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Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser Examensarbeit Sven Tenhaven November 2005.

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Präsentation zum Thema: "Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser Examensarbeit Sven Tenhaven November 2005."—  Präsentation transkript:

1 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser Examensarbeit Sven Tenhaven November 2005

2 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 2 Examensarbeit Teil I: Lehrerfortbildung – Theorie und Konzeption a) Lehrerfortbildungssystem NRW (Überblick) b) Lehrerfortbildung Chemie – Forschungsstand c) Konzeption der Lehrerfortbildung (auf Basis der Forschungsergebnisse) Teil II:Skript zur Lehrerfortbildung a) Ziel, Inhalt und Konzeption der Fortbildung b) Theorie zum Thema (Umweltchemie) Wasser c)Methodik (Kumulatives Lernen, Lernen a Stationen) d) Versuchsbeschreibungen e)Zusatzmaterial

3 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 3 Lehrerfortbildung In welchem Ausmaß werden Fortbildungen besucht? Was sind die Gründe für Inaktivität? Welche Inhalte/Themen werden gewünscht? Was versprechen Lehrer(innen) sich von einer Fortbildung? Wie sollte die perfekte Fortbildung aussehen? Studie (Bader, Melle, Höner 2004) erprobte und evaluierte Fortbildungskonzepte (Neu 1999, Scheuert 2002)

4 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 4 Lehrerfortbildung – Studie (Bader, Melle, Höner 2004) Lehrerfortbildungszentren Frankfurt, Dortmund und Braunschweig Design: 1)Fragebogen: -knapp 2000 Chemielehrer -Sekundarstufen I und II an allgemein bildenden Schulen -Bayern, Hessen, Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen und Sachsen -Rücklauf: 852 Bögen (43%) 2)Interviews: -96 Probanden Validierung der Fragebogen-Ergebnisse differenziertere Informationen

5 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 5 Studie: Allgemeine Ergebnisse 50% männlich / 40 % weiblich (10%: unbekannt) der größte Teil ist über 45 Jahre alt ( allg. Überalterung des Kolleg.) Zweitfach: Biologie (56,7 %), Mathematik (30,2 %), Physik (17,4 %)

6 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 6 Lehrerfortbildung : Aktivität Annahme: Eine Fortbildungsveranstaltung pro Jahr und Fach ist praktikabel (entspricht fünf in den letzten fünf Jahren). fortbildungsaktiv

7 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 7 Lehrerfortbildung: Aktivität knapp ein Drittel der Lehrer hat keine Veranstaltung besucht! nur 19,6% sind fortbildungsaktiv (nach o. g. Definition) Durchschnitt: 2,8 / Median: 2 (Fortbildungen / 5 Jahren) Gymnasiallehrer sind aktiver als Lehrer an Real-, Haupt- und Mittelschulen: Ø 3,9 (Median: 3) gegenüber Ø 1,7 (Median: 1)

8 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 8 Lehrerfortbildung: Gründe für Nichtteilnahme Fragebogen: Interview (Nennungen): - Entfernung (fortb.aktiv: ca. 39 % / fortb.inaktiv: ca. 31 %) - Zeitpunkt der Fortbildung (ca. 39 % / ca. 52 %) Skala: 1 = keine Bedeutung bis 6 = sehr hohe Bedeutung

9 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 9 Lehrerfortbildung: Aktivität – Ergebnisse -Fortbildungsinaktive Lehrer geben hauptsächlich an, dass die Veranstaltungen unterrichtsfern und unattraktiv seien -Fortbildungsaktive (mindestens 5 Veranstaltungen in den letzten 5 Jahren) schätzen den Wert der Maßnahmen höher ein Vermutung: selbst verstärkender Effekt; wird der Nutzen der Maßnahmen einmal erkannt, steigt die Aktivität

10 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 10 Auswahl von Unterrichtsinhalten

11 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 11 Unterricht: Experimente Wie hoch schätzen Lehrer den Stellenwert von Experimenten im Unterricht ein? (Interviews) Die meisten Lehrer schätzen den Stellenwert hoch oder eher hoch ein.

