Unterrichtsmaterialien Chemie: Ganze Werke Seite 22/23
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Chemie
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Gesamtwerk
Atome - Vorstellungen entwickeln
Eine Chemie ohne „Atome“ ist heute nicht mehr möglich. Der Atombegriff ist unentbehrlich im Begriffsfachwerk der Chemie. Die Gegebenheit des „Atoms“ ist aber schwer zu fassen. Es gibt kein Einzelphänomen, das unmittelbar auf Atome als Gegebenheiten hinweist und mit dem wir Schülerinnen und Schüler in ihrer materiellen Welt abholen könnten. Phänomene wie die zu beobachtende „Brownsche Bewegung“ oder die Szintillation – die kleine Blitze erzeugende Wirkung von radioaktiven Stoffportionen – können jedoch die Idee von einer geheimnisvollen anderen Welt der Atome bei den Schülerinnen und Schülern anregen. Didaktisch stehen wir vor der Herausforderung, die Modellvorstellung und das heute wissenschaftlich anerkannte Konzept von Atomen und Atomverbänden einzuführen, ohne es direkt aus einer Beobachtung auf der makroskopischen Ebene ableiten zu können. Zahlreiche verschiedene experimentelle Befunde legen die Annahme von Atomen nahe, aber sehen können wir sie nicht. Atome bleiben damit letztlich eine „Welt“, die wir uns mit Modellen rekonstruieren müssen – hier liegt nicht nur eine Schwierigkeit, sondern auch eine ganz eigene Motivation dieses bedeutsamen Themas. Wir geben in diesem Heft zunächst einen Überblick über die wissenschaftliche, fachdidaktische Auseinandersetzung zum Unterrichtsthema „Atome“ und tauchen dann anhand verschiedener Unterrichtsbeispiele in die Praxis des „Atomunterrichts“ ein.
Gesamtwerk
Konservieren
stetig nagt der Zahn der Zeit an allem, was uns umgibt. Will man Gegenstände des Alltags und bedeutsame Kulturgüter vor den zerstörenden Einflüssen schützen und so erhalten, muss man auf Konservierungsverfahren zurückgreifen. Das Thema Konservierung begegnet uns daher im Alltag praktisch überall. Zudem hat dieses Thema eine überaus hohe volkswirtschaftliche Bedeutung. Im Unterricht bietet die Beschäftigung mit dem Themenbereich Konservierung eine Fülle von Gelegenheiten, motivierende Alltagsbezüge zu nutzen, um grundlegende chemische Basiskonzepte experimentell zu erschließen. Die erprobten Unterrichtseinheiten sind vielfach so aufgebaut, dass gerade den prozessbezogenen Kompetenzen im Rahmen eines forschendentwickelnden Unterrichtsganges ein besonderer Stellenwert zukommt. Begeben Sie sich mit Ihren Schülerinnen und Schülern auf eine Forschungsreise. Lassen Sie sie beispielsweise verschiedene Verfahren zum Veredeln von Metallen recherchieren (Kommunikation), Vor- und Nachteile der einzelnen Verfahren abwägen (Bewerten), Experimente eigenständig planen und durchführen (Erkenntnisgewinnung) und dabei eine Menge vernetzten chemischen Fachwissens erwerben. Dabei müssen Sie nicht allein bei der Chemie bleiben. Die Artikel in diesem Heft bieten Anregungen für fachübergreifende Projekte oder die Behandlung des Themas Konservierung im Rahmen einer Chemie-AG. Neugierig geworden?
Gesamtwerk
Chemie-microscale: Hausaufgaben-Experimente zum Thema Stoffeigenschaften
Experimentelles Arbeiten ist auf allen Stufen des naturwissenschaftlichen Unterrichts zum Verständnis und zur Motivation unersetzlich, denn selbst durchgeführte Experimente motivieren und lassen die Schülerinnen und Schüler „begreifen“, was sie lernen sollen. Allerdings sind Zeitbedarf und Gruppengrößen in der Praxis oftmals begrenzende Faktoren für die Durchführung von Schülerversuchen. Die in der Unterrichtseinheit vorgestellten Experimente und Techniken können hingegen auch bei großer Klassenstärke sehr effektiv sowohl in der Schule als auch zu Hause gefahrlos durchgeführt werden.
