ. Diese enthielten Fragen zur Motivwahl, zur Einstellung zur Chemie und zum Chemieunterricht. Als Probanden wurden Schüler aus Nordrheinwestfalen und Brandenburg ausgewählt, die sowohl schon den Chemieunterricht besucht hatten (Klassenstufe 7 und 9), als auch noch über keine Erfahrungen mit dem Fach verfügten (Klassenstufe 6 bzw. 7). Als Hypothese galt es zu überprüfen, ob Jugendliche noch vor aller Erfahrung mit dem Chemieunterricht eine Einstellung zur Chemie und zum Chemieunterricht ausbildeten, und ob sich bei denjenigen, die bereits den Chemieunterricht kennengelernt hatten, ein Zusammenhang zwischen der Einstellung zur Chemie und der Einstellung zum Chemieunterricht entwickelte (Hilbing, 1998).

Hilbing ordnete die erhaltenen Kunstbilder fünf Kategorien zu: Alltag und Leben, Umweltschädigung, Tierversuche, Labor und Fachwissen. Erwartungsgemäß ergaben sich Anteile von negativen Motiven von etwa 68 % bei Jungen und 53 % bei Mädchen. Es stellte sich jedoch heraus, dass Motive aus der Kategorie Umweltschädigung und Tierversuche 1998 weit geringer anzutreffen waren als 1983. Auch die Bilder aus der Kategorie Labor wiesen eher freundliche und realistische Motive auf als bedrohliche. So ließ sich insgesamt eine Tendenz zu einer positiveren Einstellung unter den Schülern gegenüber der Chemie feststellen als 1983. „Schüler sehen zwar die Schwächen und Risiken der Chemie sehr deutlich, berücksichtigen allerdings auch die Vorteile und stellen ermutigend unter Beweis, dass sie diese zum Teil künstlerisch ansprechend und auch argumentativ gegenüberstellen“ (Barke/Hilbing, 2000, S. 20).

Ferner konnte Hilbing die These stützen, dass sich bei Jugendlichen auch ohne Erfahrung mit dem Chemieunterricht eine Einstellung zur Chemie und zum Chemieunterricht entwickelt. Zwar ließ sich aufgrund der gesammelten Daten nur eine schwache Korrelation zwischen der Einstellung zur Chemie und zum Chemieunterricht feststellen (Barke/Hilbing, 2000), doch war zumindest eine Tendenz dahingehend zu erkennen, dass das Ansehen der Chemie mit dem Chemieunterricht der Jugendlichen zusammenhing. Barke und Hilbing sind deshalb der Meinung, dass „ein guter und von den Jugendlichen akzeptierter Chemieunterricht [...]“ sicherlich dazu beitrage, „pauschale Vorurteile gegenüber der Chemie zu beseitigen [...]“ (Barke/Hilbing, 2000, S. 22).

4.2 Lehrerpersönlichkeit

Einen generellen Einfluss auf die Einstellung zum Fachunterricht übt die Lehrerpersönlichkeit aus (vgl. Höner/Greiwe, 2000). Chemielehrer scheinen ein negatives Image zu haben.

Becker (1983; 1984) stellte in seiner Studie eine bemerkenswerte Korrelation zwischen Lehrer- und Fachbeliebtheit heraus. Dabei hing die Beurteilung des Lehrers von seinen Leistungsanforderungen, seiner fachlichen Kompetenz und seinen Unterrichtsmethoden, ob er z.B. Schülerversuche bevorzugt, gute Beobachtungsmöglichkeiten bietet oder die Unterrichtsinhalte anschaulich machen kann, ab. Soziale Eigenschaften, wie Verständnis, Freundlichkeit, Humor, Gerechtigkeit, Engagement und Aufgeschlossenheit, steigerten zudem die Lehrerbeliebtheit. Im Vergleich zu anderen Fachlehrern schnitten Chemielehrer jedoch insgesamt schlecht ab (Bec­ker, 1983).

Auch für Christen (1997) spielt die Lehrerpersönlichkeit eine entscheidende Rolle für den Erfolg und die Akzeptanz des Chemieunterrichts. Der Lehrer sollte vor allem einfühlsam und gegenüber den Schwierigkeiten der Lernenden offen sein. Ferner müsse der Lehrer „selbst davon überzeugt sein, daß ‚Chemie’ das weitaus interessanteste Fach des Fächerkanons ist, und die Schüler müssen dies spüren!“ (Christen, 1997, S. 179).

4.3 Alltagsbezug

Die Jugendlichen erwarten, durch den Chemieunterricht Dinge und Prozesse ihrer persönlichen Umwelt erklären und chemische Kenntnisse in ihrem Alltag anwenden zu können. So gaben Schüler in einer Untersuchung von Boeck und Bern­hardt (1991) an, im Chemieunterricht „Erfahrungen für das Leben“ erwerben und „die Natur verstehen“ lernen zu wollen.

Um diesen Wünschen der Lernenden entgegenzukommen, stellt Just (1998) zwei Möglichkeiten der Unterrichtsgestaltung vor: entweder Alltagschemie zu betreiben, d.h. im Unterricht ausdrücklich mit chemischen Stoffen und Prozessen des Alltags zu arbeiten, oder alltagsorientiert zu unterrichten, also Alltagsbezüge in den Unterricht einzubeziehen.