12 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 12 Unterricht: Experimente 54 von 96 Probanden äußerten sich zum gewünschten Stellenwert: 68,5% von ihnen wünschen sich einen noch höheren Stellenwert. Hinderungsgründe: -Sicherheitsaspekte (33 %) -Klassengröße (24,2 %; beides vor allem bei Schülerexperimenten) -mangelhafte Ausstattung (15,4 %) -Voraussetzungen der Schüler (15,4 %) -Zeitmangel (12,1 %)

13 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 13 Notwendigkeit von Fortbildungen (Interview) 93 von 96 Probanden äußerten sich zu dem Thema krasser Gegensatz zum tatsächlichen Fortbildungsverhalten (auch die Interviews bestätigen: ca. 1/3 der Lehrer ist fortbildungsinaktiv!)

14 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 14 Lehrerfortbildung: Wünsche - Allgemein - (Fragebogen) Skala: 1 = keine Bedeutung bis 6 = sehr hohe Bedeutung

15 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 15 Lehrerfortbildung: Wünsche - sonstiges / allgemein - Sonstige Wünsche (Interviews): neue Inspirationen (88,5%) Umsetzbarkeit/Bezug Schule (61,5%) Durchführen von Experimenten (54,2%) Kommunikation mit Kollegen (43,8%) viel Praxis (34,4%) Bereitstellen von Unterrichtsmaterialen (28,1%) [Weitergabe von Kopien im Kollegium (53,2%)]

16 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 16 Lehrerfortbildung: Wünsche - Themen/Inhalte -

17 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 17 Lehrerfortbildung: Wünsche - Themen/Inhalte - das Thema Umweltchemie (42,6%) wird (zusammen mit Lebensmittelchemie) am zweithäufigsten genannt (nach Arzneimittel und Drogen; 45,4%) bei den am häufigsten genannten Themen überwiegen stufenübergreifende (Sek. I/II) Themen einige andere genannte Themen lassen sich im Bereich der Umweltchemie erweitern / wiederholen / anwenden: Saure und alkalische Lösungen (Sek. I) Analytische Methoden (Sek. II) Chemisches Gleichgewicht (Sek. II) Biotechnologie (Sek. II) Fette/Seifen/Waschmittel (Sek. I/II)

18 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 18 Lehrerfortbildung: Wünsche - Methoden, Medien, U-Organisation - (Fragebogen) (Interview)

19 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 19 Lehrerfortbildung: Wünsche - Methoden, Medien, U-Organisation - Methoden: Projektorientierter Unterricht (++) Stationenlernen (+++) Unterrichtsorganisation: Übungen im Chemieunterricht (++; Fragebogen) Medien: Internet (+++) Simulation / Animation (++) Messwerte-Erfassung (+)

20 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 20 Lehrerfortbildung: Wünsche - Umfang, Zeitpunkt - Regionale Veranstaltungen (< 50 km): Überregionale Veranstaltungen (> 50 km): (Fragebogen) Beliebteste Wochentage: -Montag bis Donnerstag (59,4% bis 64,0%) -Freitag (41,0%) - Samstag (15,3%) -Sonntag (3,2%)

21 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 21 Lehrerfortbildung: Wünsche - Aufbau - (Fragebogen) darf auf Grund von Befragungen unter den Teilnehmern der Essener Fortbildungen bezweifelt werden (soziale Erwünschtheit?) Allgemein: Verbindung aus (großem) praktischem Anteil und Theorie-Vermittlung

22 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 22 Fazit / Ausgangslage Trotz der Einsicht der Notwendigkeit von Fortbildungen ist die tatsächliche Aktivität allgemein sehr gering Als Grund für Inaktivität wird vor allem mangelnder Schulbezug, schlechte Anwendbarkeit und Desinteresse am Thema genannt; dies überraschenderweise hauptsächlich von Inaktiven gerade im Hinblick auf die Debatte um den NaWi-Unterricht (schlechtes Abschneiden bei TIMSS, PISA) erscheint Lehrerfortbildung wichtig These: Interessante, an den Wünschen der Lehrer orientierte, Maßnahmen könnten wieder mehr Lehrer in das Fortbildungssystem integrieren (vgl. Melle et al. 2004).

