Chemiedidaktik Heute

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.