Da sich Chemikalien, die im Alltag verwendet werden, aufgrund ihrer komplizierten Struktur oft dem Laien entziehen und im Unterricht nicht vollständig oder nur vereinfacht erklärt werden können, lehnt Nöding die Alltagschemie ab. „Stoffe reagieren unter Verschluß in Geräten, die Black Boxes gleichen, und uns lediglich den Input (z.B. schmutzige Wäsche) und den Output (z.B. saubere Wäsche) zugänglich machen“ (Nöding, 1979).

Christen (1997) sieht es zwar als selbstverständlich an, Alltagsbezüge im Chemieunterricht nicht auszuschließen, dennoch dürfe die Fachsystematik nicht vernachlässigt werden. Auch Boeck und Bernhardt sind der Ansicht, dass zwar der Erfahrungsbereich der Jugendlichen und aktuelle Sachverhalte der Umwelt in den Unterricht einbezogen werden sollten, „ohne damit einer ‚Küchenchemie’ im Chemieunterricht das Wort reden zu wollen. Die Behandlung von Stoffen und Reaktionen, die im Umfeld der Schüler auftreten, und eine theoretische Fundierung müssen in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander stehen“ (Boeck/ Bernhardt, 1991, S. 172).

Barke und Hilbing (2000) meinen ebenfalls, dass Alltags- und Umweltbezüge der Fachsystematik angepasst werden sollten und so zu positiven Einstellungen der Lernenden führen können.

4.4 Schwierigkeit

Ein wesentlicher Grund für die Unbeliebtheit des Chemieunterrichts ist die ihm angelastete Schwierigkeit. Viele wichtige Begriffe der Chemie beziehen sich auf den submikroskopischen Bereich, d.h. auf einen Bereich kleinster, nicht mehr wahrnehmbarer Teilchen. Die Lerngegenstände der Chemie sind also größtenteils abstrakt. Daneben stehen Stöchiometrie, chemische Symbolsprache, Theorien und Modelle an erster Stelle der unbeliebten Unterrichtsinhalte (Boeck/Bernhardt, 1991). Seelig folgert aus seinen Untersuchungen zur Beliebtheit von Schulfächern: „[...] Physik- und Chemieunterricht [wirken, die Verfasserin ] bei den Schülern als zu theoretisch, zu trocken und zu schwierig“ (Seelig, 1968, S. 204).

Ferner weist Christen (1997) auf die Schwierigkeit des Faches hin, die Grundlagen der Chemie ständig präsent haben zu müssen, was eine Bereitschaft des Lernenden zu dauernder und sorgfältiger Nacharbeit der im Chemieunterricht behandelten Inhalte erfordert.

Wöhrmann sieht im wesentlichen vier Hauptursachen, die das Erlernen der Chemie erschweren und damit für die „Misere des Chemieunterrichts“ (Wöhr­mann, 1987, S. 284) verantwortlich sind: die chemische Fachsprache, die Symbol- oder Formelsprache, die Modelle der Chemie und die chemischen Reaktionen bzw. Stoffumwandlungen. Diese Aspekte sollen hier noch einmal in ähnlicher Weise dargestellt werden.

5 Die chemische Symbolsprache

5.1 Die chemische Fach- und Symbolsprache

Einzelne Wissenschaften bedienen sich fachspezifischer Wissenschaftssprachen. So haben auch Chemiker ihre eigene Fachsprache, die ein begriffliches Instrumentarium bietet, beobachtete Phänomene oder wissenschaftliche Ergebnisse der Che­mie oder des Chemieunterrichts klar und eindeutig dazustellen, zu deren Formulierung die Gemein- oder Alltagssprache keine oder nur unzureichende Ausdrucksmöglichkeiten bietet (Vollmer, 1980).

„Doch über das Verhältnis von Sprache und Fachsprache sowie über deren vielfach unreflektierten Gebrauch im Unterricht scheint weder bei den Lehrern, die als ‚Fachleute’ Chemie- oder Physik an den Schulen unterrichten, noch in der wissenschaftlichen Diskussion ein Problembewußtsein vorhanden zu sein“ (Bauer/Nase, 1983, S. 128). Der Wissenschaftler sollte sich der Verständlichkeit seiner Wissenschaftssprache bewusst sein und vor allem seine sprachlichen Mittel sach- und adressatengerecht wählen. Denn eine solche Fachsprache des Experten, hier des Lehrers, kann für Verwirrung gegenüber dem Laien, hier dem Schüler, sorgen, wenn sie dem Kenntnisstand und der fachwissenschaftlichen Entwicklung des Schülers nicht angepasst ist (Hallpap/Klein/Lux, 1997). Zwar benutzt der Fachwissenschaftler viele Begriffe, die auch im Alltag des Jugendlichen Verwendung finden, z. B Metall, Säure, Lösung, Gas, Verbrennung, doch haben diese oft „eine andere oder weitergehende, immer eine präzisere [Bedeutung, die Verfasserin ] als in der Alltagssprache“ (Barke/Harsch, 2001).

