Abstraktionsstufen M. A. Anton

Präsentation zum Thema: "Abstraktionsstufen M. A. Anton"—  Präsentation transkript:

1 Abstraktionsstufen M. A. Anton
Der Weg von der sehr anschaulichen und konkreten Phänomenebene (Sinnenswahrnehmungen) über die Generalisierung („Wenn man …, dann geschieht …!“) hin zur nur mehr mit Vorstellungen und deren Visualisierung (Modelle) beschreibbaren Ebene der Abstraktion mit Mathematisierung in ihrem höchsten Abstraktionsgrad gibt nicht nur Denkschritte wider, wie sie für die Naturwissenschaften und insbesondere für die Chemie besonders charakteristisch sind. Vielmehr entspricht diese Abfolge auch den Abschnitten der geistigen Entwicklung (Piaget, ; Case, 19?-1992). Damit wird diese Stufung für den (Chemie)lehrer und die (Chemie)lehrerin interessant und beeinflusst die Planung von Unterricht. Im Bereich der Vorschule und der Primarstufe (Kindergarten und Grundschule) sind besonders die beiden unteren Stufen bereits tragfähig. Mit ihnen kann das handlungsorientierte Arbeiten, das Beobachten und das darüber Kommunizieren besonders gut erlebbar gemacht werden. In der Unter- und Mittelstufe werden die beiden folgenden Ebenen gefestigt, sodass auf ihnen mit Verallgemeinerungen, induktiven Regelherleitungen gearbeitet werden kann. Im Bereich der Mittel- und Oberstufe sind dann die Abstraktionen immer leichter möglich und damit auch die souveräne Umgehensweise mit den Symbolen, Formeln und nicht zuletzt mit Mathematisierungen, etwa im Rahmen der Stöchiometrie (Vgl. auch Weinert, ). Grundsätzlich gilt, dass die Lust am Betreten einer nächsten Stufe gesteuert wird durch die Annahmebereitschaft von Herausforderungen durch die vorhandenen Fähigkeiten und Fertigkeiten ein wenig übertreffenden Aufgaben (Vygotskji, ) sowie durch den Wunsch, in der erwachsenenhahen nächsten Ebene mitreden zu können (Erikson, ).

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

3 PARU  Artikulation Instruktion Anwendung Motivation Inhalt

4 PARU  Artikulation Instruktion Anwendung Motivation Nachbereitung Vorbereitung Inhalt

5 k.leinschrittig l.ogisch a.ltruistisch r.ichtig
Hauptorientierungen in der Unterrichtsarbeit Wertschätzung & Feedback (SuS): Kompetenzzuwachs Fachliche Sicherheit (LLI) eng inhaltsbezogen systematisch überblickend Reflexion, EvaluationOptimierungen Strukturierung -Felder! -inhaltlich (DR) -aktional -sozial -methodisch -zeitlich -lernpsychologisch Ziele -operationalisiert Wissensmodell -global Basiskonzepte Kompetenzbereiche Unterrichtsmodell: PARU u.a. Lehrlern-Modell: Moderater Konstruktivismus Heterogenität der Lerngruppen: „Matthäus-Prinzip“ k.leinschrittig l.ogisch a.ltruistisch r.ichtig Hilfsmittel - Knowledge-Mapping - Demonstration - Experiment - TA + Heft - OH + Buch Aus einer Vielzahl von Besprechungen von Lehrversuchen bei Lehramtsstudierenden mit dem Fach Chemie in allen Schultypen (Ausnahme: BS) lassen sich einzelne Kriterien herausdestillieren, welche sich stets als Ursachen für erfolgreiches und weniger erfolgreiches Lehren erweisen. Dies entspricht auch den Ergebnissen von Metaanalysen weltweiter Unterrichtsforschungsergebnisse. Leider gibt es kein Merkmal, das in allen gut bewerteten Unterrichtsstunden ausnahmslos auftritt. Es gibt aber eines, welches sich in den meisten dieser besseren Unterrichtsstunden als deutlich mitbestimmend ergibt: Die Strukturierung des Lehrlernprozesses (Schrader & Helmke, 1987; Helmke, 1988; Weinert & Helmke, 1996; ! Diese Strukturierung erhält ihre Absicherung durch fünf weitere Unterrichtsmerkmale, die in der obigen Abbildung aufeinander bezogen und jeweils für sich charakterisiert werden. Hervorzuheben ist im Rahmen der Hilfsmittel die Kombination aus übersichtlicher Erklärung, Veranschaulichung und Fixierung. Je intensiver die Suche nach geeigneten Mitteln hier erfolgt und je dominanter deren Anwendung im Unterricht erfolgt, um so mehr kann Bedeutung, die sich letztlich als „Begeisterung“ darstellt, vermittelt werden. Hiermit wird wiederum ein Kompetenzbereich der Bildungsstandards bedient, die Bewertung, hier im Sinne von „wichtig vs. unwichtig“. Die Darstellung als Kreislauf impliziert, dass an jeder Stelle in den Kreis eingestiegen werden kann und dass die Elemente miteinander korrespondieren. Da Unterrichtsqualität als Prozess zu verstehen ist, muss auch die Reflexion als wesentlicher Bestandteil dieser Relationen gesehen werden. Das gilt nicht nur für den Lehrer, sondern in vergleichbarem Ausmaß für die Reflexionshilfen für den S., die der L. dadurch leistet, dass er den Kompetenzzuwachs des S. verdeutlicht und durch geeignete Anwendungsmöglichkeiten erfahrbar macht. Über allem steht eine sichere Vorstellung von dem, was dem Lehren und Lernen physiologisch und psychologisch zugrunde liegt: Siehe mittlerer Kasten. Die gemeinsame Formel lautet „k.l.a.r.!“ aus „kleinschrittig, logisch, altruistisch, richtig. Erklärung Veranschaulichung Bedeutung Fixierung

