Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Gegenstand einer Unterrichtsreihe, die in den Richtlinien und Lehrplänen für die Sekundarstufe II in NRW vorgeschlagen wird. Da diese Richtlinien und Lehrpläne erst am 1. August des Jahres 1999 in Kraft getreten sind und noch keine Schulbücher oder andere Unterrichtsmaterialien zur Verfügung stehen, entstanden bereits im Vorfeld viele Fragen, die der Verfasser beantwortet wissen wollte. So wurde die Entscheidung für dieses Thema zu einem großen Teil dadurch beeinflusst, dass die eigenständige Planung der Reihe vielfältige Recherchen und Versuchsreihen erforderte. Dies war zugleich Ansporn für mich zu versuchen selbstständig eine Einheit zu entwickeln, um damit zur Innovation des Chemieunterrichtes beizutragen.
Ein weiterer Gesichtspunkt war die Hinführung der Schüler und Schülerinnen zu eigenständigem wissenschaftlichen Arbeiten. Dieses Ziel wird durch den direkten Bezug vom bekannten Rohstoff zu Anwendungsprodukten, die täglich benutzt werden, motivierend unterstützt. Ausgehend von dieser Grundmotivation erschien es mir bei dieser Reihe vielversprechend den Schülern den wissenschaftlichen Erkenntnisweg in der Chemie, als eines der Hauptziele im Chemieunterricht, mit einem stark experimentell gestalteten Unterricht näher zu bringen. Ein Kernanliegen sollte hierbei das selbstständige Erarbeiten von Synthesewegen sein, die dann experimentell überprüft werden sollten.
Der Gegenstand dieser Arbeit begründet sich also aus dem Wunsch, und den damit einhergehenden Problemen, das Themenfeld B der Richtlinien “Reaktionswege zur Herstellung von Stoffen in der organischen Chemie“ schülerorientiert, interessant und mit hohem Verständnisgrad aufzuarbeiten, um so einen Beitrag zur Innovation zu leisten. Der Gegenstand der Arbeit ist die Reihe “vom fossilen Rohstoff über Cyclohexanol zu Anwendungsprodukten“.
Für diese spezielle Reihe habe ich mich entschieden, da im Vorfeld die Entstehung und Gewinnung von Erdöl, sowie deren Aufarbeitung im Unterricht thematisiert wurde. Eine nahtlose Anknüpfung war möglich und es erschien auch sinnvoll das vorhandene Wissen zu nutzen.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Bedingungsanalyse
2.1 Einordnung in den Lehrplan Chemie für die Sek. II
2.2 Materielle Voraussetzungen
2.3 Rahmenbedingungen der Lerngruppe
2.4 Fachliche Vorraussetzungen
2.5 Sachreduktion des Gegenstandes
3. Planung der Reihe
3.1 Recherche der vorhandenen Literatur und Versuchsvorschriften
3.2 Auswahl des Syntheseweges
3.3 Theorie – Praxis Probleme des Syntheseweges
4. Vergleich der Planung mit der Durchführung der Reihe
4.1 Geplanter Verlauf der Reihe
4.2 Problemstellen während des Verlaufs
5. Kritische Reflexion
6. Literaturverzeichnis
7. Anhang
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die praktische Umsetzbarkeit einer komplexen Unterrichtsreihe im Fach Chemie für einen Grundkurs der Jahrgangsstufe 12, wobei der Fokus auf dem experimentell gestützten Weg von fossilen Rohstoffen hin zu Anwendungsprodukten wie Nylon liegt. Ziel ist es, wissenschaftspropädeutische Arbeitsweisen zu fördern und die Diskrepanz zwischen fachlichen Anforderungen der Richtlinien und der schulischen Praktikabilität zu beleuchten.
- Kontextorientierte Unterrichtsplanung gemäß aktueller Lehrpläne
- Experimentelle Erarbeitung von Synthesewegen in der organischen Chemie
- Problemanalyse bei der Umsetzung komplexer Reaktionsmechanismen im Schulunterricht
- Förderung der Methodenkompetenz durch eigenständige Schülerexperimente
- Reflexion der Lehrereffektivität und der Sinnhaftigkeit didaktischer Reduktion
Auszug aus dem Buch
3. Planung der Reihe
Der Einstieg in die Reihe bereitet keine Schwierigkeiten und bietet die Möglichkeit durch Recherchen im Internet oder in Schulbuch für die Schüler einen einfachen Zugang zu finden. Das Vorkommen und die Aufbereitung von Erdöl finden sich didaktisch gut aufbereitet und durch arbeitsteilige Gruppenarbeit können diese selbstständig erarbeitet werden. Dadurch kann zugleich durch geschickte Wahl der Informationsmaterialien die Synthesemöglichkeiten für Cyclohexen mit aufgenommen werden.
