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Abstraktionsstufen M. A. Anton. Planungs- & Analyseraster für den Unterricht Ziele Thema FachperspektiveSchülerperspektive Lehrerperspektive Lehrplan.

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Präsentation zum Thema: "Abstraktionsstufen M. A. Anton. Planungs- & Analyseraster für den Unterricht Ziele Thema FachperspektiveSchülerperspektive Lehrerperspektive Lehrplan."—  Präsentation transkript:

1 Abstraktionsstufen M. A. Anton

2 Planungs- & Analyseraster für den Unterricht Ziele Thema FachperspektiveSchülerperspektive Lehrerperspektive Lehrplan Bildungsstandards Bildungsrelevanz Fachinhalt Artikulation FLnZ, Inhalt, U-form, U-methode, Medien Lernerrelevanz EvaluationsinstrumenteEvaluationsergebnisse Evaluationskonsequenzen & Unterrichtsentwicklung

3 PARU Motivation Instruktion Anwendung Artikulation Inhalt

4 PARU Motivation Instruktion Anwendung Artikulation Inhalt Vorbereitung Nachbereitung

5 Fachliche Sicherheit (LLI) -eng inhaltsbezogen -systematisch überblickend Ziele -operationalisiert Wissensmodell -global Basiskonzepte Kompetenzbereiche Strukturierung -Felder! -inhaltlich (DR) -aktional -sozial -methodisch -zeitlich -lernpsychologisch Strukturierung -Felder! -inhaltlich (DR) -aktional -sozial -methodisch -zeitlich -lernpsychologisch Hilfsmittel - Knowledge-Mapping - Demonstration - Experiment - TA + Heft - OH + Buch Fixierung Veranschaulichung Bedeutung Reflexion, Evaluation Optimierungen Wertschätzung & Feedback (SuS): Kompetenzzuwachs Unterrichtsmodell: PARU u.a. Lehrlern-Modell: Moderater Konstruktivismus Heterogenität der Lerngruppen: Matthäus-Prinzip Erklärung Hauptorientierungen in der Unterrichtsarbeit

6 Bedeutung von Strukturierungen von Unterricht Untersuchung an GSHS-Klassen, Mchn (1985), Fach Math. hinsichtlich: Leistungszuwachs und Verringerung der Leistungsstreuung (MPI Psycholog. F.) (Quelle: Terhart, 2005, S. 92) Optimalklassen: Kl. mit überdurch- schnittlichem Leistungszuwachs und ebensolcher Verringerung der Leistungsstreuung Auffallend: Die je individuellen Merkmalprofile der Lehrer in der O-Gruppe streuen sehr breit (? Echtheit!) Deutliches Alleinstellungsmerkmal für Unterrichtsqualität: Strukturierung des Unterrichts!

7 verständlich vortragen Wichtiges festhalten strukturiert arbeiten Sinne aktivieren handeln lassen laut denken Kompetenzzuwachs rückmelden Theorie Hauptorientierungen in der Unterrichtsarbeit Erfolg erleben

8 PARU Motivation Instruktion Anwendung Inhalt Ziele Hilfsmittel Problembasiertes Lernen PBL Entdeckendes Lernen EL Struktur Instruktionsstufen Theoriefeld/Praxisfeld Kleinschrittigkeit k.l.a.r. Experimentierphasen Aspektbetonung / Wahrnehmungsführung Experimentierphasen Aspektbetonung / Wahrnehmungsführung Artikulation

9 Experimentierphasen Präexperimentelle Phase: Untersuchungsfragen, Vorwissensaktivierung, vorläufige (hypothetische) Antworten, Vorgehensweise Experimentelle Phase: Zielorientiert, beobachtend, protokollierend Postexperimentelle Phase: Abstraktionen, Modellbildungen, Verallgemeinerungen Problementstehung, etwa durch Beobachtung; Kognitiver Konflikt mit Lösungsnutzen!

