Chemiedidaktik Heute: Lernprozesse in Theorie Und Praxis

ISBN-13: 9783642625961 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 539 str.

Hans-Dieter Barke; G. Nther Harsch; Gunther Harsch

Opis

Chemiedidaktik heute bietet den Studierenden und Studienreferendaren des Chemielehramts praxisnahes Uberblickswissen mit vielen Beispielen aus dem aktuellen Unterricht, mit Experimenten, Ubungsaufgaben und schulrelevanten Ergebnissen der Lehr- und Lernforschung zu jedem Thema. Die Autoren behandeln mit ihrem erprobten Konzept nicht nur die klassischen Probleme der Chemiedidaktik, sondern widmen sich auch ausfuhrlich den modernen Themen wie Chemie im Alltag, Schulervorstellungen, Medien und Motivation. 23 Stereobilder unterstreichen die Bedeutung chemischer Strukturen fur das Verstandnis der Chemie. Im zweiten Teil des Buches vertiefen und erweitern zehn umfangreich dargestellte Seminarthemen das Wissen und die chemiedidaktische Kompetenz der Studierenden und Lehramtskandidaten.

Spis treści

Einführung in das „Tortenschema“ zur Chemiedidaktik.- 1 Schülervorstellungen.- 1.1 Fachliche Schwerpunkte — Theorien aus der Geschichte der Naturwissenschaften.- 1.2 Lernende — Empirische Hinweise auf Schülervorstellungen.- 1.3 Vermittlungsprozesse — Berücksichtigung der Schülervorstellungen.- 1.4 Gesellschaftliche Bezugsfelder — Schülervorstellungen und Umgangssprache.- Literatur.- Übungsaufgaben zu „1 Schülervorstellungen“.- Experimente zu „Schülervorstellungen“.- 2 Motivation.- 2.1 Lernende — Entwicklungsstand, Einstellungen und ursprüngliche Vorstellungen.- 2.2 Vermittlungsprozesse — Möglichkeiten zum Autbau sachbezogener Motivation.- 2.3 Fachliche Schwerpunkte — experimentelle Fertigkeiten.- 2.4 Gesellschaftliche Bezugsfelder — Motivation durch Alltagssprache und Medien.- Literatur.- Übungsautgaben zu „2 Motivation“.- Experimente zu „2 Motivation“.- 3 Unterrichtsziele.- Allgemeindidaktische Einführung.- 3.1 Gesellschaftliche Bezugsfelder — Richtlinien und Lehrpläne.- 3.2 Lernende — kognitive Entwicklung, Präkonzepte, Einstellungen, Interessen.- 3.3 Fachliche Schwerpunkte — Chemieunterricht als Spiralcurriculum.- 3.4 Vermittlungsprozesse — Methodenvielfalt zur Realisierung von Unterrichtszielen.- Literatur.- Ubungsaufgaben zu „3 Unterrichtszicle“.- Schema für einen Unterrichtsentwurf (Vorschlag).- 4 Medien.- 4.1 Vermittlungsprozesse — Vielfalt der Medien für den Chemieunterricht.- 4.2 Fachliche Schwerpunkte — sachliche Angemessenheit von Medien.- 4.3 Lernende — Medien und Abstraktionsfahigkeit.- 4.4 Gesellschaftliche Bezugsfelder — Massenmedien.- Literatur.- Ubungsautgaben zu „4 Medien“.- Experimente zu „4 Medien“.- 5 Experimente.- 5.1 Fachliche Schwerpunkte — Experiment, Experimentiertähigkeiten, Sicherheit.- 5.2 Vermitt1ungsprozesse — Funktionen, Auswahlkriterien und Formen des Experiments.