Ausgehend von diesem Kenntnisstand wird das Thema der Reihe nun konkretisiert indem das Erdöl durch Cyclohexan und das Anwendungsprodukt durch Nylon ersetzt wird. Die Schüler erlangen dadurch die Erkenntnis das Cyclohexan, welches durch das physikalische Verfahren der Destillation aus Erdöl erhalten werden kann, als Ausgangsprodukt chemisch zu Nylon verändert werden können.
Im Hinblick auf einem Kontextbezug ist für die Schüler eine Umsetzung nur sinnvoll, wenn der Reaktionsweg vom Rohstoff zum Anwendungsprodukt klar nachvollziehbar ist. Dazu bedarf es der eigenständigen Erarbeitung der Synthesemöglichkeiten der einzelnen Reaktionsschritte und keiner theoretischen Behandlung, um den chemischen Weg der Erkenntnisgewinnung zu fördern. Ohne diesen Kontext würde nur enzyklopädisches Wissen angehäuft und keine Nachhaltigkeit erreicht.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Arbeit begründet die Auswahl einer Unterrichtsreihe zu organischen Synthesewegen als Beitrag zur Unterrichtsinnovation und zur Förderung wissenschaftlichen Arbeitens.
2. Bedingungsanalyse: Dieses Kapitel prüft die Rahmenbedingungen wie Lehrpläne, Lerngruppenstruktur und materielle Voraussetzungen für die Durchführung der Reihe.
3. Planung der Reihe: Hier werden die methodischen Vorüberlegungen, die Literaturrecherche sowie die Auswahl und Modifikation konkreter Synthesewege (z.B. von Cyclohexen zu Cyclohexanol) detailliert beschrieben.
4. Vergleich der Planung mit der Durchführung der Reihe: Es wird analysiert, wie sich der geplante Ablauf in der tatsächlichen Unterrichtspraxis bewährt hat und welche Probleme bei der Umsetzung auftraten.
5. Kritische Reflexion: Der Verfasser zieht ein Fazit über die Effektivität des gewählten experimentellen Zugangs und empfiehlt, den untersuchten Syntheseweg aufgrund hoher Komplexität nicht weiter in dieser Form umzusetzen.
6. Literaturverzeichnis: Auflistung der verwendeten Quellen, Dissertationen und Fachpublikationen.
7. Anhang: Zusammenstellung der Arbeitsmaterialien, Versuchsvorschriften und Verlaufspläne.
Schlüsselwörter
Unterrichtsreihe, Chemie in der Sekundarstufe II, Synthesewege, Cyclohexan, Nylon, Fachdidaktik, Experimentelle Chemie, Kontextorientierung, Wissenschaftspropädeutik, Sachreduktion, Reaktionsmechanismen, Lehrplan Chemie, Schülerexperimente, Stoffumwandlung, Organische Chemie
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der vorliegenden Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeption und Evaluation einer Unterrichtsreihe für die Jahrgangsstufe 12, die den chemischen Weg vom fossilen Rohstoff Cyclohexan hin zu Nylon thematisiert.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Zentral sind die Umsetzung der Richtlinien für das Themenfeld "Reaktionswege in der organischen Chemie", die experimentelle Gestaltung von Unterrichtseinheiten und die Vermittlung wissenschaftlicher Arbeitsweisen.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist aufzuzeigen, wie anspruchsvolle Synthesewege schülerorientiert und experimentell gestaltet werden können, während gleichzeitig die Grenzen der Umsetzbarkeit im Schulalltag kritisch hinterfragt werden.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Der Verfasser nutzt eine handlungsorientierte Planungs- und Reflexionsmethodik, ergänzt durch Literaturrecherchen zu Syntheseparametern und eine empirische Analyse des Unterrichtsverlaufs in einer konkreten Lerngruppe.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst die Bedingungsanalyse, die detaillierte Planung der Syntheseschritte, den Abgleich zwischen Theorie und Praxis im Unterricht sowie die Problemanalyse bei der Durchführung der Experimente.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind unter anderem Chemie in der Sekundarstufe II, Synthesewege, Cyclohexan, Nylon, Kontextorientierung, Wissenschaftspropädeutik und Sachreduktion.
Warum wird die Durchführung der Reihe im Fazit kritisch bewertet?
Der Autor stellt fest, dass die Komplexität der geforderten Reaktionen und der damit verbundene Aufwand für die Schule in keinem günstigen Verhältnis zum Lernerfolg stehen, weshalb die Reihe in der aktuellen Form nicht empfohlen wird.
Welche Rolle spielt die "Sachreduktion" in diesem Dokument?
Die Sachreduktion ist entscheidend, um komplexe industrielle Prozesse so auf das Schulniveau anzupassen, dass sie experimentell durchführbar bleiben, ohne den wissenschaftlichen Erkenntnisweg für die Schüler zu verfälschen.
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- Markus Schmidt (Author), 2002, Die Unterrichtsreihe vom Cyclohexan zum Nylon vor dem Hintergrund ihrer Realisierungsmöglichkeit in einem Grundkurs der Jahrgangsstufe 12, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/7394