10 Aspektbetonung I Fe-Wolle Luft Sperrflüssigkeit Steigrohr CuSO 4 -Lsg. Fe-Nagel

11 Wasserzersetzung nach Hofmann* Demo von Energieformen Beisp.: Elektr. E. REDOX-Reaktion bei Verwendung von Oxidationszahlen (OZ) Demo einer Reduktion Elektrolyse von Schwefelsäure: Reihenfolge der Ionenentladung Akku ELOXAL-Verfahren Herleitung der Summenformel von H 2 und O 2 Herleitung der Faraday-Konstanten Herleitung der Volumengesetze (AVOGADRO) Nachweis: Wasser ist eine Verbindung, kein Element Reaktionstyp: Analyse Gewinnung eines stöchiometrischen Knallgasgemisches geschlossener Stromkreis Glimmspan- & Knallgasprobe Aspektbetonung II 6 H 2 O 4 H 3 O e - + O 2 4 H 3 O e - 4 H 2 O + 2 H 2 (*August W. v. Hofmann, ; 1866)

12 Wahrnehmungsführung Figur-Grund-Kontrast Einfachheit Gleichartigkeit Nähe Durchlaufende Linie Symmetrie Links-Rechts

13 PARU Artikulation Motivation Instruktion Anwendung Inhalt Ziele Hilfsmittel Problembasiertes Lernen PBL Entdeckendes Lernen EL Struktur Instruktionsstufen Theoriefeld/Praxisfeld Kleinschrittigkeit k.l.a.r. Realer Versuchsaufbau und -ausführung

14 Nawi- Unterrichtsfelder Theoriefeld Argumentation /Fähigkeiten instruktiv -Fachsprache -Basiskonzepte der BS - Modell- vorstellungen - Ordnungs- systeme - Erklärprinzipien - Portfolio - Präsentation Erklärung Mitteilung Aufträge Praxisfeld Handlungs- orientierung/ Fertigkeiten explorativ -Gerätekunde - Stoffkunde - Technikkunde - Sicherheit - Modellkunde - Forschungs- zyklus - Experimentier- protokolle - Optimierung Kumulieren Kombinieren Organisieren Fakten Konditionen Funktionen Wissensqualitäten Instruktionsstufen Fachwissen – Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewertung kognitionsfördernd interessefördernd

15 Transformations- Methode/Hypothesen- (prüfung) Experte Fakten Novize Strukturierung des Problemraums (PBL) Zielzustand Definition/Abgrenzung (PA) Authentisches Problem (PE) Lösungssuche (PB) Moderater Konstruktivismus Moko Problembasiertes Lernen PBL A Heuristik (PL) Schwierigkeiten- Analyse/Frage Anfangszustand Funktionen Konditionen Entdeckendes Lernen (EL) Konfliktinduktion & -lösung Authentisches Problem (PE) Entdeckendes Lernen B Beispiele & Erklären Explorieren & Experimentieren Konstruieren & Erfinden Heuristik (PL)

16 Realer Versuchsaufbau und -ausführung abstrakt konkret Phänomen Zeit

17 Realer Versuchsaufbau und -ausführung Skizze/Abbildung abstrakt konkret Phänomen Zeit

18 Realer Versuchsaufbau und -ausführung Skizze/Abbildung Verbalisierung: Beschreibung von Aufbau und Ablauf abstrakt konkret Generalisierung Phänomen Zeit

19 Realer Versuchsaufbau und -ausführung Skizze/Abbildung Verbalisierung: Beschreibung von Aufbau und Ablauf Symbolisierung und Modellierung Teilchen-, Modell-, Symbolebene (TMS) abstrakt konkret Phänomen Abstraktion Zeit

20 Realer Versuchsaufbau und -ausführung Skizze/Abbildung Verbalisierung: Beschreibung von Aufbau und Ablauf Symbolisierung und Modellierung Teilchen-, Modell-, Symbolebene (TMS) Mathematisierung abstrakt konkret Phänomen Abstraktion Zeit

21 Realer Versuchsaufbau und -ausführung Skizze/Abbildung Verbalisierung: Beschreibung von Aufbau und Ablauf Symbolisierung und Modellierung Teilchen-, Modell-, Symbolebene (TMS) Mathematisierung abstrakt konkret Phänomen Abstraktion Zeit Abstraktionsstufen

22 Synthese von Eisensulfid aus den Elementen Entzündet man ein Gemenge aus Eisen- & Schwefelpulver mit einem glühenden Eisendraht, so entsteht eine Glühfront, die sich langsam und ohne weitere Energiezufuhr durch das Gemisch hindurch bewegt. Fe + S FeS n(Fe) : n(S) = 1 : 1 Metallnadel, glühend Fe/S-Pulver-Gemenge Glühfront schwarzes, poröses Produkt abstrakt konkret Phänomen Abstraktion Zeit