23 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 23 Neue Fortbildungskonzepte - Neu 1999 (Frankfurt) - Das flexibel-strukturierte Fortbildungsmodell flexible Organisationsstruktur: mehrere Fortbildungsblöcke innerhalb eines Schuljahres; Lehrer können an einem oder mehreren eintägigen Terminen kommen (umfangreiches Angebot komplett abarbeiten oder Schwerpunkte setzen) kurzfristige telefonische Anmeldung; kleine Gruppen (10-15 Personen); getrennt nach Schularten; Betreuung durch Institut flexible inhaltliche Gestaltung: weit gefasstes, experimentell ausgerichtetes Rahmenthema flexible methodische Gestaltung: Begleitmaterial, Versuchsvorschriften, wichtige Fachliteratur (Kopien) einleitender Vortrag zur Vermittlung der wichtigsten Inhalte Praktikum in Partner-/Kleingruppenarbeit; Schwerpunktsetzung möglich (reichhaltiges Versuchsangebot); Austausch

24 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 24 Neue Fortbildungskonzepte - Neu 1999 (Frankfurt) - Das flexibel-strukturierte Fortbildungsmodell Basis: Studie zu Fortb.-Verhalten und -Wünschen (Melle/Neu 1998) Durchführung und Evaluation über zwei Schuljahre (6 Blöcke / 5 Themen) Das Konzept wird gut angenommen und fast durchweg positiv bewertet offene Zusatzangebote bzw. ein offenes Alternativkonzept mit Selbststudium und Nutzung der Instituts-Infrastruktur werden nicht gut angenommen (Vermutung (vgl. Neu 1999): traditionelle, verkrustete Fortbildungsstrukturen werden nur langsam überwunden) Stammklientel: Viele Lehrer kommen immer wieder (verschiedene Blöcke/Themen) auch Lehrer, die vorher wenig fortbildungsaktiv waren, werden erreicht und bilden sich regelmäßig fort

25 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 25 Neue Fortbildungskonzepte - Scheuert 2002 (Essen) - Lehrerfortbildung zum Konzept der Alltagschemie Dreitägige Fortbildung Thema: Textilien/Kleidung – sich richtig kleiden lernen unterschiedliche Methodik: Vortrag/Demonstrationsexperimente mit anschließender Diskussion und Praxisphase (Versuche selbst ausprobieren) Vortrag mit anschließender Diskussion und/oder Erarbeitung eigener Ideen (Seminar-Form) Lernen an Stationen (offene Methode; Verbindung Theorie/Praxis)

26 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 26 Neue Fortbildungskonzepte - Scheuert 2002 (Essen) - Lehrerfortbildung zum Konzept der Alltagschemie dreimalige Durchführung und Evaluation (1999/2000) positive Bewertung der abwechslungsreichen Methodik Lernen an Stationen gut geeignet zur Verbindung von Praxis und Theorie (vgl. Melle/Neu 1998; auch Melle et al. 2004) Lernen an Stationen beliebt, da es die Möglichkeit bietet, neue Inhalte und eine neue Methode gleichzeitig kennen zu lernen (wird aber nicht als alleinige Methode bei mehrtägigen Maßnahmen gewünscht)

27 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 27 Fortbildungskonzept auf Basis der Forschungsergebnisse Thema (vorgegeben): Umweltchemie Wasser (gute Wahl ; vgl. Melle et al. 2004) Dauer (vorgegeben): Ein Tag regionale Veranstaltung (vgl. Melle et al. 2004) Evtl. mehrere Alternativ-Termine (vgl. Neu 1999) Methodik: Lernen an Stationen; evtl. einleitender Vortrag (vgl. Neu 1999, Scheuert 2002, Melle et al. 2004)