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Gesamtwerk
Bioethanol – ein brauchbarer Benzinersatz?
Bioethanol – ein brauchbarer Benzinersatz?
Gesamtwerk
Metall versus Metalloxid: Wer spannt wem den Sauerstoff aus?
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Gesamtwerk
Weihnachten
Weihnachtsstimmung im Chemieunterricht? Die Experimente dieses Themenheftes sollen Ihnen zeigen, wie Sie das Thema „Weihnachten“ in den Chemieunterricht integrieren können und Ihnen Anregungen liefern, wie Sie im Chemieraum eine weihnachtliche Stimmung erzeugen können. Die Experimente lassen sich aber auch außerhalb der Weihnachtszeit im Unterricht durchführen und im Rahmen verschiedener Unterrichtseinheiten einsetzen.
Gesamtwerk
Hermann von Helmholtz
Wenn der Mensch sieht, sieht er keine Abbilder der Welt. Immer steht die Interpretationsleistung des Gehirns dazwischen. Diese Erkenntnis gewann H. v. Helmholtz schon vor 150 Jahren. Die Neuro- und Kognitionswissenschaftler von heute haben den berühmten Physiker und Nervenforscher deshalb wiederentdeckt. Dieses Buch informiert über Helmholtz' Forschungen, seine Entdeckungen und die wissenschaftsgeschichtlichen Hintergründe.
Gesamtwerk
Spielerisches Wiederholen: Der große Preis und Wer kickt das Tor?
Wiederholungsstunden sind oft besser als ihr Ruf – nicht immer muss die Hälfte der Klasse „abschalten“ und die Stunde träge und langweilig „absitzen“. Eine Quizstunde kann da Abhilfe schaffen und die Schülerinnen und Schüler motiviert und mit Begeisterung einbinden.
Gesamtwerk
Die Wasser-Lernbox
Das Thema „Wasser“ ist ein Standardthema für den frühen naturwissenschaftlichen Unterricht bzw. den Chemieanfangsunterricht der Jahrgänge 5–7. Eine wichtige stoffliche Eigenschaft des Wassers, die dabei immer behandelt wird, ist das Lösevermögen. Die Lernboxen greifen dieses Thema ausgehend vom Schüleralltag auf und bieten ein Lernangebot, die vielfältigen Aspekte des Lösevermögens und der Löslichkeit zu behandeln.
Gesamtwerk
Strom aus der Zitrone? Ein Aufgabenbeispiel nach Chemie im Kontext
In der Regel vermuten die Schülerinnen und Schüler, dass es sich bei dieser Batterie um eine sogenannte „Bio-Energiequelle“ handelt, da sie ja aus einem „natürlichen“ Rohstoff, nämlich der Zitrone, besteht. Untersucht man die chemischen Vorgänge jedoch näher, so kommt man zu dem Schluss, dass es sich bei der Zitronenbatterie keineswegs um eine umweltfreundliche Batterie handelt. Wie kann man ermöglichen, möglichst viel Alltagswissen der Schüler mit bereits gelerntem Fachwissen zu verknüpfen, um neue Lernprozess in Gang zu setzen?
Gesamtwerk
Erneuerbare Energien für den Klimaschutz
Erneuerbare Energien leisten einen wichtigen Beitrag zur Energieversorgung und gegen den Klimawandel. Das Medium erklärt wie Energiegewinnung das Klima beeinflusst, wie erneuerbare Energien zum Klimaschutz beitragen und wie ökonomische und ökologische Interessen zusammenhängen. Zusatzmaterial: Basisaufgaben und Weiterführende Aufgaben und Materialien; Medienpädagogisches Fotoprojekt; Zugangscode zum Online Wissenstest.