6 Bedeutung von Strukturierungen von Unterricht
Deutliches Alleinstellungsmerkmal für Unterrichtsqualität: Strukturierung des Unterrichts! 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!“) Die Untersuchung erfolgte an vielen einzelnen Klassen um über langfristige Beobachtungen herauszubekommen, welche Unterrichtsfaktoren für die Entwicklung von Unterrichtsqualität (=Leitungssteigerung & Heterogenitätsnivellierung) verantwortlich gemacht werden können. Das Ergebnis zeigt die obige Darstellung*. Dabei sind zwei Resultate auffällig: 1. Das „Alleinstellungsmerkmal“ „Strukturierung“ unter der Voraussetzung einer sehr ausgeprägten Diagnosekompetenz des L.! (Anmerkung: Es handelt sich nicht um ein Merkmal, das Unterrichtsqualität garantiert, tritt jedoch in FAST allen untersuchten Unterrichtsstunden auf, deren Qualität als besonders hoch einzuschätzen ist; vgl. hier auch: Anton, 1998, S. 106ff). Strukturierungshilfen sind dann wirkungsvoll, wenn sie auf der richtigen Einschätzung der Könnensleistung der SuS beruhen (Weinert, nach MPG-Spiegel 1/1987). 2. Die große Streuung in den individuellen Lehrermerkmalen. Hieraus sind u.a. folgende Schlüsse ziehen: Wenn es vielen unterschiedlichen Lehrerpersönlichkeiten gelingt, die Leistungssteigerungen und Leistungsunterschiedsnivellierungen auf besonders hohes Niveau zu bringen, dann könnte es sein, dass pro solcher Lehrkraft die Passung von Personenmerkmalen und methodischen Konzeptionen besonders widerspruchsfrei erfolgt. Damit wäre die „Echtheit“ in der professionellen Vorgehensweise ein wesentliches Merkmal des erfolgreich unterrichtenden, Interesse wie Leistung fördernden Lehrers. Gleichzeitig würde es sich um ein aktuelles Ziel in der Lehrerausbildung handeln. Da in der Lehrerausbildung keine Persönlichkeitsanalyse vorgenommen werden kann, auf deren Ergebnis dann die passende Methodik vermittelt werden kann, müsste man bei den Besprechungen von Lehrversuchen (evtl. während der Schulpraktika) darauf achten, dass eine gute Passung besonders in den Fokus der Empfehlungen gerät. *Unterricht in den Optimalklassen ist durch 3 zentrale Faktoren gekennzeichnet: Instruktionsintensität, Adaptivität und Verzicht auf geschwindigkeitsbetonte Leistungsanforderungen. Daneben stellten sich effiziente Klassenführung, Klarheit in der Lehrerdarstellung, diagnostische Sensibilität und eine positive affektive Lehrer-Schüler-Beziehung als Charakteristika heraus (Helmke, 1988). Untersuchung an GSHS-Klassen, Mchn (1985), Fach Math. hinsichtlich: Leistungszuwachs und Verringerung der Leistungsstreuung (MPI Psycholog. F.) (Quelle: Terhart, 2005, S. 92)

