Unterrichtsmaterialien Chemie: Ganze Werke
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Chemie
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Diagnose
Pauschalurteile beruhen meist auf vorgefassten Meinungen – und werden der beurteilten Situation, der beurteilten Person in der Regel nicht gerecht. Weder muss ein Schüler dumm sein, nur weil er eine Reaktionsgleichung nicht korrekt vervollständigen kann, noch muss ein System von Unterricht und Schule schlecht sein, weil es seine Schülerschaft nicht in eine internationale Spitzenposition führt. In beiden Fällen aber besteht Handlungsbedarf. So wie sich aus den Detailauswertungen von PISA weitreichende Folgen für die Unterrichtsgestaltung im Ganzen ableiten ließen, so wichtig ist es auch, Schülerinnen und Schülern mit Verstehensschwächen, Kenntnislücken oder nur geringem Lernstrategiewissen angemessene Unterstützung anzubieten. Der Bestimmung der richtigen „Therapie“ muss jedoch erst eine halbwegs verlässliche „Diagnose“ vorausgehen, ganz wie in der Medizin. Dieses Heft stellt, gezielt für den Chemieunterricht, Instrumente unterschiedlichster Art vor, die alle versuchen, der existierenden Heterogenität der Lernenden gerecht zu werden. Die Spanne der in den Blick genommenen Aspekte reicht dabei von der bereichsspezifischen Lesefähigkeit bis hin zur Frage, welche Vorstellungen sich Schülerinnen und Schüler von Atomen oder Molekülen machen. Die Alltagstauglichkeit solcher Instrumente ist dabei Grundbedingung, wenn sie dauerhaft wirksam werden sollen. Auch wenn eine gezielte Diagnostik in Ihrem Unterricht zunächst vielleicht nur gelegentlich Raum findet – den Blick für mögliche Problemstellen und Fördermaßnahmen unterstützt sie allemal.
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Wo beginnt eigentlich Doping?
Wo beginnt eigentlich Doping? Chemische Analytik in einem kooperativen und gesellschaftskritisch-problemorientierten Chemieunterricht
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Chemische Fachsprache lernen – ein Kartenspiel für vier oder mehr Spieler
Die Fachsprache in der Chemie zu erlernen, gehört für viele Schülerinnen und Schüler zu den eher unbeliebteren Aufgaben. Dies soll mit dem vorliegenden Material erleichtert werden, indem sie mit einer Aktion verbunden wird, die interessant und angenehm ist.
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Chemie & Urlaub
Ferien, das bedeutet für Kinder und Jugendliche Freizeit und hat mit Chemie erst einmal wenig zu tun. Sieht man jedoch genauer hin, so lassen sich auch in der Freizeit viele Phänomene mithilfe chemischer Sachverhalte erklären. Grillen, der Besuch einer Tropfsteinhöhle oder die Teilnahme an einem Forschercamp sind nur drei Beispiele für Aktivitäten, die genutzt werden können, um das Interesse von Kindern und Jugendlichen für Naturwissenschaften zu wecken. Der Eigeninitiative sollte dabei großer Raum gelassen werden, mit dem Ziel selbsttätigen Erforschens. Allerdings bedarf es dazu häufig eines Impulses durch Eltern, Lehrerinnen und Lehrer oder andere Bezugspersonen, der an die Umgebung des Ferienziels angepasst, gewählt werden sollte. In der vorliegenden Ausgabe unserer Zeitschrift finden sich gute und erprobte Hinweise, Ferien im Sinne einer naturwissenschaftlichen Bildung, hier besonders auf die Chemie bezogen, einzuleiten und zu gestalten.
Gesamtwerk
Excalibur: Ein bilingualer Lernarchipel zum Thema Metalle
Excalibur: Ein bilingualer Lernarchipel zum Thema Metalle
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Halbfettmargarine – eine gesunde Alternative?