Über die Fachsprache hinaus ist die Symbol- bzw. Formelsprache für den Chemiker charakteristisch.

Er verwendet Element- oder Atomsymbole für chemische Elemente oder einzelne Atome, z.B. bedeutet H das Element Wasserstoff oder ein Wasserstoffatom, Al das Element Aluminium oder ein Aluminiumatom, usw. Für einzelne Ionen werden Ionensymbole, wie Na+ für ein Natriumion oder Cl- für ein Chloridion, geschrieben. Für Verbindungen werden sogenannte Verbindungssymbole, wie H2O, NaCl, NH3, Fe2O3, etc., die das Atomzahlenverhältnis in einer Verbindung widerspiegeln, formuliert. Diese Symbole lassen allerdings nicht auf den ersten Blick erkennen, ob es sich bei den Verbindungen um (finite) Moleküle oder (infinite) Ionengitter handelt. Zur Unterscheidung sind weitere Kenntnisse über den Aufbau von Verbindungen notwendig. Je nach Informationsgehalt unterscheidet man zusätzlich zwischen Summen-, Konstitutions-, Struktur-, Valenzstrichsymbolen, etc. Schließlich werden chemische Reaktionen durch Reaktionssymbole beschrieben.

Obgleich in der Literatur die Bezeichnungen Formel, Zeichen und Symbol syno­nym verwendet werden, soll im folgenden lediglich der Begriff Symbol gebraucht werden (Weninger, 1971; Barke/Wirbs, 2000), da zu der Kategorie der Zeichen eher Buchstaben oder Satzzeichen gehören und Formeln vielmehr in der Mathematik und Physik zu finden sind. Ebenso sollte bei der Betrachtung von Reaktionen von Reaktionssymbolen oder -schemata statt von Reaktionsgleichungen gesprochen werden, da es sich hier nicht um Gleichungen im Sinne der Mathematik handelt (Weninger, 1971).

5.2 Was bedeutet der Begriff Symbol ?

Ein Symbol ist „ein wahrnehmbares Zeichen bzw. Sinnbild (Gegenstand, Handlung, Vorgang), das stellvertretend für etwas nicht Wahrnehmbares (auch Gedachtes, Geglaubtes) steht“ (Brockhaus, 1998).

Ein wesentliches Merkmal aller Symbole ist die Eigenschaft, über sich hinaus zu weisen (Tillich, 1986). Symbole repräsentieren oder vertreten Objekte nicht in ihrem eigentlichen, wörtlichen Sinn, sondern deuten immer auf etwas hin, „das nicht unmittelbar ergriffen werden kann, sondern das indirekt ausgedrückt werden muss“ (Tillich, 1986, S. 4). So ist auch Langer der Überzeugung: „Symbole sind nicht Stellvertreter ihrer Gegenstände, sondern Vehikel für die Vorstellung von Gegenständen. [...] Wenn wir über die Dinge sprechen, so besitzen wir Vorstellungen von ihnen, nicht aber die Dinge selber, und die Vorstellungen, nicht die Dinge, sind das, was Symbole direkt ‚meinen’“ (Langer, 1965).

Auch in der Chemie stehen die wissenschaftlichen Termini ­­– hier die chemischen Symbole – als Modelle für eine Wirklichkeit, deren unmittelbare Erkenntnis uns nicht möglich ist (Cassirer, 1956; Löffler, 1988). Schmidt (1977) hebt hervor, dass der Modellcharakter naturwissenschaftlicher Aussagen und Vorstellungen nur selten, z.B. bei dem Begriff Atommodell, direkt zum Ausdruck komme, aber auch chemische Symbole und Reaktionssymbole zu den Modellen zählten. Demnach drückt beispielsweise das Symbol H2O das Atomzahlenverhältnis aus, steht aber darüber hinaus auch immer zugleich stellvertretend für die nicht wahrnehmbare Struktur des Wassermoleküls. Gleichermaßen ist das Symbol NaCl immerzu mit der Vorstellung der Natriumchloridstruktur verknüpft.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: Denken in Modellen nach Steinbuch (1977) (in: Barke/Harsch, 2001, S. 138)

Wichtig ist an dieser Stelle, zwischen abstrakten Denkmodellen und konkreten Anschauungsmodellen zu unterscheiden (vgl. Abb. 4).

Nach Steinbuch (1977) nimmt der Naturwissenschaftler einen komplexen Sachverhalt seiner Disziplin in der Realität wahr – hier z.B. ein Stück Kochsalz in Form eines Würfels – und überträgt ihn in seinem Bewusstsein in ein abstraktes Modell, ein Denkmodell – hier entsprechend ein Raumgittermodell der Natriumchloridstruktur oder das Symbol NaCl als verkürztes Modell dieser Struktur. Das Denkmodell ist auf die wesentlichen Merkmale des Kochsalzwürfels – hier die kubische Anordnung der Ionen – reduziert, wird aber noch durch zusätzliche Informationen, z.B. durch Kenntnisse der Größenverhältnisse der Ionen, etc., ergänzt. Durch den Bau eines konkreten Anschauungsmodells kann der Chemiker das Denkmodell wiederum in der Realität veranschaulichen. Zur Konstruktion eines konkreten Modells – hier z.B. eines Raumgittermodells – werden irrelevante, vom Modellbauer individuell ausgewählte Zutaten, wie Kugeln, Stäbe und Klebstoff gebraucht.