7 Hauptorientierungen in der Unterrichtsarbeit
Kompetenzzuwachs rückmelden verständlich vortragen Erfolg erleben strukturiert arbeiten Theorie Wichtiges festhalten Aus einer Vielzahl von Besprechungen von Lehrversuchen bei Lehramtsstudierenden mit dem Fach Chemie in allen Schultypen (Ausnahme: BS) lassen sich einzelne Kriterien herausdestillieren, welche sich stets als Ursachen für erfolgreiches und weniger erfolgreiches Lehren erweisen. Dies entspricht auch den Ergebnissen von Metaanalysen weltweiter Unterrichtsforschungsergebnisse. Leider gibt es kein Merkmal, das in allen gut bewerteten Unterrichtsstunden ausnahmslos auftritt. Es gibt aber eines, welches sich in den meisten dieser besseren Unterrichtsstunden als deutlich mitbestimmend ergibt: Die Strukturierung des Lehrlernprozesses! Diese Strukturierung erhält ihre Absicherung durch fünf weitere Unterrichtsmerkmale, die in der obigen Abbildung aufeinander bezogen und jeweils für sich charakterisiert werden. Hervorzuheben ist im Rahmen der Hilfsmittel die Kombination aus übersichtlicher Erklärung, Veranschaulichung und Fixierung. Je intensiver die Suche nach geeigneten Mitteln hier erfolgt und je dominanter deren Anwendung im Unterricht erfolgt, um so mehr kann Bedeutung, die sich letztlich als „Begeisterung“ darstellt, vermittelt werden. Hiermit wird wiederum ein Kompetenzbereich der Bildungsstandards bedient, die Bewertung, hier im Sinne von „wichtig vs. unwichtig“. Die Darstellung als Kreislauf impliziert, dass an jeder Stelle in den Kreis eingestiegen werden kann und dass die Elemente miteinander korrespondieren. Da Unterrichtsqualität als Prozess zu verstehen ist, muss auch die Reflexion als wesentlicher Bestandteil dieser Relationen gesehen werden. Das gilt nicht nur für den Lehrer, sondern in vergleichbarem Ausmaß für die Reflexionshilfen für den S., die der L. dadurch leistet, dass er den Kompetenzzuwachs des S. verdeutlicht und durch geeignete Anwendungsmöglichkeiten erfahrbar macht. Über allem steht eine sichere Vorstellung von dem, was dem Lehren und Lernen physiologisch und psychologisch zugrunde liegt: Siehe mittlerer Kasten. Die gemeinsame Formel lautet „k.l.a.r.!“ aus „kleinschrittig, logisch, altruistisch, richtig. Sinne aktivieren handeln lassen laut denken

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

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

10 Aspektbetonung I Phlogiston- Theorie! Kurzschluss! Fe-Wolle Redox
Steigrohr Fe-Nagel Luft Redox Sperrflüssigkeit Stille Oxidation CuSO4-Lsg. Oberfläche

