Wenn mich Kommilitonen oder Bekannte gefragt haben, welches Schwerpunktfach ich habe und ich ihnen gesagt habe, es sei Chemie, schauten mich die meisten erst einmal erstaunt an. „Chemie“ im Zusammenhang mit „Grundschule“, das konnte sich keiner vorstellen. Die meisten Leute erzählten, sie hätten selber nie chemische Aspekte in der Grundschule behandelt und könnten sich auch nicht vorstellen, dass man so etwas überhaupt machen könnte. Da ich mich sehr für Chemie interessiere und man es ja auch als Anteilsfach des Lernbereichs Naturwissenschaft/Technik studieren kann, dachte ich mir, das könnte ein interessantes Thema für meine Examensarbeit sein. Zu diesem Zweck habe ich einen kurzen Fragebogen entwickelt, den ich an einigen Schulen an die Lehrer verteilt habe um herauszufinden, ob Chemie in der Grundschule eine Rolle spielt. Im ersten Teil dieser Arbeit habe ich die Ergebnisse ausgewertet und versucht, daraus Schlussfolgerungen zu ziehen.
Der Hauptteil der Arbeit besteht aber aus einer von mir entwickelten Unterrichtsreihe, in der chemische Aspekte im Vordergrund stehen, die jedoch trotzdem auch interdisziplinäre Ansätze beinhaltet. Die Unterrichtsreihe wurde natürlich von mir auch in einem vierten Schuljahr gehalten und die Erfahrungen, die ich dort machte, sind ebenfalls Teil dieser Arbeit.
Ich möchte mit dieser Arbeit einen Leitfaden schaffen, um auch Lehrern oder Lehramtsanwärtern, deren Kenntnisse in Chemie eher begrenzt sind, sich aber demgegenüber nicht verschließen, eine Orientierung zu geben, denn auch die Chemie spielt meiner Meinung nach in der Alltagswelt der Kinder eine nicht unbedeutende Rolle. Aus diesem Grunde werde ich auch die Sachanalyse der Unterrichtsreihe so gestalten, dass sie fachlich richtig ist, aber dennoch nicht zu wissenschaftlich, damit auch naturwissenschaftliche Laien einen ersten Einblick in die Hintergründe der Versuche bekommen können.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Empirische Daten zur Chemie in der Grundschule
2.1. Beschreibung des Fragebogens
2.2. Quantitative Auswertung des Fragebogens
2.3. Interpretation der ausgewerteten Daten
3. Sachanalyse der in der Unterrichtsreihe vorgesehenen Sachverhalte
3.1. Aggregatzustände
3.1.1. Fest, flüssig und gasförmig
3.1.2. Die Übergänge zwischen den Aggregatzuständen
3.2. Mischen und Trennen
3.2.1. Stoffgemische
3.2.1.1. Heterogene Stoffgemische
3.2.1.2. Homogene Stoffgemische
3.2.2. Trennung von Stoffgemischen
3.2.2.1. Trennung von Suspensionen
3.2.2.2. Trennung von Emulsionen
3.2.2.3. Trennung von Feststoffgemischen
3.2.2.4. Wiedergewinnung gelöster Stoffe durch Destillation
3.2.2.5. Das Trennverfahren der Chromatographie
3.3. Löslichkeit
3.4. Säure-Base-Theorie
3.4.1. Historischer Überblick
3.4.2. Die pH-Skala
3.4.3. Die Theorie nach Brönsted
3.4.3.1. Säuren als Protonendonatoren
3.4.3.2. Basen als Protonenakzeptoren
3.4.3.3. Die Protolyse
3.4.3.4. Neutralisationsreaktionen
3.4.4. Die Amphoterie des Wassers
3.4.5. Indikatoren
3.4.6. Die Säuren und Basen der Unterrichtseinheit
4. Planung, Durchführung und Reflexion der Unterrichtsreihe
4.1. Grundsätze der Unterrichtsplanung und –vorbereitung
4.1.1. Der Grundsatz der Kontinuität
4.1.2. Der Grundsatz der Reversibilität
4.1.3. Der Grundsatz der Eindeutigkeit
4.1.4. Der Grundsatz der Widerspruchsfreiheit
4.1.5. Der Grundsatz der Angemessenheit
4.2. Lernzielformulierung
4.2.1. Grobziel
4.2.2. Feinziele
4.3. Bedingungsfeldanalyse
4.3.1. Die Schule
4.3.2. Zur Klassensituation