- 5.3 Lernende — Spieltrieb und Neugierverhalten, experimentelle Fertigkeiten.- 5.4 Gesellschaftliche Bezugsfelder — Umwelt- und Alltagsbezüge, historische Entwicklungen.- Literatur.- Übungsaufgaben zu „5 Experimente“.- Praktikum zu „5 Experimente“.- Experimente zu Alkalimetallen.- 6 Modelle, Modellvorstellungen.- 6.1 Fachliche Schwerpunkte — Modelle und deren Funktionen.- 6.1.1 Modellbegriff und Erkenntnis in den Naturwissenschaften.- 6.1.2 Denkmodelle in der Chemie.- 6.1.3 Anschauungsmodelle in der Chemie.- 6.2 Vermittlungsprozesse — Modelle und deren fachdidakti sche Funktionen.- 6.2.1 Vermittlung chemischer Sachverhalte durch Modellvorstellungen.- 6.2.2 Anpassung und Erweiterung von Modellen im Chemieunterricht.- 6.2.3 Weitere Funktionen von Modellen und Modellvorstellungen.- 6.3 Lemende — Erfahrungen mit Modellen.- 6.4 Gesellschaftliche Bezugsfelder — interdisziplinäre Modellvorstellungen.- Literatur.- Übungsaufgaben zu „6 Modelle und Modellvorstel lungen“.- Praktikum: Strukturen der Metalle und Salze.- Losungen lind Zeichnungen zu den Aufgaben.- 7 Fachsprache und Symbole.- 7.1 Fachliche Schwerpunkte — Begriffe, Symbole, Größen, Einheiten.- 7.1.1 Système Internationale und abgeleitete Einheiten.- 7.1.2 Schulrelevante Grollen und Einheiten.- 7.1.3 Schulrelevante Fachbegriffe.- 7.2 Vermittlungsprozesse — Alltagssprache ? Fachsprache ? Symbolsprache.- 7.2.1 Verkniipfung von Alltagssprachc und Fachsprache.- 7.2.2 Die chemische Symbolsprache.- 7.2.3 Ableitung erster chemischer Symbole Unterricht.- 7.3 Lernende — Schülervorstellungen zu Strukturen und Symbolen.- 7.4 Gesellschafiliche Bezugsfelder — Wie weit versteht der Laie die Fachsprache?.- Literatur.- Ubungsaufgaben zu „7 Fachsprache lind Symbole“.- 8 Alltag und Chemie.- 8.1 Lernende — Neugier und Interesse.- 8.2 Fachliche Schwerpunkte — Fachsystematik versus Alltagschemie.- 8.3 Vermittlungsprozesse — Fachsystematik plus Alltagschemie.- 8.4 Gesellschaftliche Bezugsfelder — Rollenspiele und Umweltbildung.- Literatur.- Ubungsaufgaben zu „8 Alltag lind Chemie“.- Experimente zu „8 Alltag und Chemie“.- 9 Der „Horror vacui“ in den Vorstellungen zum Teilchenkonzept.- 9.1 Ist das Vakuum wirklich leer?.- 9.2 Vorstellungen aus vergangenen Jahrhunderten.- 9.3 Horror-vacui-ähnliche Vorstellungen bei Schülem.- 9.4 Foigerungen für den Unterricht.- Literatur.- Experimente zu „9 Horror vacui“.- 10 Raumvorstellung zur Struktur von Teilchenverbänden.- 10.1 „Raurnvorstellung“ als Faktor del Intelligenz.- 10.2 Eigene Untersuchungsergebnisse.- 10.3 Del Raumvorstellungstest (RVT).- 10.4 RVT-Untersuchungen im Raum Münster..- 10.5 RVT-Leistungen von Jugendlichen aus Deutschland und Äthiopien.- Literatur.- 11 Runge: Bilder, die sich selber malen, als Motivationshilfen für den Chemieunterricht.- 11.1 Runges Bilderbücher.- 11.2 Diskussion der Quellenmaterialien im Unterricht.