11 Aspektbetonung II Glimmspan- & Knallgasprobe Demo von Energieformen
Wasserzersetzung nach Hofmann* Glimmspan- & Knallgasprobe Demo von Energieformen Beisp.: Elektr. E. Herleitung der Faraday-Konstanten Herleitung der Summenformel von H2 und O2 Gewinnung eines stöchiometrischen Knallgasgemisches Elektrolyse von Schwefelsäure: Reihenfolge der Ionenentladung Akku ELOXAL-Verfahren Herleitung der Volumengesetze (AVOGADRO) 6 H2O  4 H3O+ + 4 e- + O2 4 H3O+ + 2 e-  4 H2O + 2 H2 Nachweis: Wasser ist eine Verbindung, kein „Element“ Demo einer Reduktion Das Beispiel des „Hofmannschen Wasserzersetzungsapparats“ zeigt eindringlich die Notwendigkeit auf, sich als Lehrer über das jeweiligen Ziel des Einsatzes sehr genau klar zu werden. Die feingliedrige Operationalisierung des Lernziels ist hierfür sehr gut geeignet. Damit wird es möglich, für eine eindeutig gewählte Fragestellung auch die ebenfalls eindeutige Auswertungsebene einzustellen, ob also beispielsweise die OZ schon verwendbar sind oder ob eine niedrigere Definitionsebene eingenommen werden muss. Überdies sollte man versuchen, diesen einen Versuch nicht für jeden der genannten Zwecke einzusetzen, da dabei Differenzierungsprobleme beim Schüler hervorgerufen werden können. Das Experiment ist ja auch immer Merkhilfe für einen theoretischen Sachverhalt. Ferner soll darauf geachtet werden, dass der Forschungszyklus hier auch zum Lernzyklus wird und damit das Prinzip des Denkens und Arbeitens in der Chemie hervorgehoben wird (Anton, M.A.; Neber,H. (2008) Implementierung von Forschungszyklen in den Chemieunterricht. PdN-ChiS 57(2008)3, 35-37) . Das bedeutet, dass Frage, Vorwissensaktivierung, Hypothesenbildung der Versuchsdurchführung vorausgehen sollen, sodass etwa die „Kontext-Falle“ vermieden wird (Anton, M. A. (2008). Kompendium Chemiedidaktik. Bad Heilbrunn: Klinkhardt, S ). REDOX-Reaktion bei Verwendung von Oxidationszahlen (OZ) Reaktionstyp: Analyse „geschlossener Stromkreis“ (*August W. v. Hofmann, ; 1866)