Schüler als „Chemieanfänger“ können den Transfer von einem konkreten Phänomen zu einem Denkmodell oder einem Symbol noch nicht leisten und stoßen im konventionellen Unterricht somit auf Schwierigkeiten im Umgang mit chemischen Symbolen (Barke, 1988a, 1988b).

Barke und Wirbs fassen den Symbolbegriff folgendermaßen zusammen: „Sym­bole [...] sollen als Verkürzungen chemischer Strukturen und damit als Symbole kleinster Struktureinheiten gelten, sie mögen im Sinne von Langer ‘Vehikel’ für die Vorstellung von kleinsten Struktureinheiten sein“ (Barke/Wirbs, 2000, S. 3).

5.3 Abkürzungen

Da dem Jugendlichen im täglichen Leben Abkürzungen, z.B. LKW, PKW, ZDF, ADAC, SOS, ICE, FDP, etc., geläufig sind, scheint er mit chemischen Symbolen, wie FeS, MgO oder NaCl, noch gut zurechtzukommen, da er sie ebenfalls als Abkürzungen für verschiedene Substanznamen ansieht (Barke/Harsch, 2001). Wenn aber im Fortlauf des Chemieunterrichts immer mehr Symbole hinzukommen und dem Lernenden ihre eigentliche Bedeutung verborgen bleibt, so kann der Eindruck entstehen, die Chemie bestehe aus einer unüberschaubaren Anhäufung einzelner Vorgänge, deren Stofflisten es auswendig zu lernen gelte (Löffler, 1979). „Sicher liegt hier eine der Ursachen für die Schülermeinung, Chemie sei ein Fach, indem man gute Leistungen durch Auswendiglernen erreicht. [...] Geht der Zusammenhang verloren, erscheint der Unterricht den Lernenden als ein Nebeneinander von Experimenten, Annahmen und Gesetzen, Lern- und Abfragestoff, der dann durch die folgenden Formeln und Gleichungen immer mehr aufgestockt zu einem unübersichtlichen, ungeordneten Berg von Detailwissen führt“ (Thomas, 1989, S. 26f.).

Große Schwierigkeiten treten besonders bei Symbolen wie H2O oder dem Reak­tions­symbol 2 H2 + O2 ® 2 H2O auf, die nicht mehr so einfach als Abkürzungen zu interpretieren sind, da sie Indizes und Faktoren enthalten.

Barke und Harsch stellen fest: „Besitzen Schüler keinerlei Strukturvorstellungen, so können sie die Indizes [...] auch nicht strukturchemisch interpretieren und lernen diese Symbole auswendig. Damit bleiben sie bei unverstandenen oder widersprüchlichen Vorstellungen und betrachten deshalb die chemische Symbolik als Geheimsprache der Chemiker“ (Barke/Harsch, 2001, S. 184).

5.4 Mehrdeutigkeit

Eine weitere Schwierigkeit der chemischen Symbolik besteht in ihrer Mehrdeutigkeit.

Das Symbol Fe meint erstens das Element Eisen, das im Periodensystem der Elemente zu finden ist; zweitens bedeutet es ein Eisen atom; drittens verwendet der Chemiker das Symbol Fe als Abkürzung für den Stoff Eisen (Metall), mit dem er experimentiert, und der aus Atomen des Elements Eisen besteht (Stübs/Wegner, 1988). Scheible (1971) fügt hinzu, dass man z.B. unter dem Symbol S auch noch 1 Mol Schwefel verstehen könne und bei Gasen eine zusätzliche Volumenbedeutung hinzukomme. Nach Scheibles Ansicht hat ein Symbol folglich drei Bedeutungen: eine stoffliche, eine atomare und eine stöchiometrische. Demselben Symbol werden also verschiedene Bedeutungen zugeordnet, die der Lehrer als „Experte“ der chemischen Symbolik erkennen und differenzieren kann, dem Schüler als „Laien“ aber Probleme bereiten, da er z.B. nicht zwischen den Eigenschaften eines isolierten Teilchen und eines Stoffes unterscheiden kann (Stübs/Wegner, 1988). Ähnliche Unsicherheiten können auf die Reaktionssymbole, insbesondere die stöchiometrischen Koeffizienten übertragen werden (Scheible, 1971).

Da außerdem einem Verbindungssymbol, wie NaCl, im allgemeinen nicht anzusehen ist, ob die betreffende Verbindung als Ionenkristall oder als Molekül verliegt, ist die Gefahr groß, dass sich falsche Strukturvorstellungen, wie etwa von dem „Molekül Kochsalz“, in den Köpfen der Schüler festsetzen (Scheible, 1971; Stübs/Wegner, 1988).