Gesamtwerk
Halogene
Die Verbindungen der Halogene sind - mit Ausnahme des Astats - weit verbreitet, begegnen uns in der Natur und sind vielseitig verwendbare Substanzen. Im ersten Teil hebt ein Überblick über die Elementfamilie Halogene die Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Fluor, Chlor, Brom und Iod hervor. Im zweiten Teil werden die spezifischen Eigenschaften von Brom und Iod vorgestellt. Zusatzmaterial: Experimente; Arbeitsmaterialien; Folien; Testaufgaben; interaktive Arbeitsblätter.
Gesamtwerk
Halogene
Die Verbindungen der Halogene sind - mit Ausnahme des Astats - weit verbreitet, begegnen uns in der Natur und sind vielseitig verwendbare Substanzen. Im ersten Teil hebt ein Überblick über die Elementfamilie Halogene die Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Fluor, Chlor, Brom und Iod hervor. Im zweiten Teil werden die spezifischen Eigenschaften von Fluor und Chlor vorgestellt. Zusatzmaterial: Experimente; Arbeitsmaterialien; Folien; Testaufgaben; interaktive Arbeitsblätter.
Gesamtwerk
Sprache im Chemieunterricht
„Sprache im Chemieunterricht“ weckt viele Assoziationen: Die einen erinnern sich an ihre Schulzeit und an meist knappe Lehrer- Schüler-Wortwechsel, die anderen – die „vom Fach“ – denken meist gleich an Formeln und Reaktionsgleichungen, an die Fachsprache der Chemie eben. Dass es dazwischen noch viel mehr gibt, darauf hat uns zuletzt noch einmal nachdrücklich PISA aufmerksam gemacht: dass die Verknüpfung von Elementsymbolen zu Formelgleichungen nur den abstraktesten (und mächtigsten) Code der Chemie darstellt, dass fachspezifische Abbildungen und Graphen in jedem Fach eigene Charakteristiken entwickeln, dass sich das Lesen von Fachtexten im naturwissenschaftlichen Unterricht nicht im Entziffern von Buchstaben erschöpft. Wie anders aber als durch die gesprochene Sprache könnten wir unsere Schülerinnen und Schüler hinführen zu einem Verständnis all dieser Codes? Nicht zufällig formulierten die Bildungsstandards den Kompetenzbereich Kommunikation und riefen uns damit die deren Bedeutung ins Bewusstsein. Über die Sache sprechen, in der Sprache des Alltags zunächst, um dann die fachlichen Begriffe und Modelle mit Leben – sprich Verstehen – füllen zu können. „Literacy“ in diesem umfassenden Sinn ist eine zentrale Aufgabe für den Chemieunterricht, Voraussetzung zum Verstehen und zugleich selbst Ziel; welche Möglichkeiten es gibt, diesem Ziel zumindest näher zu kommen (und auch welche Schwierigkeiten), davon handeln die Beiträge in diesem Heft.
Gesamtwerk
Lebensmittelfarbstoffe - Fachmethoden anwenden
Beiträge zur Lebensmittelchemie haben in unserer Zeitschrift eine feste Tradition. Wir erinnern an die Themenhefte „Lebensmittelherstellung“, „Getränke“, „Kohlenhydrate“ sowie „Lebensmittel – Trends und Entwicklungen“. Die unterschiedlichen thematischen und didaktischen Ausrichtungen zeigen interessante Verknüpfungen dieses vielfältigen Alltagsbereiches zum Chemieunterricht auf. Dieses Heft ist den Lebensmittelfarbstoffen gewidmet. Laut der Befunde von Experten sind Farbstoffe die am besten untersuchten Bestandteile unserer Lebensmittel. Damit ist per se eine gute Grundlage für den Chemieunterricht gegeben. Der didaktische Schwerpunkt dieses Heftes liegt auf den Fachmethoden der Chemie. Im Zuge der Umsetzung der Bildungsstandards kommt dem Umgang mit chemischen Fachmethoden beim Erwerb von Kompetenzen im Bereich der Erkenntnisgewinnung immer größere Bedeutung zu. Zum Thema „Lebensmittelfarbstoffe“ bietet sich ein anregendes und zugleich ästhetisches Aktivitätsspektrum für chemische Schülerexperimente. Wir hoffen, dass Ihr Unterricht durch unsere Anregungen (noch) farbiger wird – vielleicht sind Runge-Bilder im Chemieheft oder die selbst gewonnene rote Fingernagel-Farbe ein Anfang.