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

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

14 Nawi-Unterrichtsfelder
Theoriefeld Argumentation/Fähigkeiten instruktiv -Fachsprache -Basiskonzepte der BS Modell- vorstellungen Ordnungs- systeme Erklärprinzipien Portfolio Präsentation Nawi-Unterrichtsfelder Praxisfeld Handlungs-orientierung/ Fertigkeiten explorativ -Gerätekunde Stoffkunde Technikkunde Sicherheit Modellkunde Forschungs- zyklus Experimentier- protokolle Optimierung kognitionsfördernd interessefördernd Instruktionsstufen Wissensqualitäten Erklärung  Mitteilung Aufträge Kumulieren  Kombinieren Organisieren Fakten Konditionen Funktionen Der Unterricht in den Naturwissenschaften, insbesondere im Fach Chemie kann sinnvoll unterteilt werden in zwei Unterrichtsfelder: „Theorieunterricht“ und „Praxisunterricht“. Jedes Feld besitzt eigene Zielsetzungen, Instrumentarien, Methoden und Formen der Leistungserhebungen. Dies entspricht auch den lernpsychologischen Belastbarkeiten der Kinder und Jugendlichen (Pior, 1998; Goswami, 2001; Schneider & Knopf, 2003; Strauch, 2003; Gisbert, 2004; Tücke, 2007). Die interessengeleiteten Qualifikationsschritte sind im Rahmen kognitiver und psychomotorischer Anstrengungen nicht immer ausgeglichen und austauschbar. Man kann also nicht unter beliebigen Bedingungen Beliebiges lernen. Die Felderdifferenzierung berücksichtigt diese Unterschiedlichkeit. Das Theoriefeld ist vornehmlich inhaltsorientiert und favorisiert die kognitionsorientierte Argumentationsfähigkeit, etwa unter Einsatz der Fachsprache, von Gesetzmäßigkeiten und Modellvorstellungen, das Praxisfeld ist eher handlungsorientiert, fokussiert auf manuelle Fertigkeiten, auf Geschick im Umgang mit Gerätschaften, auf Einhaltung von Sicherheitsvorgaben und auf die Regeln des empirischen Erkenntnisgewinns, ist also deutlich handlungsorientiert. Eine gemeinsame Schnittmenge ergibt sich für die Modellvorstellungen (Fischler & Reiners, 2006; Habelitz-Tkotz, 2006), die in beiden Feldern zum Tragen kommen müssen, damit aber auch automatisch vertieft werden können. Beide ergänzen sich, können sich allerdings nicht ersetzen! Sie stehen stets in einem Gleichgewicht, das die Entwicklungsstadien und damit Lernleistungsstadien der Schüler genauso wie die Verstehensansprüche der fachlichen Inhalte berücksichtigt Diese relativ grobe Struktur lässt sich sehr praxisnah erweitern. So lassen sich in beiden Feldern Instruktionsstufen voneinander unterscheiden (Anton, 2008, S. 75). Im Theoriefeld stehen am Beginn (einer neuen Thematik) die Erklärungen. Sie werden konsistent, widerspruchsfrei und einer gewissenhaften didaktischen Präparation unterzogen dargelegt. Im Fall der Mitteilungen können explizite Bezüge mitgeliefert werden oder die Bezüge bleiben unausgesprochen (implizit), sodass der Schüler die Verbindung zu bereits erworbenen Vorwissen oder selbst erschließbaren Informationsergänzungen in Eigenleistung vollbringen muss. Im Fall der Arbeitsaufträge ist die Gestaltung des Arbeitsablaufs weitest gehend in die Hände der Schüler gelegt. Rahmen und Ziel werden aber klar vorgegeben, wie es etwa bei einem Projekt der Fall ist. Analog findet eine solche Strukturierung innerhalb des Praxisfelds statt. Von der einfachen Geräte- und Chemikalienkunde (Kumulieren) geht es über die Konstruktion von Versuchsaufbauten mit und ohne Anleitung (Kombinieren) (vgl. hierzu auch: Öhding et al., 2008) bis hin zum Entwurf von experimentellen Hypothesenprüfungen (Organisieren). Die immer noch weit verbreitete Tradition, in der das Theoriefeld dem eigentlichen Unterricht entspricht und das Praxisfeld fallweise und unter dem Aspekt des „Dürfens“ sporadisch, improvisatorisch bis verhaltenstherapeutisch eingesetzt wird, kann so nachdrücklich in Frage gestellt werden. „Insbesondere das experimentelle Arbeiten wäre jedoch dazu angetan, den Umgang mit Fachwissen methodologisch zu hinterfragen und die Ergebnisse in didaktische Entscheidungs- und Begründungszusammenhänge `vor Ort´ einfließen zu lassen“ (Reiners, 1994, S. 34); denn „Das Denken unserer Wissenschaft bewährt sich erst im Handeln, im geglückten Experiment“ (Weizsäcker, 1970, S. 172). Fachwissen – Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewertung

15 Problembasiertes Lernen PBL A Experte Entdeckendes Lernen B
Funktionen Heuristik (PL) Heuristik (PL) Lösungssuche (PB) Konditionen Zielzustand Konfliktinduktion & -lösung Transformations- Methode/Hypothesen- (prüfung) Beispiele & Erklären Strukturierung des „Problemraums“ (PBL) Entdeckendes Lernen (EL) Schwierigkeiten- Analyse/Frage Explorieren & Experimentieren Anfangszustand Konstruieren & Erfinden Der Umwandlungs- oder besser „Veredelungsprozess vom Novizen zum Experten“, ausgehend vom Faktenwissen über das konditionale zum funktionalen Wissen gelingt nachweislich im Unterricht über das Problem-Basierte Lernen (PBL; vgl. auch: Johnstone, A. H. & Otis, K. H. (2006). Concept mapping in problem based learning: a cautionary tale. Chemistry Education Research and Practice 7(2008)2, 84-95), u.a. auslösbar durch die Konfrontation der Lerner mit „schlecht definierten“ (ill-structured“) authentischen Problemen, etwa aus einem Alltagskontext. Diese müssen im Rahmen des Lernprozesses erkannt und definiert (I) und dann zu einem Problemraum (II), bestehend aus Ausgangszustand, Zielzustand, Transformationsmethode und Schwierigkeiten strukturiert werden. Dieser wird nach Lösemöglichkeiten abgesucht, wobei in Abhängigkeit von der Komplexität des Problems und der verfügbaren Zeit immer mehr Variablen ignoriert werden, sodass generalisierende Strategien entstehen. Anhand dieser Heuristiken verlieren die Problemlösungen zwar an Sicherheit, sie gewinnen jedoch an Geschwindigkeit und an Wahrscheinlichkeit. Experten zeichnen sich u.a. auch darin aus, dass sie zahlreiche Heuristiken (Problemlösestrategien; vgl. hierzu: Gigerenzer, G. (2008). Bauchentscheidungen. München: Goldmann) verfügbar haben, die sie hochflexibel und sehr rasch einsetzen können (Neber, H. .Problemlösen. In Arnold, K.-H.; Sandfuchs, U.; Wiechmann, J. (2007). Handbuch Unterricht. Bad Heilbrunn: Klinkhardt). Definition/Abgrenzung (PA) Authentisches Problem (PE) Authentisches Problem (PE) Fakten Moderater Konstruktivismus „Moko“ Novize