Die Unterrichtseinheit eignet sich in der 9./10. Klasse bzw. in der Sekundarstufe II dazu, den Zusammenhang zwischen Molekülbau und Löslichkeitseigenschaften einzuführen. Dazu sollten den Schülerinnen und Schülern polare und unpolare Atombindungen als intramolekulare sowie Wasserstoffbrücken und van-der-Waals-Kräfte als intermolekulare Wechselwirkungen bekannt sein. Die intermolekularen Wechselwirkungen können aber auch erst bei der Bearbeitung dieser Materialien eingeführt werden. Die Strukturformeln einfacher Moleküle sollten die Schülerinnen und Schüler anhand der Summenformeln zeichnen können. Dann können mit den vorliegenden Materialien die Stoffeigenschaften lipophil und -phob sowie hydrophil und -phob,
ebenso wie der Bau und die Eigenschaften von Emulgatoren erarbeitet werden.
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Kohlenhydrate
Als Kohlenhydrate, auch Saccharide genannt, werden alle Substanzen mit der Summenformel Cn(H2O)n bezeichnet. Kohlenhydrate bilden die Grundlage der Ernährung. In Form von Stärke, Glucose (Traubenzucker), Fructose (Fruchtzucker), Lactose (Milchzucker) und Saccharose (Rüben-, Rohr- oder Haushaltszucker) sind sie uns als Lebensmittel bekannt. Wichtige Kohlenhydrat-Lieferanten sind Kartoffeln und Getreide, wie Reis, Weizen, Mais, Hirse, Roggen und Hafer. Die vielfältigen Kohlenhydrate in unseren Lebensmitteln werden vorgestellt. Es wird erklärt, was Polysaccharide, Disaccharide und Monosaccharide sind, in welchen Lebensmitteln sie vorkommen und wie sie aufgebaut sind. Des Weiteren wird auf die unterschiedliche Herkunft der Stärke, Stärkeabbauprodukte, Geliermittel sowie Zuckeralkohole in Süßwaren eingegangen. Der Film zeigt, wie verschiedene Substanzarten über chemische Verfahren nachgewiesen werden können. Zusatzmaterial: 14 Arbeitsblätter; 20 Testaufgaben; Ergänzende Materialien; 5 Arbeitsblätter für interaktive Whiteboards.
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Wasser
Panta rhei, alles fließt – das Wasser als Inbegriff des Beweglichen und der Veränderung? Im Gegenteil: Wasser scheint eine konstante Größe im naturwissenschaftlichen Unterricht und nicht zuletzt im Fach Chemie zu sein. Aber auch am Bekannten und Bewährten sind Bildungsstandards und Kompetenzorientierung nicht spurlos vorüber gegangen: Sie fordern auch beim Wasser heraus zum Akzentuieren, seine Alltagspräsenz ebenso zu nutzen wie seine fachlichen Spezifika, es zu beziehen auf Basiskonzepte, es einzubinden in Elemente naturwissenschaftlichen Arbeitens, es zu betrachten als nahezu beliebig verfügbaren Stoff ebenso wie als wertvolles Gut, an dem vieler Orts Mangel herrscht. In diesem Sinn werden Sie für Ihren Unterricht hier tatsächlich mehrheitlich Bekanntes finden, das jetzt aber sein Potenzial fürs Lernen und Verstehen auf ganz differenzierte Weise entfaltet.
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Superkräfte durch einen Schluck Stiergalle? − Was bringen Energydrinks?
Superkräfte durch einen Schluck Stiergalle? − Was bringen Energydrinks?