Gesamtwerk
Chemische Reaktionen - hin und zurück
Die Tatsache, dass chemische Reaktionen umkehrbar sind, ist für uns von großer Bedeutung, denken wir etwa an die verschiedenen lebenswichtigen Pufferreaktionen, die eine konstante Funktion bedeutsamer Systeme wie lebenden Organismen oder den Ozeanen sicherstellen. Andere umkehrbare Reaktionen führen dagegen zu unerwünschten Folgen – denken wir an die Korrosion der aufwändig gewonnenen Metalle – oder stellen eine große Herausforderung für die technische Synthese von Substanzen dar, hier sei als Beispiel die gut bekannte Ammoniaksynthese genannt. Im Chemieunterricht wird der Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen unterschiedliche Bedeutung zugemessen: Im Anfangsunterricht wird sie oftmals nicht explizit als Merkmal chemischer Reaktionen thematisiert; die einfache Umkehrbarkeit von Prozessen wird z. T. sogar als (missverständliche) Unterscheidung von physikalischen und chemischen Prozessen benannt. Im weiteren Verlauf des Chemieunterrichts werden Reaktionen dann zunehmend anhand ihrer Umkehrbarkeit charakterisiert; als Beispiele seien hier Redoxreaktionen, Säure-Base-Reaktionen und natürlich das Konzept des chemischen Gleichgewichts genannt. Wir haben in diesem Themenheft eine Reihe von bekannten, in Natur und Technik bedeutsamen, umkehrbaren Reaktionen zusammengestellt, die in der Schule als Experimente durchgeführt werden können. Die ausgewählten Beispiele zeigen, wie das Prinzip der Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen kontinuierlich in den Chemieunterricht eingebunden werden kann, und geben Einblicke in dabei möglicherweise auftretende Lernschwierigkeiten von Schülerinnen und Schülern.
Gesamtwerk
Organische Chemie
Die organische Chemie ist – bezogen auf den Chemieunterricht – sicherlich der abwechslungsreichste Teilbereich der Chemie. Sie ist besonders geeignet, Chemie im Alltag sichtbar zu machen, vor allem durch das Experimentieren mit Haushaltschemikalien, Lebensmitteln und Werkstoffen. Mit den Umstrukturierungen der allgemeinbildenden Schulen sowie der Einführung von Kerncurricula stehen die Fachkollegien nun vor einer großen Herausforderung: Der Umsetzung der neuen, offeneren Vorgaben in neu zu formulierende, schulinterne Lehrpläne. Damit ist die große Chance verbunden, die Inhalte der organischen Chemie zu überdenken: Welche Themen sind für ein grundlegendes Verständnis der organischen Chemie wichtig und gleichzeitig so alltagsnah, dass sie motivierend wirken? Wie kann man die für die Jugendlichen spannenden Themen so einbinden, dass sie nicht erst am Schuljahresende behandelt werden? Gerade die organische Chemie bietet eine Vielzahl möglicher Zugänge, alternativ zu den Themen „Alkane“ oder „Destillation von Erdöl“; welcher Zugang ist für unser schulisches Umfeld besonders geeignet? Mit den neuen Curricula ist also die Chance verknüpft, die organische Chemie der Sekundarstufe I zu überdenken und neu zu strukturieren. Dieses Themenheft möchte Ihnen Anregungen für eine neu gedachte organische Chemie geben und die Bandbreite an inhaltlichen und methodischen Möglichkeiten aufzeigen, die im Unterricht umgesetzt werden können.