23 Verbrennung Abhängigkeit der Brenndauer vom Luftvolumen Stülpt man über ein brennendes Teelicht Gläser unterschiedlicher Größe, dann brennt die Kerze nur für einige Zeit weiter und geht dann aus. Die Brenndauer ist im großen Glas länger als im kleinen Glas. Wachs + Luft Verbrennungsgase Kohlenwasserstoffe + Sauerstoff Kohlenstoffdioxid + Wasserdampf C + O 2 CO 2 / 4 H + O 2 2 H 2 O Je größer das Glasvolumen, desto länger brennt die Kerze (= Proportionalität!) V ~ t / abstrakt konkret V (mL) T (sec) 6921 t V Phänomen Abstraktion Zeit

24 Wirkung eines geladenen Glasstabs auf einen Wasserstrahl und auf einen Strahl Hexen. Wasserstrahl Hexenstrahl Hält man einen geladenen Glasstab an einen dünnen Wasserstrahl, so wird dieser abgelenkt. Der Hexenstrahl verändert seine Richtung nicht. Wasserstoffbrückenbindungen Sauerstoff besitzt eine höhere Elektronegativität als Wasserstoff. Im Wassermolekül werden die bindenden Elektronen vom Sauerstoff stärker angezogen. Das Sauerstoffatom erhält so eine negative und die Wasserstoffatome erhalten eine positive Partialladung Das Wassermolekül ist ein Dipol abstrakt konkret Phänomen Abstraktion

25 Zugabe eines Indikators zu einer Lösung führt unter Umständen zu einer Farbänderung. Gibt man einen Säure-Base-Indikator in eine Lösung, so zeigt dieser durch seine Farbe an, ob die Lösung sauer, neutral oder basisch ist. abstrakt konkret Phänomen Abstraktion Zeit Henderson-Hasselbalch- Gleichung Massenwirkungsgesetz Indikator wird zu zwei verschiedenen Lösungen gegeben und es kommt jeweils zu einer charakteristischen Farbänderung. Farbänderung

26 Darstellung einer Säure durch die Verbrennung eines Nichtmetalloxids. Das entstandene Oxid wird mit Wasser aufgenommen und mit Indikator getestet Verbrennt man Schwefel, so entsteht Schwefeldioxid. Leitet man dieses in Wasser (hier mit Bromthymolblau versetzt), bildet sich Schweflige Säure und die saure Lösung verfärbt sich von grün nach gelb. 1) S + O 2 SO 2 (Verbrennung von Schwefel Schwefeldioxid entsteht) 2) SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 (Schweflige Säure entsteht bei der Aufarbeitung mit Wasser) Zu 1: S + O 2 SO 2 H R = -297 kJ/mol abstrakt konkret Phänomen Abstraktion Zeit Wasser mit Bromthymolblau brennender Schwefel Schwefeldioxid in Wasser gelöst Bromthymolblau färbt sich gelb

27 abstrakt konkret Zeit Mögliche Stufenfolge in der Primar- und Unterstufe Phänomen Abstraktion

28 Leitfähigkeit einer Kochsalzlösung abstrakt konkret Phänomen Abstraktion Zeit Löst man Salze in Wasser, so dissoziieren sie in ihre Ionen. In der wässrigen Lösung liegen somit die Ionen als frei bewegliche Ladungsträger (Hydratisierte Anione und Kationen) vor und vermögen so den elektrischen Strom zu leiten. Beim Anlegen einer Spannung leuchtet das Glühlämpchen folglich auf! NaCl Na + (aq) + Cl - (aq) Kochsalz-Lsg. Eine Mathematisierung ist an dieser Stelle wohl eher sinnfrei! Eine elektrochemische Betrachtung im tieferen Sinne würde zu weit führen! U=15 V~

29 abstrakt konkret Zeit Mögliche Stufenfolge in der Mittel- und Oberstufe Phänomen Abstraktion

30 Landolt-Zeitreaktion in Abhängigkeit von der Temperatur Erhöht man bei einer chemischen Reaktion die Temperatur, so sinkt die Reaktionszeit (RGT-Regel). Dies erklärt die unterschiedlichen Zeitpunkte für den Farbumschlag nach blau! abstrakt konkret Phänomen Abstraktion Zeit Iodat-Lsg. Sulfit-/Stärke-Lsg. T1T1 T2T2 t1t1 t2t2 IO SO 3 2- I SO I - + IO H I H 2 O I 2 + SO H 2 O 2 I - + SO H 3 O + t T T in°CT1T1 T2T2 TnTn t in st1t1 t2t2 tntn