16 Realer Versuchsaufbau und -ausführung
abstrakt Gerade im Chemieunterricht der Unterstufe (HSU und NuT) sowie in der Mittelstufe (Jgst. 8 und 9, teilweise 10) ist es unabdingbar, die noch nicht (vollständig) ausgebildete Abstraktionsfähigkeit in Verbindung mit einem suboptimalen räumlichen Vorstellungsvermögen beim Unterrichten chemischer Inhalte, welche sich vom Phänomen über die Generalisierung hin zur Abstraktion bewegen, die dabei betretbaren Stufen ausdrücklich zu berücksichtigen. Nur dann ist es möglich, die Verwendung von Modellen, die Nutzung der Symbole und eine letztliche Mathematisierung anzubahnen und langfristig sicher zu etablieren. Auf diesem Weg können die Stufen unterschiedlich lange betreten werden. In der Primar- und Unterstufe gilt eine Präferenz (Dauer) für die beiden unteren Stufen, in der Mittel- und Oberstufe trifft dies für die beiden oberen Stufen zu; die mittlere Stufe stellt dann sozusagen eine Schnittstelle für oben und unten dar. Unter solchen Voraussetzungen einer Kleinschrittigkeit wird es dem Schüler und der Schülerin erleichtert, den in der Chemie so notwendigen Wechsel zwischen den Abstraktionsstufen rasch und wie selbstverständlich zu vollziehen. Der seit Jahrzehnten beklagte Akzeptanzschwund während des Chemieunterrichts lässt sich vermutlich gerade dadurch erklären, dass dieser didaktischen Maßnahme viel zu wenig Beachtung geschenkt worden ist. Unterrichtsentwicklung bedeutet auch, sich in diesem Fall und in vielen anderen Bereichen den Erkenntnissen der Pädagogischen Psychologie zu öffnen und sie fachspezifisch in die Lehre und in die Lehrerbildung zu integrieren. Phänomen Realer Versuchsaufbau und -ausführung Zeit konkret

17 Realer Versuchsaufbau und -ausführung
abstrakt Skizze/Abbildung Gerade im Chemieunterricht der Unterstufe (HSU und NuT) sowie in der Mittelstufe (Jgst. 8 und 9, teilweise 10) ist es unabdingbar, die noch nicht (vollständig) ausgebildete Abstraktionsfähigkeit in Verbindung mit einem suboptimalen räumlichen Vorstellungsvermögen beim Unterrichten chemischer Inhalte, welche sich vom Phänomen über die Generalisierung hin zur Abstraktion bewegen, die dabei betretbaren Stufen ausdrücklich zu berücksichtigen. Nur dann ist es möglich, die Verwendung von Modellen, die Nutzung der Symbole und eine letztliche Mathematisierung anzubahnen und langfristig sicher zu etablieren. Auf diesem Weg können die Stufen unterschiedlich lange betreten werden. In der Primar- und Unterstufe gilt eine Präferenz (Dauer) für die beiden unteren Stufen, in der Mittel- und Oberstufe trifft dies für die beiden oberen Stufen zu; die mittlere Stufe stellt dann sozusagen eine Schnittstelle für oben und unten dar. Unter solchen Voraussetzungen einer Kleinschrittigkeit wird es dem Schüler und der Schülerin erleichtert, den in der Chemie so notwendigen Wechsel zwischen den Abstraktionsstufen rasch und wie selbstverständlich zu vollziehen. Der seit Jahrzehnten beklagte Akzeptanzschwund während des Chemieunterrichts lässt sich vermutlich gerade dadurch erklären, dass dieser didaktischen Maßnahme viel zu wenig Beachtung geschenkt worden ist. Unterrichtsentwicklung bedeutet auch, sich in diesem Fall und in vielen anderen Bereichen den Erkenntnissen der Pädagogischen Psychologie zu öffnen und sie fachspezifisch in die Lehre und in die Lehrerbildung zu integrieren. Phänomen Realer Versuchsaufbau und -ausführung Zeit konkret