Scheible (1971) macht zudem auf eine Gesetzmäßigkeit der chemischen Symbolsprache aufmerksam, die Schülern als weitere Inkonsequenz erscheinen mag. Obgleich man in Reaktionsschemata für die Symbole der Elemente deren einfache Atomsymbole schreibt, treten bestimmte elementare Gase, wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und die Halogene, als zweiatomige Moleküle auf.

Aufgrund der aufgezählten Probleme beim Umgang mit chemischen Symbolen fordert Scheible (1971) die Chemielehrer dazu auf, sich sprachlicher Ungenauigkeiten im Umgang mit der chemischen Symbolik bewusst zu werden und auf eine saubere und eindeutige Ausdrucksweise zu achten. „Denken wir immer daran, daß ein unklarer Gebrauch von Begriffen, den wir als ausgebildete Chemiker noch verkraften können, in Schülerköpfen vielleicht irreparable Verwirrung stiftet“ (Scheible, 1971, S. 8).

5.5 Abstraktion

5.5.1 Kognitive Entwicklung nach Piaget

Eine weitere Begründung für die Schwierigkeiten der Lernenden in naturwissenschaftlichen Fächern liefert die Entwicklungspsychologie von Piaget (vgl. Grä­ber/Stork, 1984).

Nach Piaget ist die kognitive Entwicklung von Jugendlichen an deren Reifungsprozesse gebunden und wird durch vier Stadien – durch das sensomotorische, präoperationale, konkret-operationale und formal-operationale Stadium – charak­terisiert, in denen sich die Heranwachsenden in ihren Denkstrukturen in bezeichnender Weise unterscheiden (Gräber/Stork, 1984).

Für den naturwissenschaftlichen Unterricht und vor allem für das Erlernen der chemischen Symbolsprache sind hier das konkret-operationale und das formal-operationale Stadium von Bedeutung.

Kinder im Alter von 7 bis 13 Jahren befinden sich nach Piagets Vorstellung im Stadium der konkreten Denkoperationen, die sich vor allem auf Gegenstände, die real und fassbar sind, und auf Handlungen, die wirklich ausgeführt oder zumindest in der Vorstellung ausgeführt werden können, beziehen (Bauer/Nase, 1983). Ab einem Alter von etwa 13 Jahren lösen sich die Heranwachsenden nach Pia­gets Überzeugung von Handlungen am konkreten Gegenstand und treten in die Phase der formalen Denkoperationen ein. Sie denken zunehmend abstrakter, d.h. sie sind imstande, verschiedene Variablen in ihre Überlegungen einzubeziehen, mögliche Relationen abzuleiten und formal-mathematische Operationen zu begreifen (Barke/Harsch, 2001). Es bildet sich ein hypothetisch-deduktives Denken heraus.

Gleichwohl muss betont werden, dass die kognitive Entwicklung ein kontinuierlicher Prozess ist und individuell variieren kann. Auch nach neueren Untersuchungen muss Piagets Konzeption korrigiert werden. Häufig erreichen nur 27% der 16jährigen Probanden der 10. Klasse eines Gymnasiums das formal-operationale Stadium (vgl. Gräber/Stork, 1984).

Da die Lerninhalte der naturwissenschaftlichen Fächer weitgehend abstrakt sind und übliche Lehrmethoden ein formal-operationales Denkvermögen voraussetzen, vermuten Gräber und Stork (1984), dass der Chemieunterricht Schüler speziell der Sekundarstufe I intellektuell überfordere und daraus Resignation und eine Ablehnung des Faches resultiere.

Tatsächlich ist ein bestimmter Grad an Abstraktionsvermögen und geistiger Konstruktionsfähigkeit notwendig, um sich beispielsweise die Begriffe die Energie oder das Mol, die als theoretische Größen keinen konkreten Erfahrungen in der Wirklichkeit entsprechen, vorstellen zu können. Auch den Teilchenbegriff auf makroskopisch kontinuierliche Materie anzuwenden, beobachtbare Phänomene also durch das Vorhandensein und die Anordnung kleinster Teilchen zu deuten, erfordert konstruktive geistige Leistung (Gräber/Stork, 1984).

Fehlt das beschriebene Abstraktionsvermögen, d.h. hier auch die Fähigkeit, die wahrgenommene Realität durch ein angemessenes abstraktes Denkmodell zu deuten^[3], scheint sich eine große Kluft zwischen Wirklichkeit und ihrer Präsentation durch ein Symbol zu öffnen. „Chemie sinkt auf die Stufe einer unverständlichen Teildisziplin der Naturwissenschaften ab“ (Haseloff, 2000, S. 18). Auch Barke (1982a) weist auf die Beziehungslosigkeit zwischen den beiden Abstraktionsebenen hin. Er kritisiert, dass im Anschluss an die Beobachtung eines Experimentes unverzüglich chemische Symbole notiert würden. Dieses Vorgehen beanspruche das abstrakte Denkvermögen des Schülers in so starker Weise, „daß der Schüler Formeln und Reaktionsgleichungen auswendig lernt, aber nicht in der Lage ist, Stoffaufbau und Stoffumbildung zu verstehen und mit eigenen Worten zu beschreiben“ (Barke, 1983, S. 131).