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Seife – ein bewährtes Reinigungsmittel aus der Antike
Anhand von Alltagserfahrungen lassen sich Ihre Schülerinnen und Schüler am besten motivieren. Seife benutzen wir täglich beim Händewaschen. Knüpfen Sie an diese Erfahrung an und stellen Sie die Frage, wie der Reinigungseffekt der Seife zustande kommt. Diese Problemfrage bildet die Klammer für die gesamte Einheit. Dazu beschäftigen sich Ihre Jugendlichen mit der Struktur von Seifenmolekülen und dem Verhalten von Seife gegenüber Fett und Wasser. Schließlich lernen sie praxisbezogen, wie Seife produziert wird, indem sie Seife selbst herstellen. Ein solches kleines „Projekt“ ruft Begeisterung bei den Jugendlichen hervor. Etwas selbst Hergestelltes in der Hand zu halten und benutzen zu können, erfüllt mit Stolz. Die Lernenden erfahren außerdem, dass die Herstellung natürlicher Seife einen gewissen Aufwand bedeutet und diese daher im Vergleich zu Flüssigseife oder Duschgel vom Discounter teurer ist. Bis zum Einsatz der selbst hergestellten Seife ist etwas Geduld erforderlich, denn sie muss zunächst lagern. Auch das ist heute, wo vieles per Mausklick sofort verfügbar ist, eine neue und wichtige Erfahrung.
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Basiskonzept Energie
Wenn auch im Chemie-Anfangsunterricht bei chemischen Reaktionen der Stoffumsatz an erster Stelle steht, so findet doch bei jeder chemischen Reaktion auch ein Energieumsatz statt. Diese Energie kann in verschiedenen Formen auftreten und sollte im Laufe des Unterrichts immer mehr beachtet werden. Neben mechanischer Energie (Explosionen), elektrischer Energie (Batterien), Lichtenergie (Lumineszenzen) ist es vor allem Wärmeenergie (exotherme Reaktionen), die frei wird. Umgekehrt können chemische Vorgänge auch durch die genannten Energien, z. B. als Aktivierungsenergien, ausgelöst werden. Bei endothermen Reaktionen wird hingegen während des Reaktionsvorgangs Wärme aufgenommen, sodass sich die Umgebung abkühlt. Diesem weiten Feld der energetischen Vorgänge bei chemischen Reaktionen wird in zunehmendem Maße in den Lehrplänen und Schulbüchern Rechnung getragen. Es gibt außerdem zahlreiche didaktische Ansätze, um das Basiskonzept Energie bei chemischen Reaktionen im Sinne der Bildungsstandards zu erschließen. Gedanken und Beispiele dazu finden Sie in einer Reihe von Beiträgen in dieser Ausgabe unserer Zeitschrift. In diesem Heft finden Sie weitere Anregungen, wie Sie in Ihrem Unterricht zum Aufbau eines nachhaltigen und anschlussfähigen Energieverständnisses beitragen können.
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Schülerexperimente
Seit nunmehr 100 Jahren sind Schülerexperimente ein fester Bestandteil des Chemieunterrichts (an höheren Schulen)! Mit der bildungstheoretischen Begründung dieser Form des naturwissenschaftlichen Unterrichts durch Georg Kerschensteiner war eine grundlegende didaktische Ausrichtung gegeben. Sie war weit davon entfernt, in stereotyp ablaufenden „Übungen“ einen methodischen Selbstläufer zu sehen. Heute, etwa 100 Jahre später – nach wechselvoller Geschichte ihrer tatsächlichen Prägung des naturwissenschaftlichen Unterrichts – erleben Schülerexperimente eine Renaissance. Als auslösende Faktoren sind zu nennen: – eine mit Nachdruck geforderte naturwissenschaftliche Grundbildung für jedermann – die didaktische Bewegung „Nature of Science“ (NOS) – produktive fachdidaktische Forschung mit den Schwerpunkten „Erkenntnisweg“ und „konstruktivistisch ausgerichtetes Verständnis vom Lernen in den Naturwissenschaften“ – die Erfolgsstory von außerschulischen Lernorten, wie z. B. Schülerlaboren und Initiativen von „Forscher Ferien“ bis KEMIE Ganz im Sinne dieser Aufbruchstimmung möchte Ihnen dieses Heft neue Impulse liefern, Ihr an Organisation, Methodik und Sozialformen orientiertes Handlungswissen zu schärfen und neu auszurichten. Die einzelnen Beiträge liefern dazu neben Anregungen aus der Unterrichtspraxis auch Erkenntnisse aus der aktuellen Lehr-Lernforschung. Erst wenn die unterschiedlichen Potenziale in der Unterrichtspraxis wirksam werden, kann effektiv von einer Renaissance chemischer Schülerexperimente gesprochen werden.