28 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 28 Fortbildungskonzept Inhalte: Theorie-Vermittlung: Umweltchemie Wasser Projekt: Analyse von Fließgewässern Durchführung von Experimenten (nutzbar für Projekte und normalen Unterricht) Methodik (Theorie und Praxis): Lernen an Stationen Methodik (Theorie): Kumulatives Lernen

29 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 29 Fortbildungskonzept Inhalte: Oberthema: Umweltchemie Wasser Unterthemen (Kreislauf): Ziel/Intention: ganzheitliche Betrachtung des Themenkomplexes Möglichkeit zur Vernetzung im Sinne des Spiralcurriculums

30 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 30 Fortbildungskonzept Vernetzung und Kumulatives Lernen: Horizontale Vernetzung: fächerübergreifender Unterricht; gemeinsame Projekte Vertikale Vernetzung: Verknüpfung der Inhalte innerhalb eines Faches (Spiralcurriculum; anknüpfen/erweitern/vertiefen)

31 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 31 Fortbildungskonzept Vernetzung und Kumulatives Lernen: Kumulatives Lernen: Aufbau vielfach verknüpfter Wissensstrukturen; Anknüpfen an Vorwissen Methoden: -Wissensnetze / Concept-Maps - Anlegen von Basiswissen-Katalogen -Abfrage- / Lernkärtchen; Quiz-Spiele

32 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 32 Fortbildungskonzept Inhalte: Lehrplanbezug Sekundarstufe I Jahrgangsstufe 7: -Trennverfahren (Sieben, Filtrieren, Absetzen); praxisorientiertes Beispiel -Wasser als Lösemittel (z. B. Sauerstoffgehalt, Wasserhärte) -Wasserverschmutzung, Abwasserreinigung (Kläranlage: v. a. mechanische Reinigungsstufe) -Trinkwasser-Aufbereitung Jahrgangsstufe 9/10: -Salze, Ionen-Nachweise, Leitfähigkeit -Thema: Fette - Seifen - Waschmittel (Umweltaspekte: z. B. Gewässerbelastung)

33 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 33 Fortbildungskonzept Inhalte: Lehrplanbezug Sekundarstufe II Jahrgangsstufe 11: -Stoffkreislauf in der Natur (Stickstoff-, Phosphat-, Kohlenstoff- dioxid/Carbonat-Kreislauf) fachübergreifend: Gewässergüte-Bestimmung, Abwasserreinigung / Selbst- reinigung von Gewässern (Bakterien) und Düngemittel (Nitrat / Phosphat) Jahrgangsstufe 12: - Themenfeld B: Reaktionswege zur Herstellung von Stoffen in der organischen Chemie (z. B. Herstellung eines Ionenaustauscher-Harzes) -Themenfeld C: Analytische Verfahren zur Konzentrationsbestimmung (z. B. Säure-Quantifizierung mittels Titration, potentiometrische Ionen- Bestimmung in Gewässern, Puffer / Puffersysteme) Jahrgangsstufe 13: - Themenfeld I: Umweltchemie Wasser (Luft, Boden) -Themenfeld F: Analytische Verfahren in der Anwendung (z. B. Photometrie)

34 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 34 Fortbildungskonzept Inhalte: Lehrplanbezug (fächerübergreifend) Biologie: -Bakterien in der (Ab-) Wasserreinigung, Gewässergüte-Bestimmung mittels Zeigerorganismen bzw. Saprobien, Düngemittel, Landwirtschaft Geographie: -Standortfaktoren für Kläranlagen, Kartographie, Entstehung / Veränderung von Gewässern, Landwirtschaft Physik: -Schwimmen, Schweben, Sinken (mechanische Abwasserreinigung) Informatik: -Computersimulation zur Abwasser-Behandlung, Messwert-Erfassung und -Verarbeitung Sozialwissenschaften / Politik: -Gesetzliche Grundlagen der Trinkwassergewinnung und Abwasserreinigung, Betrachtung der kommunalen Wasserwirtschaft