- 11.3 Nachschaffung von Runge-Bildern mit heutigen Mitteln.- Literatur.- 12 Organische Chemie nach dem PIN-Konzept — phaänomenorientiert, integrativ und vernetzt.- 12.1 Ordnen unbekannter Stoffe mit unbekannt en Reagenzien.- 12.2 Vernetzung der Steffe durch Synthesebeziehungen.- 12.3 Untersuchung von Haush altsstoffen.- 12.4 Entdeckung weiterer Synthesebeziehungen.- 12.5 Der Sprung auf die Ebene der Teilchen.- 12.6 Anwendung der Formeln („Struktur-Eigenschafts-Denken“).- 12.7 Integration weiterer Steffe.- 12.7.1 Untersuchung eines Naturstoffs.- 12.7.2 Erarbeitung des Begriffs der homologen Reihe.- 12.7.3 Viele Wege führen zur Essigsäure.- 12.8 Weitere assoziierbare Experimente und Konzepte.- 12.9 Erfahrungen mit dem PIN-Konzept in der Lehrerausbildung.- 12.10 Erfahrungen mit dem PIN-Konzept im Chemieunterricht der Sekundarstufe II.- 12.10.1 Beurteilung durch die Lehrer.- 12.10.2 Beurteilung durch die Schüler.- 12.10.3 Vortestleistung en der Schüler.- 12.10.4 NachtestIeistungen der Schüler..- 12.11 Schluss.- Literatur.- 13 Konzeption des strukturorientierten Chemieunterrichts.- 13.1 Chemische Strukturen in der heutigen Chemie.- 13.2 Chemische Strukturen als Grundlage zur Interpretation von Reaktionen.- 13.3 Der Ionenbegriff auf der Ebene des Daltonmodells.- 13.4 und Ionen als Grundbausteine der Materie.- 13.5 Verknüpfung von Atomen und Ionen Gittern und Molekülen.- 13.5.1 Verknüpfung von Metall-Atomen („Iinks und links im PSE“).- 13.5.2 Reaktionen der Metalle — Umgruppierung von Metall-Atomen.- 13.5.3 Verknüpfung von Ionen („Iinks und rechts im PSE“).- 13.5.4 Reaktionen der Salze — Urngruppierung von Ionen.- 13.5.5 Verknüpfung von Nichtrnetall-Atomen („rechts und rechts im PSE“).- 13.5.6 Reaktionen der — Nichtmetalle Umgruppierung von Molekülen.- 13.6 Strukturvorstellungen im Spiralcurriculum.- 13.6.1 Zum Teilchenmodell in der Prirnarstufe.- 13.6.2 Zum Teilchenmodell im Anfangsunterricht Chemie (Klassenstufe 7 oder 8).- 13.6.3 Zum Daltonschen Atommodell im Chemieunterricht (Klassenstufe 8 oder 9).- Literatur.- 14 Stereobilder zum Training des Raumvorstelungsvermögens.- 14.1 Einführung.- 14.2 Kristallstrukturen von Metallen und Legierungen.- 14.2.1 Hexagonal dichteste Kugelpackung (Motiv 1).- 14.2.2 Kubisch dichteste Kugelpackung (Motiv 2).- 14.2.3 Kubisch innenzentrierte Kugelpackung (Motiv 3).- 14.2.4 Zusarnmenhang zwischen kubisch innenzcntrierter und kubisch dichtester Kugelpackung (Motiv 4).- 14.2.5 Lückenverteilung in der kubisch dichtesten Kugelpackung (Motiv 5).- 14.2.6 Lückenverteilung in der hexagonal dichtesten Kugelpackung (Motiv 6).- 14.2.7 Größeder Tetraederlücken in dichtesten Kugelpackungen (Motiv 7).- 14.2.8 Größe der Oktacderlücken in dichtesten Kugelpackungen (Motiv 8).- 14.3 Kristallstrukturen von Ionenverbindungen.- 14.3.1 Natriumchlorid NaCl — eine kubisch dichteste Packung mit vollständig besetzten Oktaederlücken (Motiv 9).