4.4. Didaktische Transformation und methodische Kommentare
4.4.1. Regeln zum Experimentieren
4.4.2. Die „Mindmap“
4.4.3. Aggregatzustände
4.4.4. Der Gasbegriff
4.4.5. Mischen und Trennen
4.4.6. Die Löslichkeit in Wasser
4.4.7. Der Säure-Base-Begriff
4.4.8. Neutralisationsreaktionen
4.4.9. Lernzielkontrolle
4.5. Verlaufspläne (nach Bennack; von Martial 1997)
4.5.1. Unterrichtseinheit 1: Einführung, Aggregatzustände
4.5.2. Unterrichtseinheit 2: Der Gasbegriff
4.5.3. Unterrichtseinheit 3: Mischen und Trennen
4.5.4. Unterrichtseinheit 4: Löslichkeit in Wasser, Säure-Base-Begriff
4.5.5. Unterrichtseinheit 5: Neutralisationsreaktion, Abschluss
4.6. Die eingesetzten Stoffe bzgl. der Gefahrstoffverordnung
4.7. Protokolle der Unterrichtseinheiten
4.7.1. Unterrichtseinheit 1: Einführung, Aggregatzustände
4.7.2. Unterrichtseinheit 2: Der Gasbegriff
4.7.3. Unterrichtseinheit 3: Mischen und Trennen
4.7.4. Unterrichtseinheit 4: Löslichkeit, Säure-Base-Begriff
4.7.5. Unterrichtseinheit 5: Neutralisationsreaktion, Abschluss
4.8. Allgemeine Nachbesinnung und kritische Reflexion
5. Weitere Versuche zum Thema „Chemie in der Grundschule“
5.1. Der Feuerlöscher
5.2. Was ist der beste Wärmeleiter?
5.3. Nachweis von CO2 in der Atemluft
5.4. Fettproben von Nahrungsmitteln
5.5. Kann man rohe Eier schälen?
5.6. Selbstgemachte Limonade
5.7. Zementierung eines Metallbleches
5.8. Bunte Flammen
5.9. Selbstgemachtes Indikatorpapier
6. Die selbstgebaute „Herdplatte“
7. Schlussbetrachtung
Zielsetzung & Themen
Ziel der Arbeit ist es, die Durchführbarkeit und den fachlichen Mehrwert von chemischen Experimenten im Grundschulunterricht zu evaluieren und einen praxisorientierten Leitfaden für Lehrkräfte zu entwickeln. Die Arbeit hinterfragt Vorurteile gegenüber Chemie in der Primarstufe und zeigt durch eine eigens konzipierte Unterrichtsreihe auf, wie komplexe Sachverhalte wie Stoffeigenschaften, Trennverfahren und Säure-Base-Reaktionen didaktisch transformiert werden können, um sie für Kinder im vierten Schuljahr zugänglich und erlebbar zu machen.
- Empirische Bestandsaufnahme zum Chemieunterricht in der Grundschule
- Didaktische Reduktion und methodische Aufbereitung chemischer Grundlagen
- Praktische Implementierung von Experimenten im Sachunterricht
- Sensibilisierung für Sicherheitsaspekte und Handhabung von Gefahrstoffen
- Reflexion der Lehrpraxis und Evaluierung der Lernzielerreichung
Auszug aus dem Buch
3.1.1. Fest, flüssig und gasförmig
Jeder Stoff kann drei Zustände annehmen: fest, flüssig oder gasförmig. Diese Zustände nennt man Aggregatzustände. Welchen Aggregatzustand ein Stoff hat, hängt von der Umgebungstemperatur und auch vom Umgebungsdruck ab. Bei einem Gas sind die einzelnen Moleküle frei beweglich und berühren sich nicht, es sei denn, sie stoßen zusammen. In diesem Falle prallen sie allerdings sofort wieder zurück. Ein Gas hat weder eine bestimmte Form noch ein bestimmtes Volumen, es passt sich dem Behälter an, in dem es aufbewahrt wird, kann sich aber auch ausdehnen oder komprimiert werden (Dickerson, Geis 1990).
Jedes Atom oder Molekül hat eine schwache Anziehungskraft auf andere Atome oder Moleküle, die man van-der-Waals-Kraft nennt. Wenn die Bewegungsenergie und die Temperatur gering genug sind, hält die van-der-Waals-Kraft die Moleküle in einer Flüssigkeit zusammen. Sie haben Kontakt, aber auch noch genug Energie, um aneinander vorbeizugleiten und ihre Position zu ändern. Im Gegensatz zu Gasen hat eine Flüssigkeit ein ziemlich definiertes Volumen (Dickerson, Geis 1990).