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Edelgase
Zu den Edelgasen zählen neben Xenon Helium, Neon, Argon, Krypton und das radioaktive Radon. Diese bilden als Elemente der achten Hauptgruppe die Familie der Edelgase. Sie sind allesamt farb- und geruchlos, nicht brennbar und ungiftig. Ihre bemerkenswerteste chemische Eigenschaft ist die Reaktionsträgheit. Diese erklärt sich aus ihrer Elektronenanordnung, die als Edelgaskonfiguration bezeichnet wird und einen besonders stabilen, also energiearmen Zustand darstellt. Zu finden sind die Edelgase in geringen Mengen in unserer Luft, aus der sie auch destilliert werden. Helium wird hauptsächlich aus Erdgas gewonnen. Im Alltag begegnen uns die Edelgase zum Beispiel als Schutz-, Füll- oder Traggase und in Leuchtröhren. Das Schalenmodell beschreibt den Aufbau der Atome. Es geht von einer Verteilung der Elektronen in eingegrenzten Bereichen mit einem festgelegten Abstand rund um den Atomkern aus. Zusatzmaterial: Interaktive Arbeitsblätter; umfangreiches Begleitmaterial.
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Neutralisation – eine alltägliche chemische Sache?!
Neutralisation – eine alltägliche chemische Sache?!
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Analytisch arbeiten
In einem alten Kinderlied heißt es „Die Wissenschaft hat festgestellt, festgestellt, dass Marmelade Fett enthält, …“. „Enthält Marmelade wirklich Fett?“ – „Mit welcher Methode hat die Wissenschaft das herausgefunden?“– „Welches Nachweismittel hat die Wissenschaft verwendet?“ – „Was ist eigentlich Fett?“ – „Wie viel Fett ist in Marmelade enthalten?“ – „Ist das Fett in Marmelade schädlich für meine Gesundheit“? – „Kann man das Fett aus der Marmelade entfernen?“ – „Welche Wissenschaft hat diese Glanzleistung vollbracht?“ Die Neugier, Stoffe zu analysieren, wissen zu wollen, was und wie viel von ETWAS in einer Stoffmenge enthalten ist, treibt Chemiker dazu, auch in Zusammenarbeit mit anderen Wissenschaftsdisziplinen immer genauere Untersuchungsmethoden zu entwickeln. Diese Neugier ist natürlich nicht ausschließlich „Selbstzweck“ (Grundlagenforschung), hinter ihr stehen auch handfeste wirtschaftliche Interessen (Anwendungsforschung). Längst sind qualitative und quantitative Analyse ergänzt durch den Begriff „instrumentell“, die moderne Analytik ist weit weg von phänomenologischer Beschreibung ihrer Untersuchungsgegenstände, von Lötrohrproben und Boraxperlen. Und trotzdem haben auch solche Verfahren ihre Berechtigung und das nicht nur in einem historisch-genetischen Unterrichtsgang. Die Einbindung analytischer Fragestellungen in den Unterricht aller Klassenstufen bietet neben vielfältigen Möglichkeiten zur Selbstständigkeit immer auch Gelegenheit zur Entwicklung eines Grundverständnisses naturwissenschaftlichen Arbeitens. Wir sind gefordert, bei unseren Schülerinnen und Schülern Neugier und planvolles Vorgehen ebenso zu entwickeln und zu fördern wie die Kompetenzen Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung. Die Auseinandersetzung mit analytischen Fragestellungen ist sehr gut geeignet, diesen Anforderungen zu genügen.
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