- 14.3.2 Nickelarsenid NiAs — eine hexagonal dichteste Packung mit vollständig besetzten Oktaederlücken (Motiv 10).- 14.3.3 Cadmiumchlorid CdCl2 — eine kubisch dichteste Packung mit zur Hälfte besetzten Oktaederlücken (Motiv 11).- 14.3.4 Cadmiumiodid Cdl2 — eine hexagonal dichteste Packung mit zur Hälfte besetzten Oktaederlücken (Motiv 12).- 14.3.5 Zinkblende ZnS — eine kubisch dichteste Packung mit zur Hälfte besetzten Tetraedcrlücken (Motiv 13).- 14.3.6 Wurtzit ZnS — cine hexagonal dichtcste Packung mit zur Hälite besetzten Tetraederlücken (Motiv 14).- 14.3.7 Perowskit CaTiO3 — eine kubisch dichteste Mischpackung mit einem Viertel besetzten Oktacderlücken (Motiv 15).- 14.3.8 Spinell MgAl2O4 — eine kubisch dichteste Packung mit zur Hälfte besetzten Oktaederlücken und zu ein Achtel besetzten Tetraederlucken (Motiv 16).- 14.4 Kristallstrukturen mit kovalenten Bindungen.- 14.4.1 Selen — eine hexagonale Packung eindimensional infiniter Moleküle (Motiv 17).- 14.4.2 Quarz — eine hexagonale Raumnetzstruktur (Motiv 18).- 14.4.3 Graphit — eine hexagonale Packung zweidimensional infiniter Moleküle (Motiv 19).- 14.4.4 Diamant — ein dreidimensional infinites Riesenmolekül mit kubischer Symmetrie (Motiv 20).- 14.5 Von den Bravais-Gittem den Raumgruppen.- 14.5.1 Die neun rechtwinkligen Bravais-Gitter (Motiv 21).- 14.5.2 Symmetriegerüste einiger rechtwinkliger Bravais-Gitter (Motiv 22).- 14.5.3 Ausfall potenzieller rechtwinkliger Bravais-Gitter (Motiv 23).- Literatur.- 15 Simulationsspiele für den Chemieunterricht.- 15.1 Adsorptionschromatographie.- 15.2 Verteilungsg1eichgewichte.- 15.3 Kristallisation.- 15.4 Entmischung.- 15.5 Lichtabsorption.- 15.6 Sedimentationsgleichgewichte und Energieverteilung.- 15.7 Radioaktiver Zerfall.- 15.8 Monomolekulare Reaktion.- 15.9 Bimo lekulare Reaktion.- 15.10 Folgereaktion.- 15.11 Parallelreaktion.- 15.12 Gleichgewichtsreaktion.- 15.13 Katalyse und Autokatalyse.- 15.14 Oszillierende Reaktionen.- 15.15 Schluss.- Literatur.- 16 Max von Laue: Ein Experiment verifiziert zwei große Theorien.- 16.1 Kristallgitterhypothesen von Kepler, Haüy, Bravais und Sohncke.- 16.2 Röntgen’s Entdeckung einer „neuen Art von Strahlen“.- 16.3 Laue’s geniale Idee.- 16.4 Zur Prüfung von Hypothesen im Chemieunterricht.- 16.5 Das Prin zip der Rönrgenstrukturanalyse im Chemieunterricht.- 16.5.1 Experimente zur Interferenz von Laserstrahlen.- 16.5.2 Experimente mit einem Schulröntgengerät.- Literatur.- 17 Watson und Crick: Nobelpreisträger spielen mit Modellen.- Literatur.- 18 Kekulé: Benzol und die Geschichte der Struktursymbole.- 18.1 Vorstellungen und Symbole vor dem Karlsruher Kongress 1860.- 18.2 Der Weg Kekulé’s von der Typentheorie zur Strukturtheorie.- 18.3 Chronologische Zusarnrnenfassung.- 18.4 Chemiedidaktische Foigerungen für den Unterricht.- Literatur.- Sachwortverzeichnis.