35 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 35 Versuche I Nr.VersuchstitelEinsatzQuelle 1 Bestimmung der Gesamthärte nach Boutron-Boudet (mit Seifen-Lösung) T, W Pfeifer & Pfeifer 2003 (verändert) 2 Titrimetrische Bestimmung der Gesamthärte (mit Na-EDTA) T, W Wiskamp Bestimmung der Carbonathärte (temporäre Härte)T, W Wiskamp Lösen und Austreiben von CO 2 in bzw. aus WasserT, W Chemie heute S I 2001 (verändert) Pfeifer & Pfeifer Einleiten von CO 2 in KalkwasserT, W Cahay et al (verändert) 6 Nachteile harten Wassers: Kalkseife, -ablagerungen T Cahay et al Verringerung der Wasserhärte (durch verschiedene Zusätze) T Wiskamp 1996 (verändert) 8 Verringerung der Wasserhärte durch TorfT, W Blume et al. 1996

36 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 36 Versuche II 9 Ammoniumionen-NachweisT, W, A Pfeifer & Pfeifer Nitrationen / Nitritionen -Nachweis (kombiniert)T, W, A Blume & Bader 1990 Schmidt, R Phosphationen-NachweisT, W, A Blume & Bader 1990 Schmidt, R Sauerstoff-Bestimmung (vereinfacht: nach Hofer)T, W, A Pfeifer & Pfeifer 2003 (verändert) 13 Sauerstoff-Bestimmung (nach Winkler)T, W, A Wiskamp Bestimmung des biologischen Sauerstoff-Bedarfs (BSB)T, W, A Prigge 1993, Bestimmung des chemischen Sauerstoff-Bedarfs (CSB Mn bzw. Pseudo-CSB) T, W, A Schöneich LeitfähigkeitsbestimmungT, W, A Pfeifer & Pfeifer Modellversuch zur mechanischen Reinigung (Kläranlage) A (,W) Becks 1999 (verändert) 18 Modellversuch zur biologischen Reinigung: Enzymatische Harnstoff-Spaltung A, W Pfeifer & Pfeifer Betrieb einer biologischen Modell-KläranlageA Blume et al. 1996

37 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 37 Versuche III 20 Phosphat-Fällung in der chemischen Reinigungsstufe (Kläranlage) A Blume et al Modellversuch zur Flockung von Kolloiden (Kläranlage)A Blume et al. 1996, Blume & Bader Demonstration eines Flockungshilfsmittels (Kläranlage)A Blume & Bader Wasserverschmutzung: Verdünnungsreihe mit DieselölT, W, A Blume et al Binden von Mineralöl durch Polyurethan- (PU-) SchaumT, W Blume et al Aktivkohle gegen Dieselöl-VerschmutzungT, W, A Blume et al Emulsionstrennung durch Elektroflotation / Ionen-ZusatzA Blume et al Synthese eines (chelatisierenden) IonenaustauschersT, A Blume et al Demonstration und Regeneration des (chelatisierenden) Ionenaustauschers T, A Blume et al. 1996

38 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 38 Demonstration einiger Versuche Bestimmung des Sauerstoffgehalts einer Wasserprobe (nach Hofer/Winkler; V12 / V13) Phosphationen-Nachweis (qualitativ bzw. halbquantitativ) (V11) Modellversuch zur biologischen Reinigung: Enzymatische Harnstoff-Spaltung (V18)

39 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 39 Sauerstoff-Bestimmung (Hofer) Sauerstoff-Gehalt (Abschätzung; vereinfacht nach Hofer)

40 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 40 Sauerstoff-Bestimmung (Winkler) Sauerstoff-Gehalt (iodometrisch; nach Winkler): System. Lsg.: 1 mL Thiosulfat-Titer entspricht 20 mg/L Sauerstoff Manganchlorid + Lauge: Mn OH - Mn(OH) 2 (weiß-rosa) Bei Anwesenheit von Sauerstoff: 2 Mn(OH) 2 + O 2 2 MnO(OH) 2 (braun) Ansäuern: MnO(OH) 2 + Mn H + 2 Mn H 2 O Reduktion von Iodid: 2 Mn I - 2 Mn 2+ + I 2 Titration mit Thiosulfat: I S 2 O I - + S 4 O 6 2- (blau farblos) Sichtbarmachen des elementaren Iods als blauer Iod-Stärke-Komplex

