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Dipl. Ökol. Nina Harsch Fachbereich Chemie und Pharmazie – Institut für Didaktik der Chemie Westfälische Wilhelms-Universität Münster Luft und Luftbelastung:

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Präsentation zum Thema: "Dipl. Ökol. Nina Harsch Fachbereich Chemie und Pharmazie – Institut für Didaktik der Chemie Westfälische Wilhelms-Universität Münster Luft und Luftbelastung:"—  Präsentation transkript:

1 Dipl. Ökol. Nina Harsch Fachbereich Chemie und Pharmazie – Institut für Didaktik der Chemie Westfälische Wilhelms-Universität Münster Luft und Luftbelastung: Wissen und Fehlvorstellungen von Schülern der Sekundarstufe (und Lehramtsstudierenden) Eine empirische Erhebung von Nina Harsch Universität Münster Deutschland 2011 Lehrerfortbildung

2 Gliederung 1.Pädagogischer Hintergrund Folie 3 - 5 2.Empirische Erhebung Folie 6 - 8 3.Ergebnisse Folie 9 - 19 Gesamtergebnis Teil 1: Luft Teil 2: Treibhauseffekt Teil 3: Ozon Teil 4: Saurer Regen 4.Fazit Folie 20

3 David Paul Ausubel [Wikipedia]. Warum Fehlvorstellungen untersuchen? Aller Unterricht hat bei der Erfahrung der Kinder anzufangen. Alle neuen Erfahrungen, die die Schüler im Unterricht machen, werden mit Hilfe bereits bekannter Vorstellungen organisiert. [D.P. Ausubel, 1974]

4 a)Alltagssprache: Hohe CO 2 -Konzentration b)Eigene Beobachtungen: Die Sonne wärmt. c)Reproduktion: Das Ozonloch liegt über der Antarktis. Beispiele...? Welche Vorstellungen und Erfahrungen haben Schüler?

5 Zusammenfassung KonzeptMögliche Folge AlltagsspracheFehlvorstellungen BeobachtungenPräkonzepte ReproduktionUnverständnis => Verwirrung beim Schüler Überlastung / Abschalten Zurückgreifen auf eigene Konzepte Parallele Denkweisen / Tauschwissen

6 Teilnehmer: 1.500 Schüler der Jahrgangsstufen 10 und 12 –Deutschland, Spanien, Taiwan, Russland 100 Studierende LA Chemie (Bachelor und Master) Fragebogen: Einstellung und Lernbereitschaft Motivation Luft, Treibhauseffekt, Ozon, Saurer Regen Fachwissen Spezialisierung, Lernbedingungen Hintergrund Empirische Erhebung

7 Auswertung

8 Ermittlung des Test-Ergebnisses: –Fachwissen: 43 Items 100 % richtig beantwortet: 43 Punkte => Score 1 0 % richtig beantwortet: 0 Punkte => Score 0 –Test-Score: 1.Personen-Scores 2.Mittelwert aller Personen-Scores Auswertung WWU RU TW SP DE

9 DeutschlandSpanienTaiwanRusslandWWU Umweltschutz ist mir wichtig 80 %97 %93 %98 %90 %92 % Lerninteresse Thema Umwelt 40 %60 %40%26 %79 %49 % DeutschlandSpanienTaiwanRusslandWWU Woher hast du dein Wissen zum Thema Luft und Luftbelastung? Medien Geo Chem 45 % 36 % 33 % Naturw Bio/Geo Phy/Chem 61 % 47 % 39 % Chem Medien Bio 95 % 87 % 79 % Chem Medien Konv 35 % 21 % 16 % Chem Medien Bio 51 % 49 % 34 % Wann hast Du im Unterricht etwas zu diesen Themen gelernt? JGS 8 JGS 9 JGS 10 21 % 26 % 27 % JGS 9 JGS 11 JGS 12 50 % 45 % 46 % JGS 8 JGS 9 JGS 10 39 % 33 % 50 % JGS 5 JGS 9 > JGS 9 23 % 40 % ? JGS 9 JGS 10/11 JGS 12 21 % 20 % 22 % Motivation: Lern- bedingungen: Testergebnis: Wer war am Besten? Wie ist das durchschnittliche Testergebnis? Schulsysteme Test-Gesamtergebnis: VORAUSSETZUNGEN

10 Test-Gesamtergebnis: FACHWISSEN

11 Wer wusste das? Fachwissen Teil 1: LUFT FRAGE 3: Wie ist die reguläre Zusammen- setzung von 1 Liter Luft? Auswahl: CO 2, CH 4, N 2, O 2 ANTWORT: 780 ml N 2 210 ml O 2 < 10 ml CO 2 < 10 ml CH 4 Fehlvorstellung: Kategorien: Treibhausgase sind Hauptbestandteile der Luft. [%] DESPTWRUWWU N2N2 262588658257 O2O2 352785679161 CO 2 262285678056 CH 4 503490868769 3427877185

12 Fachwissen Teil 1: LUFT FRAGE 2: Sind die folgenden Gase Treibhausgase? Auswahl: N 2, O 2, H 2 O, CO 2, CH 4, SO 2, NO x ANTWORT: N 2 O 2 H 2 O CO 2 CH 4 SO 2 NO x nein ja nein Alle Luftschadstoffe sind Treibhausgase. Der Treibhauseffekt ist rein anthropogen. Wer wusste das? N 2 / O 2 55 % der Schüler CO 2 / CH 4 H 2 O 72 % 28 % SO 2 / NO x 76 % der Schüler Kategorien: Fehlvorstellungen: [%] DESPTWRUWWU N2N2 3139936958 O2O2 575385568166 H2OH2O223590232639 CO 2 818698749386 CH 4 6456100228465 SO 2 252053792841 NO x 242645191726 4345814955

13 Wer wusste das? [%] Fachwissen Teil 2: TREIBHAUSEFFEKT FRAGE 4: Wie läge die mittlere Globaltemperatur, wenn wir allen Wasserdampf aus der Atmosphäre entfernen würden? ANTWORT: Niedriger. Mit Wasserdampf: T glob : +15 °C Ohne Wasserdampf: T glob : – 18 °C DE29 37 SP24 TW50 RU42 WWU38 FRAGE 1.1 / 1.2: Wer beeinflusst den Treibhauseffekt? Mensch? Natur? ANTWORT: Mensch und Natur. Wer wusste das? [%]DESPTWRUWWU Mensch 70495837 7858 Natur 34405853 4245 52455845 60 FRAGE 1.4 / 1.5: Besteht ein Zusammenhang des Treibhauseffekts mit Strahlung und Temperatur? ANTWORT: Ja, sowohl / als auch. Wer wusste das? [%]DESPTWRUWWU Strahlung 68608374 8674 Temperatur 678610074 8983 68739274 88

14 FRAGE 5.1 / 5.2: Wie funktioniert der Treibhauseffekt? Ozonloch Durch das Ozonloch ist die Erde der Sonne schutzlos ausgesetzt und erwärmt sich immer mehr. Die Sonnenstrahlung gelangt durch das Ozonloch auf die Erde. Dort wird sie am Boden und an der Ozonschicht reflektiert und bleibt so in der Atmosphäre. Die Treibhausgase lassen die Solarstrahlung durch, halten aber die vom Boden reflektierte Strahlung auf. kurzwellige Solarstrahlung langwellige Wärmestrahlung Die kurzwellige Solarstrahlung wird vom Boden absorbiert und danach als langwellige Wärmestrahlung emittiert. Die Treibhausgase absorbieren diese. kurzwellige Solarstrahlung langwellige Wärmestrahlung Die kurzwellige Solarstrahlung wird vom Boden absorbiert und danach als langwellige Wärmestrahlung emittiert. Die Treibhausgase absorbieren diese. Fachwissen Teil 2: TREIBHAUSEFFEKT ANTWORT: Abbildung B. Schüler:17 % WWU: 27 % : 22 % Schüler:17 % WWU: 27 % : 22 % Schüler: 6 % WWU: 0 % : 3 % Schüler: 6 % WWU: 0 % : 3 % Schüler:39 % WWU: 31 % : 35 % Schüler:39 % WWU: 31 % : 35 % DE: 18 % SP: 51 % TW: 39 % RU: 13 % WWU: 25 % : 28 % DE: 18 % SP: 51 % TW: 39 % RU: 13 % WWU: 25 % : 28 % 30 %

15 Wer glaubt das fälschlicherweise? Fachwissen Teil 2: TREIBHAUSEFFEKT FRAGE: Besteht zwischen Treibhauseffekt und Ozonloch ein Zusammenhang? ANTWORT: Nein. FRAGE 5: [%]DESPTWRUWWU 5.1: Abb. C/D 242023263425 5.2: Begründung Ozon 30 5?2723 2725142631 FRAGEN 1.3 und 7.7: [%]DESPTWRUWWU 1.3: THE beeinflusst Ozonloch 717840497763 7.7.: Ozonloch beeinflusst THE 72615634449 7270235661

16 Wer wusste das? [%] Fachwissen Teil 3: OZON (Stratosphäre) FRAGE 7.1: Woraus entsteht Ozon in der Stratosphäre? ANTWORT: Aus Sauerstoff und UV-Strahlung. DESPTWRUWWU 232970795551 FRAGE 7.3: Wozu dient uns die Ozonschicht? ANTWORT: Schutz vor schädlicher UV-Strahlung. (UV - C + Großteil UV - B) Wer wusste das? [%] DESPTWRUWWU 6882100959187 Wer wusste das? [%] FRAGE 7.8: Wodurch entsteht das Ozonloch? ANTWORT: FCKWs. DESPTWRUWWU 4049100268560 Kategorien: FRAGE 8: Wo liegt das Ozonloch? ANTWORT: Antarktis. [%] DESPTWRUWWU Antarktis, Australien (A, F) 456598416863 Industrienationen (B, C, D) 2012023712 Südamerika (E) 53080 3 weiß nicht 30193302521 Das Ozonloch liegt über den Ländern, die es verursachen. Fehlvorstellung:

17 Wer wusste das? [%] Fachwissen Teil 3: OZON (Troposphäre) FRAGE 7.2: Woraus entsteht Ozon in der Troposphäre? ANTWORT: Aus Stickoxiden und UV-Strahlung. DESPTWRUWWU 2220 92519 FRAGE 7.6: Gibt es in der Troposphäre Ozon? ANTWORT: Ja. Wer wusste das? [%] DESPTWRUWWU 208524115 Wer wusste das? [%] FRAGE 7.4: Ist Ozon schädlich für die Lunge? ANTWORT: Ja. DESPTWRUWWU 222573264939 Kategorien: Stratosphäre 75 % der Schüler aus O 2 50 % der Schüler Troposphäre 21 % der Schüler aus NO x 20 % der Schüler Ozon gibt es nur in der Ozonschicht.Fehlvorstellung:

18 Fachwissen Teil 4: SAURER REGEN FRAGE 10: Verursachen die folgenden Gase Sauren Regen? Auswahl: N 2, CO 2, CH 4, O 3, SO 2, NO x ANTWORT: N 2 CO 2 CH 4 O 3 SO 2 NO x nein ja nein ja [%] DESPTWRUWWU N2N2 34358878 6961 CO 2 424910026 6055 CH 4 44397356 7357 O3O3 47 9874 66 SO 2 687310077 9282 NO x 34437551 5451 45488960 69 Wer wusste das? SO 2 NO X CO 2 70 % 39 % 40 % N 2 CH 4 O 3 66 % 59 % 53 % Saurer Regen ist rein anthropogen verursacht. Saurer Regen hat mit Ozon und Treibhauseffekt zu tun. Kategorien: Fehlvorstellungen:

19 Fachwissen Teil 4: SAURER REGEN FRAGE 11: Reaktions- gleichungen Saurer Regen. Wer wusste das? [%] DESPTWRUWWU CO 2 351026 2113 SO 2 619780 1924 NO x 2131556 117 4123427 14 ANTWORT: a)CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 b)SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 2 SO 2 + O 2 2 SO 3 SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 c)2 NO + O 2 2 NO 2 2 NO 2 + H 2 O HNO 2 + HNO 3 Vegetation / Gebäude / Seen 35 % der Schüler weiß nicht 33 % der Schüler Gesundheit 15 % der Schüler Verätzungen, Todesfälle, Krebs, Hautkrankheiten, Haarausfall. Saurer Regen ist konzentrierte Säure. Fehlvorstellung: FRAGE 12: Was sind die Folgen Sauren Regens?

20 Schlussbetrachtung und Ausblick Mittelwerte - deutsche Schüler [ 0 x 1 ] : Interesse am Thema:0,68 Wissen aus Unterricht:0,56 aus Medien: 0,66 Test-Score: 0,50 Zahlreiche Wissenslücken und Fehlvorstellungen. Ausblick: Unterrichtskonzept 1.Entwicklung (Datenbasis) 2.Anwendung (Sekundarstufe) 3.Auswertung (Pre- & Post-Test) 4.Optimierung


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