5.5.2 Unterrichtsmethoden

In Lehrplänen und Schulbüchern wird zumeist der historisch-empirische Weg zur Herleitung chemischer Symbole bevorzugt.

Auf der Grundlage des Daltonschen Atommodells werden die Massen der reagierenden Stoffe experimentell ermittelt. Durch einen Vergleich der entsprechenden Atommassen mit den empirisch bestimmten Massen, erhält man die Stoffmengen und das Atomanzahlverhältnis der jeweiligen Atome in einer Verbindung. Auch aus Volumenverhältnissen, z.B. aus der quantitativen Durchführung der Wassersynthese, lassen sich Verhältnisformeln ableiten. Nach der empirischen Ermittlung der Volumina verschiedener an einer Reaktion beteiligter Gase, werden mit Hilfe der Dichte die Massen der betreffenden Substanzen errechnet. Durch einen Vergleich von tabellierten Atommassen mit diesen Werten kann wiederum das Verhältnissymbol der Verbindung hergeleitet werden (Jäckel/Risch, 1993).

Dieses Vorgehen beansprucht das abstrakte Denkvermögen eines Schülers in besonderer Weise: er muss zwei Massenverhältnisse vergleichen, parallel experimentell ermittelte und theoretische Verhältnisse unterscheiden und aus Massenangaben Teilchenzahlen ableiten (Barke, 1988b). Darüber hinaus ist ein solides mathematisches Grundverständnis notwendig, um die oftmals schwierigen Rechenschritte nachvollziehen zu können.

Oft wird im Unterricht zu solchen stöchiometrischen Berechnungen der Molbe­griff hinzugenommen, der aber von den Lernenden die zusätzliche Abstrak­tions­fähigkeit verlangt, sich in verschiedenen Massen unterschiedlicher Substanzen die gleiche Anzahl von Teilchen vorzustellen (Barke, 1988b).

Der gelegentlich noch im Unterricht verwendete Begriff der Wertigkeit wird in der Fachliteratur zunehmend abgelehnt. Dagegen sind für viele molekulare, vor allem organische Substanzen Bindigkeiten vertretbar, durch die Molekülstrukturen vorausgesagt werden können, z.B. CH4 aus einem vierbindigen Kohlenstoffatom und vier einbindigen Wasserstoffatomen (Barke, 1988b). Für kristalline Feststoffe der anorganischen Chemie muss der Begriff der Bindigkeit jedoch abgelehnt werden, da er „naturgemäß anstatt zum Gitterbegriff zum Molekülbegriff [...] und so­mit zu falschen Strukturvorstellungen“ (Barke, 1988b, S. 10) führen muss.

5.6 Schülervorstellungen

Jugendliche bauen, bevor sie den Chemieunterricht besuchen, zu vielen naturwissenschaftlichen Phänomenen eigene Vorstellungen, im weitesten Sinn eigene Denkmodelle^[4] auf, die nicht den gegenwärtigen fachwissenschaftlichen Ansichten entsprechen. Da die Lernenden ihre persönlichen Auffassungen aus durchaus richtigen Beobachtungen geschlossen haben, können diese nicht falsch genannt werden, sondern man bezeichnet sie häufig als ursprüngliche, vorwissenschaftliche, lebensweltliche oder alltägliche Vorstellungen (Barke/Harsch, 2001).

Widersprüche sowohl zwischen eigenen Erklärungen des Schülers als auch zwischen seinen Alltagsvorstellungen und der Deutung von Experimenten im Unterricht können zu generellen Schwierigkeiten mit chemischen Sachverhalten, insbesondere der Symbolik führen.

Einige solcher Schwierigkeiten seien hier exemplarisch erläutert.

5.6.1 Stoffe als Eigenschaftsträger

Nach Überzeugung vieler Schüler entstehen bei chemischen Reaktionen keine neuen Stoffe, sondern es werden neue Eigenschaften angenommen. So deuten die Lernenden die schwarze Schicht auf dem Silberbesteck nicht mit der Bildung eines neuen Stoffes Silbersulfid, sondern weisen diese sichtbare Veränderung als Eigenschaft des Silbers aus: das Silber ist schwarz geworden (Pfundt, 1975).

Da­neben haben viele Lernende Schwierigkeiten, zwischen den Eigenschaften isolierter Teilchen und den Eigenschaften von Stoffen oder Teilchenverbänden zu unterscheiden (Stübs/Wegner, 1988).

5.6.2 Kontinuum

Fritsch (1992) weist auf Probleme mit dem Teilchenmodell hin. Schüler haben häufig die Vorstellung, ein Stoff sei aus kleineren Stoffportionen aufgebaut, die sich in immer kleinere Stoffproben zerteilen ließen. Im Alltag macht der Heranwachsende entsprechende Erfahrungen, z.B. beim Zerkrümeln von Zucker, wobei jedes „Zuckerteilchen“ die Farbe und den Geschmack des Zuckers beibehält. Beim Lösen von Zucker scheinen die Teilchen nur kleiner geworden zu sein, so dass man sie nicht mehr sehen kann. „Die Strukturen des Makrobereiches, also der Phänomenologie, werden auf die des Mikrobereiches, also der Modellvorstellungen übertragen. Als Lehrer darf man dies im Grunde nicht zulassen, weil sich auf diese Weise völlig falsche Vorstellungen von chemischen Strukturen ausbilden und verfestigen können“ (Haupt, 1980, S.127).