41 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 41 Sauerstoff-Sättigung

42 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 42 Phosphationen-Nachweis HPO H NH MoO 4 2- (NH 4 ) 3 [P(Mo 3 O 10 ) 4 · aq] + 12 H 2 O Ortho-Phosphate werden in saurer Lösung durch Ammoniummolybdat als Ammoniummolybdophosphat gefällt (gelbes, schwerlösliches Salz der Molybdophosphorsäure): Durch Ascorbinsäure wird dieses Salz in statu nascendi zum anorganischen Farbstoff Molybdänblau reduziert: Genaue Zusammensetzung unbekannt: Es enthält Molybdän in den Oxidationsstufen +VI bis + IV: z. B. als Mo n O 3n-1 mit n = 4,5,8,9 oder MoO 3-x (OH) x mit x = 0, 1,2.

43 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 43 Modellversuch zur biologischen Reinigung: Enzymatische Spaltung von Harnstoff NH 2 CONH 2 + H 2 O 2 NH 3 + CO 2 Harnstoff (Urea) wird durch Urease (harnstoffspaltendes Enzym) zu Ammoniak und Kohlenstoffdioxid abgebaut: Der Abbau wird gezeigt durch: beginnende elektrische Leitfähigkeit (Ionen) NH 3 + H 2 O NH OH - Ammoniumionen-Nachweis: Vermehrtes Ausgasen von Ammoniak durch Zugabe von Lauge; Ammoniak wird im feuchten pH-Papier nach obiger Gleichung über Hydroxidionen- Bildung nachgewiesen NH OH - NH 3 + H 2 O

44 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 44 Weitere Versuche Betrieb einer biologischen Modell-Kläranlage (V19)

45 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 45 Weitere Versuche Demonstration eines Flockungshilfsmittels (Kläranlage) (V22)

46 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 46 Aufbau des Praktikums Vier Themenbereiche: A(Roh-) Wasser (7 Stationen) BTrinkwasser (4 Stationen) CAbwasser (5 Stationen) DThemenübergreifende Stationen (4 Stationen)

47 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 47 Aufbau des Praktikums Themenbereich A: (Roh-) Wasser Station A1: Wassergüte-Bestimmung (allgemein / chemisch) Station A2: Gewässergüte-Bestimmung (biologisch) Station A3: Ammoniumionen und Leitfähigkeit Station A4: Nitrat- / Nitritionen Station A5: Phosphationen Station A6: Sauerstoff-Bestimmung Station A7: Chemischer Sauerstoff-Bedarf (CSB)

48 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 48 Aufbau des Praktikums Themenbereich B: Trinkwasser Station B1: Trinkwasser-Gewinnung Station B2: Wasserhärte (Bestimmung) Station B3: Wasserhärte (Ursprung) Station B4: Nachteile von hartem Wasser / Enthärter

49 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 49 Aufbau des Praktikums Themenbereich C: Abwasser (Abwasserreinigung) Station C1: Kläranlage (Überblick) & Kläranlage: mechanische Reinigung Station C2: Kläranlage: biologische Reinigung Station C3: Kläranlage: chemische Reinigung und Flockung Station C4: Besondere Abwässer I: Emulsionstrennung Station C5: Besondere Abwässer II: Ionenaustausch

50 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 50 Aufbau des Praktikums Themenbereich D: Themenübergreifende Stationen Station D1: Lehrfilme zum Thema Umweltchemie Wasser Station D2: Computergestützte Auswertung von Gewässeruntersuchungen Station D3: Multimediale Präsentationen zum Thema Umweltchemie Wasser Station D4: Kumulatives Lernen durch umweltchemische Themen

51 Entwicklung eines Konzeptes für eine Lehrerfortbildung zum Thema Umweltchemie Wasser (S. Tenhaven) 51 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!


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