WESTFÄLISCHE-WILHELMS-UNIVERSITÄT Didaktik Seminar Fehlvorstellungen in der Chemie: Diagnose und Korrektur Referat 1: Stoffe und Eigenschaften

Gliederung Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungskonzepte Mischungskonzepte Vernichtungsvorstellungen Verbrennungsvorstellungen Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung N. Hambach/ H. Ohletz

Ziel des Chemieunterrichts: Erklärung von Alltagsphänomenen Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungs-konzepte Mischungskonzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung Ziel des Chemieunterrichts: Erklärung von Alltagsphänomenen Anknüpfen an Anschauungen der Schüler Verändern fehlerhafter Präkonzepte durch naturwissenschaftliche Modellvorstellungen - kritische Diskussionen - Einsatz geeigneter Medien N. Hambach/ H. Ohletz

Nach Piaget: Stadium konkreter Denkoperationen Einführung Animistische Sprechweisen Fehlvor- stellungen Unterrichts- konzepte Umwandlungs-konzepte Mischungskonzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung „Der Animismus bezeichnet die Annahme immaterieller Wesenheiten: die Vorstellung der Personifizierung, […] phantastische Belebungen der Erscheinungen in Natur…“ (Quelle: Wikipedia) Nach Piaget: Stadium konkreter Denkoperationen  Umschreibung konkret- bildhaft und magisch- animistisch N. Hambach/ H. Ohletz

„Das Holz will nicht brennen.“ „Säuren zerfressen unedle Metalle.“ Einführung Animistische Sprechweisen Fehlvor- stellungen Unterrichts- konzepte Umwandlungs-konzepte Mischungskonzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung Beispiele: „Das Holz will nicht brennen.“ „Säuren zerfressen unedle Metalle.“ „Natrium reagiert mit Wasser wie bei einer Brausetablette.“ N. Hambach/ H. Ohletz

Sprechweisen nicht korrigieren Aber: Korrektur falscher Vorstellungen Einführung Animistische Sprechweisen Fehlvorstellungen Unterrichts- konzepte Umwandlungs-konzepte Mischungskonzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung Sprechweisen nicht korrigieren Aber: Korrektur falscher Vorstellungen „Willen“ des Holzes vs. (äußere) Bedingungen N. Hambach/ H. Ohletz

 „Umwandlungskonzept“ Beispiele: „Kupferdächer werden grün.“ Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungskonzepte Fehlvor- stellungen Unterrichts- konzepte Mischungskonzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung Schüler: dieselben Stoffe mit neuen Eigenschaften (Stoff als Eigenschaftsträger)  „Umwandlungskonzept“ Beispiele: „Kupferdächer werden grün.“ „Eisen färbt sich rostig braun.“ Chemische Reaktion: Entstehen neuer Stoffe mit neuen Eigenschaften N. Hambach/ H. Ohletz

Demonstration der verschiedenen Stoffe Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungskonzepte Fehlvorstellungen Unterrichts- konzepte Mischungskonzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung Demonstration der verschiedenen Stoffe  keine „Umwandlung“ sondern „Neubildung“ Beispielexperiment: - Bildung von schwarzem CuO in Brennerflamme (Vorführung) N. Hambach/ H. Ohletz

Umwandlungskonzepte Einführung Animistische Sprechweisen Fehlvorstellungen Unterrichts- konzepte Mischungskonzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung N. Hambach/ H. Ohletz

Weiteres Beispielexperiment: Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungskonzepte Fehlvorstellungen Unterrichts- konzepte Mischungskonzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung Weiteres Beispielexperiment: - Erhitzen von blauem Kupfersulfat (CuSO4 . 5 H2O) Irreführung durch historische Namen („Kalkwasser“) N. Hambach/ H. Ohletz

Präkonzepte der Schüler: Eisensulfid enthält Eisen und Schwefel Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungs-konzepte Mischungs-konzepte Fehlvor- stellungen Unterrichts- konzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung Präkonzepte der Schüler: Eisensulfid enthält Eisen und Schwefel  Diskussion im Seminar Fehler: Anwendung auch auf makroskopische Ebene bei homogenen Substanzen N. Hambach/ H. Ohletz

Vorführen heterogener Gemische und zugehöriger homogener Reinstoffe Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungs-konzepte Mischungs-konzepte Fehlvorstellungen Unterrichts- konzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung Vorführen heterogener Gemische und zugehöriger homogener Reinstoffe Wichtig: Sowohl Elemente als auch Verbindungen können Reinstoffe sein N. Hambach/ H. Ohletz

