Parallelen Geschichte der Chemie Chemie in den Schularten

Präsentation zum Thema: "Parallelen Geschichte der Chemie Chemie in den Schularten"—  Präsentation transkript:

1 Parallelen Geschichte der Chemie Chemie in den Schularten
Antike Empedokles, 450 v. Chr.: die Welt besteht aus vier Elementen. Luft Wasser Erde Feuer Lehrplan GS Fach: Heimat- und Sachkunde Grobziel: Kind und Natur Erfahrungen mit Luft (Jgst. 2) Erfahrungen mit Wasser (Jgst. 2) Natürl. Wasserkreislauf (Jgst. 4) - Umgang mit Feuer (Jgst. 1) Verbrennung (Jgst. 3) Erde Lehrplan HS Fach Biologie/Chemie/Physik Wie GS (Jgst. 5–9) Zu Wasser, Luft, Verbrennung noch: Boden AkadDir W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

2 Parallelen Geschichte der Chemie Chemie in den Schularten Mittelalter
Stoffwissen als „geheime“ Steckbriefe. Stoffe trennen, unterscheiden, kennen (Jgst. 5) und Säuren, Laugen, Salze (Jgst. 8) Neuzeit Chemie als Naturwissenschaft PSE (111 Elemente), Verbindungen Reaktionsmechanismen Lehrpläne für RS und Gymnasium Fachsystematische Orientierung PSE (111 Elemente), Verbindungen Reaktionsmechanismen Ähnlich: Lehrplan HS (Jgst. 10) AkadDir W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

3 Bedeutung historischer Unterrichtsverfahren
„Beginn“ heute AkadDir W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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Artikulation nach dem historisch-problemorientierten Unterrichtsverfahren Bsp. Realschule: Die Struktur von Benzen (Benzol) Elementarformel Voraussetzungen: Lehrziel: Aufklärung submikroskopische Strukturen, ohne diese zu sehen. Feinziele: Mehrere Theorien stehen jeweils in Konkurrenz zueinander; Erkennen der begrenzten Gültigkeit. Erkennen, dass Erkenntnisschwierigkeiten der Forscher früher die gleichen Schwierigkeiten sind, die Schüler heute haben. Kennen lernen des Menschen im Forscher: Kekulé bzw. van´t Hoff; Menschlich-Allzumenschliches aus der Auseinandersetzung um Theorien (das Aufeinanderprallen von „allgemein anerkannter Lehrmeinung“ und neuer Theorie). Methodische Planung: Sozialform: Gruppenarbeit Modelleinsatz AkadDir W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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Artikulation nach dem historisch-problemorientierten Unterrichtsverfahren Artikulationsstufe 1: Problemstellung Entscheidung für eine räumliche Struktur aus einer Reihe denkbarer Artikulationsstufe 2: Information Das Wissen zur Zeit Kekulés, Ladenburgs, Dewars Verhältnisformel aus CH-Analyse Vermutung über den ungesättigten Charakter Reaktion mit Brom Substitutionsprodukte. Aussage moderner theoretischer Modelle heute: Das Computerprogramm MOLGEN errechnet 217 denkbare Isomere für die Summenformel C6H6. Artikulationsstufe 3: Lösung des Problems 3.1 Arbeitsauftrag: Tragen Sie Argumente für die drei o.a. Strukturvorschläge zusammen! 3.2 Arbeitsphase: Interpretation vorliegender Analysedaten (das Wissen der Zeit). Errechnen aller denkbaren Strukturen für C6H6 mit MolGen. Ausschließen von Strukturen auf Grund der Analysedaten. AkadDir W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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Artikulation nach dem historisch-problemorientierten Unterrichtsverfahren 3.3. Diskussion: Vorstellen der übriggebliebenen Strukturvorschläge. Vergleich der Argumente. Entscheidung für die wahrscheinlichste Struktur. Artikulationsstufe 4: Erweiterung, z.B. Der heutige Stand des Wissens. Fortbestehende Probleme der modernen Bindungstheorie. Probleme mit der Schreibweise. Schicksal von anderen Strukturvorschlägen (Dewar-Benzol 1963 synthetisiert, Ladenburg-Benzol 1973) Andere Aromaten (Phenol, Naphthalin, Benzoesäure,...) Artikulationsstufe 5: Sicherung Fixierung theoretischer Grundzüge (Arbeiten mit Modellen, Wandlung von Modellen über die Zeit, Vereinbarungen über Schreibweisen…) Erfolgskontrollen auf den verschiedenen Schwierigkeitsgraden Reproduktion, Reorganisation, Transfer, (Problemlösendes Denken) AkadDir W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

7 Disubstitutionsisomere des Ladenburg-Benzols „Prisman“
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8 Disubstitutionsisomere des Kekulé-Benzols
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9 Karikatur auf Kekulé‘s Oszillationstheorie
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Artikulation nach dem historisch-problemorientierten Unterrichtsverfahren Bsp. Gymnasium: Die Struktur von Methan Voraussetzungen: Elementarformel, Gaschromatographie, Isomerie-Begriff (Stellungsisomerie), Chlorierung Lehrziel: Korrekte Raumstruktur heraus finden, ohne dass man einzelne Moleküle sehen kann. Feinziele: Mehrere Theorien stehen jeweils in Konkurrenz zueinander; Erkennen der begrenzten Gültigkeit. Erkennen, dass Erkenntnisschwierigkeiten der Forscher früher die gleichen Schwierigkeiten sind, die Schüler heute haben. Kennen lernen des Menschen im Forscher: Kekulé bzw. van´t Hoff; Menschlich-allzumenschliches aus der Auseinandersetzung um Theorien (das Aufeinanderprallen von „allgemein anerkannter Lehrmeinung“ und neuer Theorie). Methodische Planung: Sozialform: Gruppenarbeit Modelleinsatz AkadDir W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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Artikulation nach dem historisch-problemorientierten Unterrichtsverfahren Artikulationsstufe 1: Problemstellung (lehrerzentriert) Zwei verschiedene räumliche Strukturen von Methan werden diskutiert: die planare und die tetraedrische. Welche ist richtig? Artikulationsstufe 2: Informationsphase: Das Wissen von van´t Hoff (Molekülformel aus CH-Analyse, Reaktion mit Chlor, Substitutionsprodukte). Vorstellen von Substitutionsprodukten. AkadDir W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

12 Isomere des substituierten Methans I
Die Isomere eines planaren Bromchlorfluormethans. AkadDir W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

13 Isomere des substituierten Methans I
Isomere eines tetraedrischen Bromchlorfluormethans (Enantiomere). AkadDir W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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Artikulation nach dem historisch-problemorientierten Unterrichtsverfahren Artikulationsstufe 3: Durchführung: Überprüfen anhand von Modellen, welche Anordnung von 4 Liganden um ein Zentralatom machbar sind. Arbeiten in mehreren Gruppen. Verfolgen der planaren und der tetraedrischen Hypothese. Artikulationsstufe 4: Abstraktion Erkenntnis verallgemeinert: Moleküle sind nicht planar, sie sind räumlich. Übertragung auf alle Moleküle. Artikulationsstufe 5: Sicherung Heft- und Tafelskizzen der Methanstruktur Erfolgskontrolle Wiederholung der Methanstruktur (Reproduktion) Übertragung auf Tetrachlormethan (Reorganisation) Übertragung auf Ethan (Reorganisation bisTransfer)… AkadDir W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth