Unterrichtskonzepte – Arbeitsgruppe 1 Hauptthema: Atmosphäre und Umwelt als Raum chemischer Prozesse (2) Struktur: Diskussion möglicher Themen Lehrplanbezug Vorgabe des Lernziels Umfang der Einheit Einstieg in die Thematik Skizze des Inhalts Bedarf an Materialien Experimenteller Zugang Erwartungen an die Schüler Skizze des Unterrichtsablaufes Ziel des Workshops: Es soll in Gruppenarbeit eine Unterrichtseinheit skizziert werden zum einen basierend auf der Summe der Erfahrungen der Kolleginnen und Kollegen in der Gruppe, zum anderen unter Berücksichtigung der wichtigsten Themen der derzeitigen Klimaforschung und der Vorgaben der Lehrpläne. Hintergrund: Der durch menschliche Eingriffe in die Natur ausgelöste Klimawandel stellt eine der größten Bedrohungen für ein angemessene Lebensweise der Spezies Mensch auf unserem Planeten dar. Die Lehrpläne heben daher die Bedeutung der Einbeziehung von Umweltaspekten und Handlungsanleitungen in den naturwissenschaftlichen Unterricht besonders hervor: Es ist Ziel des [Chemie]unterrichtes, Problembewusstsein, Einstellungen und Handlungsbereitschaft zu wecken, Kenntnisse über und Einsichten in [...] die Einbindung von Stoffen in das Kreislaufgeschehen der Ökosphäre [...] die Verantwortung gegenüber der Natur und dem Schutz der Umwelt zu vermitteln.

Themenvorschläge: Säuren, Laugen, Salze: Eigenschaften von Säuren Diskussion des Säuregehaltes in der Luft (SO2, SO3, H2SO4, NO2, HNO3) und der Problematik des sauren Regens -> Bodenversauerung, Gewässerschäden, etc. Experimentalvorschlag: Lösen von Carbonatgestein / Marmor in schwacher Schwefelsäure Säuren, Laugen, Salze: Säure-Base-Theorie Besprechung des Protolysegleichgewichtes bei Kohlensäure und des Gleichgewichtes von CO2 zwischen Atmosphäre und Ozean. Carbonatbildung im Meer als Speicher für CO2 und Teil des Kohlenstoffkreislaufs. Versauerung der Ozeane durch zu starken Eintrag von Kohlendioxid. Experimentalvorschlag: Messen des pH-Wertes von Leitungswasser und kohlensäurehaltigem Sprudel Sprudelwasser erwärmen: http://www.atmosphere.mpg.de/enid/33z.html Säuren, Laugen, Salze: Aufbau und Funktion von Böden Stickstoffkreislauf zwischen Boden und Atmosphäre, Problematik zu starker Düngung, Zusammensetzung von Düngern, Belastung des Grundwassers und der Küstengewässer durch Dünger -> Algenblüte Brennstoffe: Erdöl und Erdgas – Energieträger und Verbrennungsmotor Besprechung von Konsumentenverhalten, globalen Trends, Anteil des Verkehrssektors an den CO2 Emissionen. Welche Zukunftsperspektiven gibt es? Welche Handlungsalternativen haben wir (Reduktion zurückgelegter Wegstrecken im Personen- und Frachtverkehr)? Experiment: Verkehrsbeobachtung als Hausaufgabe – Fahrzeuggrößen, Insassen pro Pkw

Themenvorschläge: Kohlenstoffchemie: Alkene / Diene Quellen von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, technisch und natürlich. Große Mengen an Alkenen (Isopren, Terpene) sind natürlichen Ursprungs und werden von Bäumen und anderen Pflanzen emittiert. Bedeutung für Partikelbildung, atmosphärische Reaktionen und Ozonsmog erwähnen. Experimentalvorschlag: Bildung von blauem Dunst im Tannennadel-Ozon-Reaktor Kohlenstoffchemie: Methan Biogasherstellung, Gashydrate; Diskussion von Methan als Treibhausgas – Quellen (Wiederkäuer, Reis, Mülldeponien … anaerobe Prozesse), hohes Treibhauspotential, Gefahren durch Auftauen von Permafrost, Freisetzung von Gashydraten bei globaler Erwärmung. Kohlenstoffchemie: Alkansäuren Alkansäuren als Produkte auf dem Weg zur atmosphärischen Reinigung. Erwähnung des Oxidationspotentials der Atmosphäre (OH, O3, NO3) -> Oxidation von Kohlenwasserstoffen zu Alkansäuren (insbesondere Ameisensäure u. Essigsäure). Auswaschung mit Regen. Experimentalvorschlag: Oxidation von KWS-Gemisch im UV-Licht und Lösen der Produkte in Wasser -> pH-Test gegen Blindprobe (nicht erprobt)

Themenvorschläge: Kohlenstoffchemie: Naturstoffe / Stoffkreisläufe Schwefelorganische Verbindungen, Aminosäuren mit Schwefel, Schwefelbrückenbindung in Proteinen; weitere Schwefelorganika im marinen Ökosystem -> Dimethylsulfid: eine der größten natürlichen Quellen für Schwefel in der Atmosphäre, Oxidation zu SO2 und Schwefelsäure -> Wolkenkondensationskeime, Quelle für Wolken über dem Ozean. Aufgaben: Internet-Quiz http://www.atmosphere.mpg.de/enid/2pq.html Chemisches Gleichgewicht: Reaktionsgeschwindigkeit Reaktivität von Radikalen und hohe Reaktionsgeschwindigkeit am Beispiel OH. OH-Radikale sind die wichtigsten Reaktionspartner für organische Reaktionen in der Atmosphäre. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist extrem hoch, so dass sie nur in kleinsten Konzentrationen vorkommen. Besprechung der organischen Chemie in der Atmosphäre und von OH als Reinigungsmittel der Atmosphäre. Wahlthema Angewandte Chemie: Großtechnische Verfahren z.B. vom Raps zum Biodiesel, Arten von Biokraftstoffen, Anwendbarkeit von Biodiesel, Verfügbarkeit von Ackerflächen, EU Gesetzgebung – Beimischungspflicht, Ökobilanz von Biodiesel, Diskussion des möglichen Beitrags zur Umweltentlastung im Straßenverkehr Wahlthema Angewandte Chemie: Nutzenergiegewinnung Möglichkeiten der CO2 Vermeidung: Diskussion von Ökobilanz, Vor- und Nachteilen verschiedener Methoden; Kernenergie, Kernfusion, Brennstoffzellen, Elektromotoren, Solarthermik, Photovoltaik, CO2-Abscheidung und Einlagerung; Betrachtung technischer und ökonomischer Aspekte; Diskussion von Handlungsbereitschaft und Akzeptanz in der Bevölkerung.

Themenbewertung und -auswahl: Bewerten Sie (jedes Gruppenmitglied einzeln) die in den Themenvorschlägen angeführten Beispiele nach ihrer Priorität für eine mögliche Anwendung in Ihrem Unterricht. Schreiben Sie eine Zahl vor die Überschrift des Themas. Dieses Thema ist für meinen Unterricht … 1 = sehr geeignet 2 = gut anwendbar 3 = brauchbar 4 = mit Vorbehalt einsetzbar 5 = nicht einsetzbar Wählen Sie in der Arbeitsgruppe 3 Themen aus, die Sie gerne in einer Unterrichtseinheit durchnehmen würden. Thema: Begründung für die Auswahl in Stichworten: 1) 2) 3) Welche anderen, nicht aufgeführten Themen wären für Sie interessant?

Thema für die Erarbeitung einer Unterrichtseinheit: Die Entwicklung einer Unterrichtseinheit auf dieser und den nächsten Seiten erfolgt in Gruppenarbeit. Einigen Sie sich auf einen Teilnehmer, der die folgenden Seiten vollständig ausfüllt und diskutieren Sie in der Gruppe. Alle Gruppenmitglieder erhalten eine Kopie der Ausarbeitung. Thema Für welches Thema möchten Sie in Ihrer Arbeitsgruppe eine Unterrichtseinheit skizzieren? Lehrplanbezug Wo im Lehrplan sehen Sie einen Bezug zu diesem Thema? Lernziel Formulieren Sie in Stichworten zu diesem Thema Lernziele für die Schüler.

Umfang und Einstieg der Unterrichtseinheit: Für wieviele Schulstunden würden Sie die Einheit konzipieren? Wäre diese Einheit innerhalb des regulären Unterrichtes einsetzbar? Einstieg Schlagen Sie einen Einstieg in die Thematik vor? (Experiment, Photos, Zeitungsartikel, …) Die Vorschläge müssen nicht auf Materialien basieren, die Ihnen aktuell zur Verfügung stehen, sollten aber für die durchschnittliche Schule realistisch sein.

Inhalt und Methodik der Unterrichtseinheit: Inhalte Notieren Sie in Stichworten, welche Inhalte Sie in die Einheit aufnehmen würden. Was geben Sie vor? Welche Fragen werden an die Schüler gestellt? Welche Methoden (Gruppenarbeit, Frontalunterricht, Mindmapping, Internetrecherche) würden Sie einsetzen?

Material und Experimente: Welche Materialien werden benötigt? Sie müssen nicht ausschließlich Materialien angeben, die Ihnen zur Verfügung stehen. Die Angaben sollten aber für eine durchschnittliche Schule realistisch sein. Experimente Welche Experimente schlagen Sie für diese Einheit vor? Skizzieren Sie kurz.

Erwartungen an die Schüler: Vorraussetzungen Welches Vorwissen sollten die Schüler schon mitbringen? (Geben Sie Stichworte an. In welcher Jahrgangsstufe wäre die Einheit bevorzugt anzusiedeln?) Fertigkeiten Welche Fähigkeiten und Fertigkeiten der Schüler werden in der Einheit besonders trainiert?

Unterrichtsablauf: Skizze des Unterrichtsablaufs Beschreiben Sie den zeitlichen Rahmen für Aufgaben, Besprechungen, Einzelarbeit, Gruppenarbeit, Experimente, Recherchen, etc. während des Unterrichtes. Entwickeln Sie über die vorgeschlagene Stundenanzahl hinweg ein Flussdiagramm für den Unterrichtsablauf.

Unterrichtsablauf: Skizze des Unterrichtsablaufs (Fortsetzung)