Im Jahr 1997 formulierte die Gesellschaft Deutscher Chemiker in einer Mitteilung ihre Position zum naturwissenschaftlichen Unterricht:
„In einem Jahrhundert, dessen Weltbild von Naturwissenschaft und Technik geprägt ist, und in einem Land, dessen Wohlstand sehr von Innovation und Erfolg im naturwissenschaftlichen Bereich abhängt, muß eine stärkere naturwissenschaftliche Komponente zum Pflichtbereich aller Oberstufenschülerinnen und -schüler gehören.“ (Mitteilung der GDCH 1997, S. 28)
Sie bedenkt den naturwissenschaftlichen Unterricht also schon in der schulischen Ausbildung mit einer hohen Priorität. In diesen Bereich fällt natürlich auch der Chemieunterricht. Betrachtet man den Unterricht in der Chemie, so gibt es in der Didaktik diverse Ansätze um diesen zu verbessern und Vermittlungsprozesse zu fördern. Ein Ansatz ist die Evaluation von Vorstellungen der Schüler vor und nach Unterrichtsreihen zu bestimmten Themen. Eines dieser Themen ist der Bereich der Säuren und Basen, der in der Chemie mannigfaltige Anwendung findet und für ein Grundverständnis von dieser Naturwissenschaft unabdingbar ist. Neben den Säure - Base – Reaktionen selber, finden diese Stoffe eine Vielzahl von Anwendungen in anderen Themenfeldern, wie der organischen Chemie im Bereich der Carbonsäuren, als Katalysatoren oder Reaktionspartner. Ebenso sind die sauren und basischen Milieus für eine Vielzahl von RedOx – Reaktionen essentiell. Säuren und Basen stellen aber auch einen nicht geringen Anteil in der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler dar. Ob nun die Problematik des sauren Regens oder die großtechnische Synthese und Anwendung von Säuren, wie z.B. Schwefelsäure, immer wieder sind bei Verfahren und Problemen Säuren und Basen ein wichtiger Bestandteil.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Säuren und Basen im Chemieunterricht. Vor allem soll erhoben werden, welche Vorstellungen bei den Schülerinnen und Schülern der Oberstufe nach der Behandlung des Themas vorherrschen um zu sehen, welche Fehlvorstellungen ausgebildet werden können, oder wo Schwierigkeiten bzw. Missverständnisse liegen. Diese können dann als Basis für weitere Unterrichtskonzepte genutzt werden um den Unterricht zu verbessern und diesen entstandenen Fehlvorstellungen oder auch alternativen Vorstellungen vorzubeugen bzw. mit ihnen arbeiten zu können.
Inhaltsverzeichnis
1. EINFÜHRUNG
2. FACHSYSTEMATISCHE GRUNDLAGEN
2.1 Der historische Weg der Säure-Base-Theorie
2.2 Arrhenius´ „chemische Theorie der Elektrolyte“
2.3 Die Säure - Βase –Theorie von Brönsted und Lowry
2.4 Das Konzept von Lewis und Pearson
2.4.1 Einführung
2.4.2 Die Theorie nach Lewis
2.4.3 Das Konzept nach Pearson
3. SÄUREN UND BASEN IN DER SCHULE
3. 1 Säuren und Basen in den Lehrplänen
3.1.1 Der Sekundarbereich I
3.1.2 Der Sekundarbereich II
3.1.3 Zusammenfassung
3.2 Säuren und Basen in der Schulbuchliteratur
3.2.1 Elemente – Chemie 1
3.2.2 Allgemeine Chemie
3.2.3 Chemie heute – Sekundarbereich II
3.2.4 Zusammenfassung
4. SCHÜLERVORSTELLUNGEN
4.1 Lerntheoretische Grundlagen