Haupt stellte mittels Interviews von Schülern der 9. und 10. Klassen zugleich eine „gewisse Doppelgleisigkeit“ (Haupt, 1980, S. 125) im Denken fest. So argumentierten die Probanden auf der Ebene der Modellvorstellungen zwar mit einem Diskontinuumsdenken, leisteten aber keinen Transfer und behielten zur Erklärung der sichtbaren Phänomene kontinuierliche Vorstellungen bei, bezeichneten z. B. die Fäden der Eisenwolle als Teilchen. „Es handelt sich also hier um typische Fälle eines angelernten, im Grunde unverstandenen Wissens. [...] Solche Vorstellungen sind aufgrund jahrelanger Erfahrung so fest verwurzelt, daß sie in der Regel im Unterricht nur zeitweilig verdrängt werden“ (Haupt, 1980, S. 134ff.).

5.6.3 Vernichtung von Stoffen

Haupt (1980) und Barke (1982a) zeigen weitere Probleme bei der frühzeitigen Arbeit mit Symbolen und der Vermittlung des Oxidationsbegriffs im Chemieunterricht auf.

In einer Untersuchung von Barke (1982a) wurde Hauptschülern der Klassenstufe 9 und Realschülern der Klassenstufen 8 bis 10, die die Magnesiumverbrennung im Unterricht durchgenommen hatten und mit dem Teilchenmodell vertraut waren, die Aufgabe gestellt, die Reaktionsgleichung für die Magnesiumverbrennung zu notieren und anschließend ihre Teilchenvorstellung zum Aufbau der Stoffe vor und nach der Reaktion zu beschreiben und zu zeichnen. Es wurde erwartet, dass die Probanden die Sauerstoffteilchen als Reaktionspartner der Magnesiumteilchen erkennen und beide Teilchensorten als Bausteine des Magnesiumoxids beschreiben konnten. Es stellte sich jedoch heraus, dass etwa 70% der Befragten das Re­aktionssymbol auswendig, so Barkes Vermutung, formulieren konnten, aber Vor­stellungen besaßen, die im Widerspruch zu der Reaktion standen.

Viele Lernende äußern eine Vorstellung von der Verbrennung, die der Phlogis­tontheorie von Stahl (vgl. Haupt, 1980; Krätz, 1990; Barke/Harsch, 2001) aus dem 17. Jahrhundert ähnelt. Demnach enthält ein brennbarer Stoff eine flüch­tige Substanz, genannt Phlogiston, die beim Verbrennungsvorgang in die Luft entweicht, so dass eine Art Metallkalk übrigbleibt. So machen auch Heranwachsende die Erfahrung, dass z.B. bei der Verbrennung von Holzkohle Asche übrigbleibt und erklären in Hinblick auf das Niederbrennen einer Kerze, dass wohl etwas in die Luft abgegeben worden sein müsse (Haupt, 1980). Ein Schüler beschrieb in Barkes Untersuchung die Verbrennung des Magnesiums wie folgt: „Einige Teile verbrennen, und einige bleiben über, die man MgO nennt“ (Barke, 1982a, S. 133).

5.6.4 Ionen und Ionengitter

Eine weitere Untersuchung von Barke (1988a) über die Schülervorstellungen zu Salzen und Ionensymbolen verdeutlicht ähnliche Schwierigkeiten. So konnten die meisten Probanden entsprechende Reaktionssymbole in Worten formulieren, hatten aber Probleme mit den geforderten Gittervorstellungen zu verschiedenen Kristallen.

Dass viele Lernende im allgemeinen oft isolierte Teilchen oder Teilchengruppen angeben, führt Haupt (1980) auf die für den Chemieunterricht typische Formelschreibweise und Skizzen von einzelnen Atomen und Elektronenbahnen zurück. Zudem werden im Fach Chemie oft Summensymbole, wie H2O und NaCl zu­gleich vorgestellt, ohne auf die unterschiedlichen Strukturen der Stoffe hinzuweisen. Somit kann sich bei den Lernenden leicht die Vorstellung festigen, dass beispielsweise Natriumchlorid aus „NaCl-Molekülen“ aufgebaut sei (Stübs/Weg­ner, 1988). In der Untersuchung von Barke (1988a) äußerten viele Probanden überdies die Ansicht, dass z.B. in einer Calciumchloridlösung Calciumatome und Chlormoleküle oder Calcium und Chlor enthalten seien.

Da die Mehrzahl der Lernenden, selbst in der Klassenstufe 10, anscheinend keine fachwissenschaftlich angemessenen Vorstellungen von der Oxidation oder dem Ionenbegriff besitzen, folgert Barke, dass allein das Formulieren des Reaktionssymbols zur Erklärung einer Reaktion nicht ausreicht. „Der Schüler lernt dieses Symbol auswendig und behält parallel dazu seine ursprünglichen Vorstellungen bei“ (Barke, 1982a, S. 133).