Setzt man die Bewegungsfreiheit der Moleküle weiterhin herab, werden sie in einer bestimmten räumlichen Anordnung festgehalten, oft in kristallinen Strukturen. Die Energie eines Moleküls reicht nun nicht mehr aus, von selbst die Position zu wechseln. Bei einem Feststoff sind Volumen und Gestalt fest definiert, so dass Arbeit geleistet werden muss, um ihn zu deformieren oder zu zerbrechen (Dickerson, Geis 1990).
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Der Autor erläutert die Motivation für seine Examensarbeit, Chemie in der Grundschule als ernstzunehmendes Thema zu etablieren, und stellt seine entwickelte Unterrichtsreihe als Leitfaden für interessierte Lehrkräfte vor.
2. Empirische Daten zur Chemie in der Grundschule: In diesem Kapitel werden die Ergebnisse einer Fragebogenaktion unter Lehrern ausgewertet, um deren Einstellungen und Kenntnisstand bezüglich chemischer Inhalte im Sachunterricht zu untersuchen.
3. Sachanalyse der in der Unterrichtsreihe vorgesehenen Sachverhalte: Dieser Abschnitt liefert die theoretischen fachlichen Hintergründe zu den Themen Aggregatzustände, Stoffgemische, Löslichkeit und der Säure-Base-Theorie.
4. Planung, Durchführung und Reflexion der Unterrichtsreihe: Hier werden die didaktischen Grundsätze, Lernziele und die konkrete praktische Umsetzung der Unterrichtsreihe in einer vierten Klasse detailliert protokolliert und reflektiert.
5. Weitere Versuche zum Thema „Chemie in der Grundschule“: Das Kapitel bietet eine ergänzende Sammlung an praxisnahen Experimenten, die über die Unterrichtsreihe hinaus als Demonstrations- oder Schülerexperimente eingesetzt werden können.
6. Die selbstgebaute „Herdplatte“: Der Autor beschreibt eine kostengünstige und einfache Anleitung, wie man aus Konservendosen improvisierte Heizvorrichtungen für Experimente herstellen kann.
7. Schlussbetrachtung: Zusammenfassend wird das Fazit gezogen, dass die Vermittlung chemischer Aspekte in der Grundschule sehr wohl möglich ist und maßgeblich von der fachlichen und didaktischen Kompetenz des Lehrers abhängt.
Schlüsselwörter
Chemie, Grundschule, Sachunterricht, Aggregatzustände, Stoffgemische, Trennverfahren, Löslichkeit, Säure-Base-Theorie, Neutralisation, Experimente, Didaktik, Lernziele, Stoffeigenschaften, Schulalltag, naturwissenschaftliche Bildung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Examensarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Integration chemischer Experimente und Themen in den Sachunterricht der Primarstufe, um Kinder frühzeitig für naturwissenschaftliche Fragestellungen zu sensibilisieren.
Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?
Die Arbeit behandelt schwerpunktmäßig die Aggregatzustände, Trennverfahren für Stoffgemische, Löslichkeitsfragen sowie grundlegende Konzepte der Säure-Base-Chemie.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist es, nachzuweisen, dass Chemie auch in der Grundschule ein wertvoller Bestandteil des Unterrichts sein kann und didaktisch so transformiert werden kann, dass sie altersgerecht vermittelbar ist.
Welche wissenschaftliche Methode wird zur Erkenntnisgewinnung verwendet?
Der Autor nutzt einen empirischen Ansatz durch eine Fragebogenuntersuchung unter Lehrkräften sowie eine fallstudienbasierte Analyse der eigenen Unterrichtsreihe in einer vierten Klasse.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine fundierte Sachanalyse der chemischen Inhalte sowie die detaillierte Planung, Durchführung und kritische Reflexion der Unterrichtseinheiten.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zentrale Begriffe sind Grundschulchemie, Stoffeigenschaften, experimentelles Lernen, Didaktische Transformation und Handlungsorientierung.
Wie wurde das Problem der fehlenden Laborausstattung an Grundschulen gelöst?
Der Autor schlägt kreative Improvisationen vor, wie etwa die selbstgebaute „Herdplatte“ aus Konservendosen oder die Nutzung von Haushaltsutensilien anstelle von professionellen Laborgeräten.
Warum wird Rotkohlsaft als Indikator empfohlen?
Rotkohlsaft eignet sich hervorragend als natürlicher Indikator, da er kostengünstig verfügbar ist, keine Gefahr darstellt und sehr anschaulich auf unterschiedliche pH-Werte mit Farbänderungen reagiert.
- Arbeit zitieren
- Stefan Frenzen (Autor:in), 2000, Chemische Experimente im Sachunterricht der Grundschule, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/211594