4.1.1 Die Lernpsychologie Jean Piagets
4.1.2 Die Theorie des Conceptual Change
4.1.3 Zusammenfassung
4.2 Schülervorstellungen in der didaktischen Forschung
4.3 Schülervorstellungen zum Thema Säuren und Basen
4.3.1 Die Primarstufe
4.3.2 Die Sekundarstufe I
4.3.3 Die Sekundarstufe II
4.3.4 Internationale Studien
4.3.5 Folgerungen und Bewertungen
5 DIE UNTERSUCHUNG
5.1 Grundlage
5.2 Konzeption des Fragebogens
5.2.1 Zu Aufgabe 1
5.2.2 Zu Aufgabe 2
5.2.3 Zu Aufgabe 3
5.2.4 Zu Aufgabe 4
5.2.5 Zu Aufgabe 5
5.2.6 Zu Aufgabe 6
5.2.7 Zu Aufgabe 7
5.3 Design der Umfrage
5.4 Die Auswertung des Fragebogens
5.4.1 Vorgehensweise
5.4.3 Schülervorstellungen zum pH – Wert
5.4.4 Schülervorstellungen zur Neutralisation
5.4.5 Reine Säuren und Säurelösungen
5.4.6 Schülervorstellungen zu starken und schwachen Säuren
5.4.7 Schülervorstellungen zu Gleichgewichtsreaktionen
5.4.8 Einflussfaktoren auf das Antwortverhalten
5.5 Zusammenfassung der Ergebnisse
5.5.1 Die Ergebnisse aus der Befragung
5.5.2 Die Ergebnisse aus der Befragung im Vergleich zu den Ergebnissen der Literatur.
5.6 Fazit
6. ANSÄTZE ZUR KORREKTUR DER FEHLVORSTELLUNGEN
6.1 Mögliche Ursachen für die erhobenen Fehlvorstellungen
6.2 Vorschläge für den Unterricht
7. DISKUSSION DER ARBEIT
7.1 Reflexion der Arbeit
7.2 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die empirische Erhebung der Schülervorstellungen zum Thema Säuren und Basen in der Oberstufe, um Fehlvorstellungen zu identifizieren und auf dieser Grundlage didaktische Ansätze zur Unterrichtsverbesserung zu entwickeln.
- Historische Entwicklung der Säure-Base-Theorien (Arrhenius, Brönstedt/Lowry, Lewis/Pearson)
- Analyse der Behandlung des Themas in niedersächsischen Lehrplänen und Schulbüchern
- Lerntheoretische Grundlagen: Konstruktivismus und die Theorie des "Conceptual Change"
- Empirische Untersuchung (Fragebogen) zur diagnostischen Erfassung von Fehlvorstellungen
- Diskussion von Ursachen und methodische Vorschläge für eine Korrektur im Chemieunterricht
Auszug aus dem Buch
2.1 Der historische Weg der Säure-Base-Theorie
Der Weg der Säuren und Basen beginnt schon in der Antike. Sowohl bei den Griechen, als auch bei den Römern, war der Essig und seine ätzende Wirkung bekannt. Der damalige Sprachgebrauch setzte sogar die Begriffe Essig und Säure in ihrer Bedeutung synonym. Bereits in der Bibel fand dieser Erwähnung:
„Wie einem traurigen Herzen böse Lieder singt, das ist wie ein zerrissenes Kleid im Winter und Essig auf der Kreide.“ Spr. 25,20 (in: HÄUSLER 1987, S. 278)
„Wie der Essig den Zähnen und der Rauch den Augen tut, so tut der Faule denen, die ihn senden.“ Spr. 10,26 (in: WEIßENHORN 1996, S.180)
Aber auch die sogenannten „Alkalien“ waren schon im Altertum bekannt. Aristoteles wird nachgesagt, er hätte sich schon in der Zubereitung von Pottasche (Kaliumcarbonat, K2CO3) verstanden, indem er Holzasche auslaugte. Der Name „Alkali“ hingegen soll aus dem arabischen Raum stammen und dort der Name einer Pflanze gewesen sein, die oft zur Pottaschegewinnung eingesetzt wurde.