Gesamtwerk
Chemie und Gesundheit
„Chemie und Gesundheit“, diese beiden Bereiche passen in der Vorstellung vieler Menschen nicht zusammen, mehr noch, sie werden häufig sogar als gegensätzlich zueinander gesehen. In der gängigen öffentlichen Meinung ist Chemie noch immer „un – gesund“. Die mannigfaltigen Beiträge der Chemie zur Bekämpfung von Krankheiten, ob mit Medikamenten, Impfstoffen oder Desinfektionsmitteln, sowie zur Erhaltung der Gesundheit und zur Förderung von Leistungsfähigkeit mit Nahrungsergänzungsmitteln oder „functional food“ finden nur geringe Beachtung. Sie werden vom Verbraucher – wie es scheint – nicht der „klassischen Chemie“ zugeordnet. Dieses Heft zeigt an unterschiedlichen Beispielen Bezüge zwischen Chemie und Gesundheit auf und gibt Anregungen für einen zeitgemäßen, interessanten und lebensweltorientierten Chemieunterricht zu gesundheitsbezogenen Themen. Schülerinnen und Schüler erhalten Einblicke in die Bereiche Ursachen von Krankheiten (am Beispiel der Bildung von Harnsteinen), Prävention der Übertragung von Krankheiten (am Beispiel von Desinfektionsmittel), Wirkstofffindung (am Beispiel Drug Design von Chininderivaten), Bedeutung der medikamentösen Behandlung von Krankheiten (am Beispiel der Geschichte der Malaria-Bekämpfung) und Toxikologie. Der didaktische Basisartikel stellt aktuelle Theorien und Konzepte zu Gesundheit und Gesundheitserziehung – die in der Schule meist dem Biologieunterricht zugeordnet wird – dar und stellt in einer Übersicht Ideen für „Gesundheits-Themen“ im Chemieunterricht zusammen. Ich wünsche Ihnen eine interessante Lektüre und die Zeit zum Ausprobieren neuer Ideen in Ihrem Unterricht
Gesamtwerk
Steter Tropfen höhlt den Stein? Das chemische Gleichgewicht am Beispiel des natürlichen Kalkkreislaufes
Steter Tropfen höhlt den Stein? Das chemische Gleichgewicht am Beispiel des natürlichen Kalkkreislaufes
Gesamtwerk
James Bond auf der Suche nach dem Wundermittel
James Bond auf der Suche nach dem Wundermittel
Gesamtwerk
Endstation Tiefsee für Kohlenstoffdioxid – die Lösung des lästigen Klimaproblems? (Sek II)
Das Unterrichtsmaterial lässt sich gut in das Themengebiet der Organischen Chemie „Kohlenwasserstoffe und ihre Verbrennungen“ einbauen. Ebenso passt es in den Zusammenhang mit der Thematik „Entstehung von Säuren aus Nichtmetalloxiden“. Es bietet sich auch an, die Unterrichtsreihe als ein eigenständiges Chemie-Projekt durchzuführen oder im fächerübergreifenden naturwissenschaftlichen Unterricht zu behandeln. Dabei können von den Schülerinnen und Schülern bereits bekannte Lerninhalte wie Dichte, Konzentration und Löslichkeit angewendet und vertieft werden.
Gesamtwerk
Übungsdomino zur Nomenklatur organischer Verbindungen
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Gesamtwerk
Aufgaben im Kontext: Säuren, Basen und rätselhaftes Ammoniak
Dieses Lernmaterial dient vorrangig der Wiederholung und Festigung der Säure-BaseTheorie nach Brönsted. Mithilfe der Aufgaben trainieren und vertiefen die Schülerinnen und Schüler ihre Vorkenntnisse und wenden ihr Wissen über ein- und mehrprotonige Säuren, über Ammoniak und die Rolle der Polarität in chemischen Bindungen an.
Gesamtwerk
Ein Übungs-Domino zur Säure-Base-Chemie
Ein Übungs-Domino zur Säure-Base-Chemie
Gesamtwerk
Egg-Race-Experimente zur Beeinflussung des chemischen Gleichgewichts (Sek. II)
Egg-Race-Experimente zur Beeinflussung des chemischen Gleichgewichts (Sek. II)
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