Mischungs-konzepte Unterrichts- konzepte Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungs-konzepte Mischungs-konzepte Fehlvorstellungen Unterrichts- konzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung N. Hambach/ H. Ohletz

Vernichtungskonzept: Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungs-konzepte Mischungskonzepte Vernichtungsvorstellungen Fehlvor- stellungen Unterrichts- konzepte Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung Vernichtungskonzept: Bei chemischen Reaktionen können Stoffe vernichtet werden Beispiele: „Wasser verdunstet.“ „Kerzen und Benzin verbrennen.“ „Metalle werden zersetzt.“ Vernichtungskonzept vs. Gesetz der Erhaltung der Masse (Lavoisier) N. Hambach/ H. Ohletz

Reflexion der Präkonzepte mit den Schülern Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungs-konzepte Mischungskonzepte Vernichtungsvorstellungen Fehlvorstellungen Unterrichts- konzepte Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung Reflexion der Präkonzepte mit den Schülern Hinweis auf Aggregatzustands-änderungen Experimente - Verdunstung von Aceton - Reaktion von Lithium mit Wasser (Vorführung) N. Hambach/ H. Ohletz

Verbrennungsvorstellungen Teil der Vernichtungsvorstellungen Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungs-konzepte Mischungskonzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungsvorstellungen Fehlvor- stellungen Unterrichts- konzepte Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung Verbrennungsvorstellungen Teil der Vernichtungsvorstellungen Präkonzept durch Beobachtung: „Beim Verbrennen verschwindet ‚etwas‘.“ Vergleich mit Phlogiston (Georg E. Stahl) N. Hambach/ H. Ohletz

Kenntnisse zur Brandbekämpfung heranziehen - Feuerlöscher - Löschdecke Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungs-konzepte Mischungskonzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungsvorstellungen Fehlvorstellungen Unterrichts- konzepte Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung Aufmerksamkeit der Schüler auf den Umsatz des Brennstoffs mit Luft lenken Kenntnisse zur Brandbekämpfung heranziehen - Feuerlöscher - Löschdecke - Sand - Kühlen mit Wasser (Diskussion) N. Hambach/ H. Ohletz

- Reaktionen der Brennstoffe in reinem Sauerstoff Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungs-konzepte Mischungskonzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungsvorstellungen Fehlvorstellungen Unterrichts- konzepte Gase und Substanzbegriff Zusammenfassung Experimente: - Reaktionen der Brennstoffe in reinem Sauerstoff - Brennende Kerzen und ihr Erlöschen unter einem Gefäß („Sichtbarmachen“ des Gases) - Bildung von CuO Experiment zur vermeindlichen Massenabnahme: - Brennende Kerze auf der Waage (Vorführung und Diskussion) N. Hambach/ H. Ohletz

Präkonzept resultiert aus Alltagssprache: Luft hat keine Masse Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungs-konzepte Mischungskonzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanz-begriff Fehlvor- stellungen Unterrichts- konzepte Zusammenfassung Präkonzept resultiert aus Alltagssprache: Luft hat keine Masse  Keine Substanz Aussagen von Schülern: - „Farblose Gase sind Luft.“ - „Gase sind gefährlich.“ - „Gas ist leichter wie eine feste Substanz, es kann überall hinschweben und vordringen.“ Flüssiggas ??? Überwindung falscher Präkonzepte oftmals schwierig N. Hambach/ H. Ohletz

Konzept: Gase für Schüler sichtbar und wägbar machen Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungs-konzepte Mischungskonzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanz-begriff Fehlvorstellungen Unterrichts- konzepte Zusammenfassung Konzept: Gase für Schüler sichtbar und wägbar machen - Temperaturabhängigkeit (z. B. Vorführung von flüssigem Stickstoff) - Druckabhängigkeit (z. B. Komprimierung von Butangas) - Evakuierung und Befüllen von Glaskugel Unterscheidung von Gasen durch geeignete Nachweis-reaktionen N. Hambach/ H. Ohletz

Präkonzepte diskutieren und vergleichen Einführung Animistische Sprechweisen Umwandlungs-konzepte Mischungskonzepte Vernichtungs-vorstellungen Verbrennungs-vorstellungen Gase und Substanzbegriff Zusammen-fassung Präkonzepte diskutieren und vergleichen Individuelle Interpretationen einfordern Gewohnte Sprechweisen der Schüler nicht korrigieren ABER: Falsche Vorstellungen durch geeignete Experimente verändern Nachhaltigkeit durch ständige Wiederholung, auch bei neuen Erscheinungen N. Hambach/ H. Ohletz

VIELEN DANK FÜR DIE AUFMERKSAMKEIT FRAGEN? Handout: hanno.ohletz@gmx.de N. Hambach/ H. Ohletz