5.7 Zusammenfassung

Da der Komplex der chemischen Symbolsprache den meisten Jugendlichen offensichtlich Schwierigkeiten bereitet und für eine Mehrheit im herkömmlichen Unterricht nur schwer nachzuvollziehen ist, liegt die Vermutung nahe, dass die negative Einstellung gegenüber dem Chemieunterricht mit dem Verständnis der Symbolsprache zusammenhängt.

Becker untersuchte diesen Zusammenhang bereits 1976, indem er Schüler der 8. Klasse einer Realschule die Aufgabe stellte zu definieren, was eine chemische Formel aussagt. Außerdem sollten die Probanden mitteilen, für wie beliebt sie den Chemieunterricht halten, und die einzelnen Schulfächer in einer Hierarchie anordnen. Als Ergebnis fand Becker (1976) einen statistisch hochsignifikanten Zusam­menhang zwischen den Variablen Fachbeliebtheit und Verständnis der chemischen Symbolsprache.^[5]

Eine ähnliche Untersuchung wird geplant und soll im folgenden beschrieben werden.

6 Untersuchungsziele

Aus bisherigen Untersuchungen scheint hervorzugehen, dass das Verständnis der chemischen Symbolsprache mit den Einstellungen von Schülern zum Chemieunterricht zusammenhängt. In der Einleitung sind diesbezügliche Fragen gestellt und Vermutungen geäußert worden, die nun in Hypothesen überführt werden sollen.

Da die chemische Symbolsprache als ein wesentlicher Bestandteil des Chemieunterrichts für viele Schüler offenbar schwierig zu verstehen und zugleich eine zumeist negative Einstellung der Jugendlichen gegenüber dem Chemieunterricht festzustellen ist, ist es denkbar, dass sich die beiden Variablen gegenseitig beeinflussen.

Es gilt daher zu überprüfen:

Hypothese H1:

Es besteht ein Zusammenhang zwischen dem Verständnis der chemischen Symbolsprache und den Einstellungen der Schülerinnen und Schüler zum Chemieunterricht.

Die Prüfung der Hypothese H1 wird erzielt, indem das Verständnis der chemischen Symbolik und die Einstellung zum Chemieunterricht getrennt erhoben werden. Die beiden Variablen werden gesondert ausgewertet, in Beziehung zu einander gesetzt und auf Zusammenhänge überprüft.

Möglicherweise entwickelt sich aber nicht nur ein Verständnis der chemischen Symbolik, sondern es bildet sich ebenfalls eine Einstellung der Schüler zur Symbolik aus.

Dieser Sachverhalt soll in folgender Hypothese ausgedrückt werden:

Hypothese H2:

Es besteht ein Zusammenhang zwischen dem Verständnis der chemischen Symbolsprache und den Einstellungen der Schülerinnen und Schüler zur chemischen Symbolik.

Um zu untersuchen, inwieweit Schüler, die ein Verständnis der chemischen Symbolik erworben, auch eine Einstellung zur Symbolik entwickelt haben, wird neben dem bereits zur Überprüfung der Hypothese H1 ermittelten Verständnis der chemischen Symbolik auch die Einstellung zur Symbolik erforscht. Die beiden Variablen werden verglichen und auf Zusammenhänge überprüft.

Bildet sich eine Einstellung der Schüler zur chemischen Symbolik und zum Chemieunterricht, so ist auch ein Zusammenhang zwischen diesen Variablen vorstellbar.

Diese Vermutung wird in folgender Hypothese formuliert:

Hypothese H3:

Es besteht ein Zusammenhang zwischen den Einstellungen der Schülerinnen und Schüler zur chemischen Symbolsprache und zum Chemieunterricht.

Die Prüfung der Hypothese H3 wird erzielt, indem die bereits für Hypothese H1 erhobene Einstellung zum Chemieunterricht und die für Hypothese H2 ermittelte Einstellung zur chemischen Symbolik miteinander verglichen und mögliche Korrelationen herausgearbeitet werden.

Um das Verständnis der chemischen Symbolik zu untersuchen, wird ein Fragebogen konzipiert wird, der gezielt nach den geforderten Fähigkeiten der Jugendlichen fragt.^[6]

Anhand eines standardisierten, mehrfach erprobten Fragebogens von Müller-Harbich, Wenck und Bader (1990a) wird die Einstellung der Schüler zum Che­mieunterricht ermittelt. Um auch die Einstellung zur chemischen Symbolik zu erheben, wird derselbe Test um einige diesbezügliche Items ergänzt, die zur Prüfung der Hypothesen gesondert ausgewertet werden.^[7]

[...]

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^[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

^[3] vgl. Kapitel 5.2

^[4] vgl. Kapitel 5.2

^[5] Becker (1976) geht allerdings von einer anderen Definition von Verständnis der Symbolsprache aus als die anschließende Arbeit (vgl. Kapitel 7.2.1), so dass die Ergebnisse beider Untersuchungen nicht miteinander verglichen werden können.

^[6] vgl. Kapitel 7.2.1 und Anhang A

^[7] vgl. Kapitel 7.2.2 und Anhang A