31 Konkretes Beispiel X Beispiele! Induktiver Schluss Regelfindung/Gesetzmäßigkeit Theorie allgemein speziell Generalisierung Einzelfall Zeit Generalisierungsstufen

32 Mg in HCl-Sre auflösen Verschiedene unedle Metalle mit unterschiedlichen Säuren reagieren lassen Metalle reagieren mit Säuren Metalle (unedle) reagieren mit Säuren (ver.) zu Salz und Wasserstoff Für die typischen Säurereaktionen sind die Oxonium-Ionen verantwortlich allgemein speziell Generalisierung Einzelfall Zeit Generalisierungsstufen

33 Vereinigung eines Stoffes mit Sauerstoff Abgabe von Elektronen Erhöhung der Oxidationszahl Rückkopplung der Oxidationszahlen mit dem quantenmechanischen Atommodell (Nebengruppenelemente) Definitionsumfang: hier: Oxidation Zeit abstrakt konkret Definitionsstufen (Übertragung der OZ auf die funktionelle Gruppen von organischen Verbindungen)

34 Säuren sind Stoffe, die sauer schmecken, Indikatoren verfärben und unedle Metalle unter H-Entwicklung zersetzen Säuren sind Stoffe, die in wässeriger Lösung Protonen abspalten (ARRHENIUS) Säuren sind Protonendonatoren (BROENSTED) Säuren sind elektrophile Elektronenpaarakzeptoren (LEWIS) Säure-Base-Reaktionen & Redox-Reaktionen sind Elementarteilchen-Übertragungen Definitionsumfang: hier: Säuren Zeit abstrakt konkret Definitionsstufen

35 Oxidation ist eine Reaktion mit Sauerstoff Oxidation ist eine Elektronen-Abgabe Oxidation ist die Erhöhung der Oxidationszahl Oxidationen sind immer an Reduktionen gekoppelt Säure-Base-Reaktionen & Redox-Reaktionen sind Elementarteilchen-Übertragungen Definitionsumfang: hier: Oxidation Zeit abstrakt konkret Definitionsstufen

36 Alle Stoffe bestehen aus kleinsten, nicht mehr weiter teilbaren Teilchen (Atom-M.: DEMOKRIT) Jedes Element und jede Verbindung besteht aus gleichen kleinsten Teilchen (Kugel-M.: DALTON) Atome bestehen aus Protonen und Neutronen sowie Elektronen (Rosinenkuchen-M.: THOMSON) Atome bestehen aus positiv geladenem Kern und negativ geladener Hülle (Kern-Hülle-M.: RUTHERFORD) Die Atomhülle kann in definierte Energieniveaus unterteilt werden (Schalen-M.: BOHR) Definitionsumfang: hier: Atombau Zeit In der Atomhülle besitzen Elektronen räumliche Aufenthaltswahrscheinlichkeiten (Orbital-M.: PLANCK, SCHRÖDINGER, HEISENBERG) abstrakt konkret Definitionsstufen

37 Kognitiven Konflikt spüren Schwierigkeiten erkennen Strategie entwickeln Vorwissen aktivieren, Übersicht gewinnen, Problem portionieren Aufmerksamkeit ausrichten Lösbarkeit einschätzen Lösungsweg vorwegnehmen Problem lösen Kompetenzzuwachs spüren

38 Didaktik und Mathetik der Chemie LMU München Schema zur Planung einer Chemiestunde (Anton) KlasseDatumThemaStundentyp Neudurchn., Wh, Prüfungsvorber. Ort Feinziele operationalisiert Artikula- tionen Phasen Feininhalte vollständig Methoden inkl. Experimente Unterrichts- formen Aktions-, Sozialform Medien Zeit- struktur Dauer in Min. StundenzielFachbegriffe (neu) LV, UG, Exp., Demo, Referat, Stationenarbeit, Lernzirkel, Expertenpuzzle Lehrer- vs. schülergeleitet Klasse, Abt., Gruppe (2,3,4,5), Einzelarb. Tafel, OH, PPP, Film Leistungskontrolle Problem & Vorwissens- aktivierung Fragenfindung & Methode Fragenfindung & Methode Beantwortung & Erkenntnis Anwendung & Bedeutungs- extraktion Wiederholung & Festigung Artikulationsschema


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