Zusammenfassung der Kapitel
1. EINFÜHRUNG: Diese Einleitung erläutert die Relevanz des Themas Säuren und Basen für den Chemieunterricht und definiert das Ziel der Arbeit, Schülervorstellungen und Fehlkonzepte zu evaluieren.
2. FACHSYSTEMATISCHE GRUNDLAGEN: Dieses Kapitel gibt einen historischen Abriss und stellt die drei zentralen Theorien von Arrhenius, Brönstedt/Lowry und Lewis/Pearson dar.
3. SÄUREN UND BASEN IN DER SCHULE: Es erfolgt eine Analyse der niedersächsischen Lehrpläne sowie ausgewählter Schulbücher, um zu zeigen, wie das Thema im Unterricht eingebettet ist.
4. SCHÜLERVORSTELLUNGEN: Hier werden lerntheoretische Grundlagen (Konstruktivismus, Conceptual Change) diskutiert und bisherige Forschungsergebnisse zum Thema Säuren und Basen zusammengefasst.
5 DIE UNTERSUCHUNG: Dieses Kapitel beschreibt das Design, die Durchführung und die detaillierte Auswertung der empirischen Befragung zur Erhebung von Schülervorstellungen.
6. ANSÄTZE ZUR KORREKTUR DER FEHLVORSTELLUNGEN: Auf Basis der Untersuchungsergebnisse werden mögliche Ursachen für Fehlvorstellungen analysiert und konkrete didaktische Verbesserungsvorschläge formuliert.
7. DISKUSSION DER ARBEIT: Das letzte Kapitel reflektiert die Vorgehensweise der Arbeit und bietet einen Ausblick auf notwendige weitere Forschungsarbeiten.
Schlüsselwörter
Säuren, Basen, Schülervorstellungen, Fehlvorstellungen, Chemieunterricht, Conceptual Change, pH-Wert, Neutralisation, Säure-Base-Theorie, Brönstedt, Arrhenius, Lewis, Chemiedidaktik, kognitive Entwicklung, Konstruktivismus
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der empirischen Untersuchung von Schülervorstellungen zum Thema Säuren und Basen im Chemieunterricht der Oberstufe.
Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?
Die zentralen Themen sind das Verständnis des pH-Wertes, Neutralisationsreaktionen, die Stärke von Säuren und Basen sowie das chemische Gleichgewicht im Kontext von Säure-Base-Prozessen.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel ist es, vorherrschende Fehlvorstellungen bei Schülern zu identifizieren, um diese als Grundlage für effektivere Unterrichtskonzepte zu nutzen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine empirische Fragebogenstudie (Längsschnitt-Ansatz) mit 109 Schülern der Jahrgänge 12 und 13 durchgeführt, deren Ergebnisse mit Hilfe des Programms Grafstat ausgewertet wurden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden fachsystematische Grundlagen, eine Analyse der schulischen Vorgaben und eine tiefgehende Literaturrecherche zu Schülervorstellungen mit der eigenen empirischen Erhebung verknüpft.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit zeichnet sich durch Begriffe wie Fehlvorstellungen (Misconceptions), Conceptual Change, Säure-Base-Theorien und Chemiedidaktik aus.
Wie unterscheidet sich diese Arbeit von früheren Untersuchungen?
Diese Arbeit erweitert frühere Studien durch die gezielte Einbeziehung der Jahrgangsstufen 12 und 13 sowie durch die Analyse der Einflussfaktoren "Kursart" und "Säure-Base-Modell" auf das Antwortverhalten.
Welche Schlussfolgerung zieht der Autor zur Korrektur von Fehlvorstellungen?
Der Autor schlägt vor, verschiedene Theorien explizit als Unterrichtsgegenstand zu behandeln und die Grenzen und Vorzüge der Modelle (Arrhenius, Brönstedt, Lewis) deutlich zu machen, um ein konsistenteres Verständnis zu ermöglichen.
- Arbeit zitieren
- Sebastian Musli (Autor:in), 2004, Säure–Base–Reaktionen: Empirische Erhebung zu Schülervorstellungen und Vorschläge zu deren Korrektur, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/76713