18 Beschreibung von Aufbau und Ablauf
abstrakt Generalisierung Verbalisierung: Beschreibung von Aufbau und Ablauf Skizze/Abbildung Gerade im Chemieunterricht der Unterstufe (HSU und NuT) sowie in der Mittelstufe (Jgst. 8 und 9, teilweise 10) ist es unabdingbar, die noch nicht (vollständig) ausgebildete Abstraktionsfähigkeit in Verbindung mit einem suboptimalen räumlichen Vorstellungsvermögen beim Unterrichten chemischer Inhalte, welche sich vom Phänomen über die Generalisierung hin zur Abstraktion bewegen, die dabei betretbaren Stufen ausdrücklich zu berücksichtigen. Nur dann ist es möglich, die Verwendung von Modellen, die Nutzung der Symbole und eine letztliche Mathematisierung anzubahnen und langfristig sicher zu etablieren. Auf diesem Weg können die Stufen unterschiedlich lange betreten werden. In der Primar- und Unterstufe gilt eine Präferenz (Dauer) für die beiden unteren Stufen, in der Mittel- und Oberstufe trifft dies für die beiden oberen Stufen zu; die mittlere Stufe stellt dann sozusagen eine Schnittstelle für oben und unten dar. Unter solchen Voraussetzungen einer Kleinschrittigkeit wird es dem Schüler und der Schülerin erleichtert, den in der Chemie so notwendigen Wechsel zwischen den Abstraktionsstufen rasch und wie selbstverständlich zu vollziehen. Der seit Jahrzehnten beklagte Akzeptanzschwund während des Chemieunterrichts lässt sich vermutlich gerade dadurch erklären, dass dieser didaktischen Maßnahme viel zu wenig Beachtung geschenkt worden ist. Unterrichtsentwicklung bedeutet auch, sich in diesem Fall und in vielen anderen Bereichen den Erkenntnissen der Pädagogischen Psychologie zu öffnen und sie fachspezifisch in die Lehre und in die Lehrerbildung zu integrieren. Phänomen Realer Versuchsaufbau und -ausführung Zeit konkret

19 Symbolisierung und Modellierung Teilchen-, Modell-, Symbolebene (TMS)
abstrakt Abstraktion Symbolisierung und Modellierung Teilchen-, Modell-, Symbolebene (TMS) Verbalisierung: Beschreibung von Aufbau und Ablauf Skizze/Abbildung Gerade im Chemieunterricht der Unterstufe (HSU und NuT) sowie in der Mittelstufe (Jgst. 8 und 9, teilweise 10) ist es unabdingbar, die noch nicht (vollständig) ausgebildete Abstraktionsfähigkeit in Verbindung mit einem suboptimalen räumlichen Vorstellungsvermögen beim Unterrichten chemischer Inhalte, welche sich vom Phänomen über die Generalisierung hin zur Abstraktion bewegen, die dabei betretbaren Stufen ausdrücklich zu berücksichtigen. Nur dann ist es möglich, die Verwendung von Modellen, die Nutzung der Symbole und eine letztliche Mathematisierung anzubahnen und langfristig sicher zu etablieren. Auf diesem Weg können die Stufen unterschiedlich lange betreten werden. In der Primar- und Unterstufe gilt eine Präferenz (Dauer) für die beiden unteren Stufen, in der Mittel- und Oberstufe trifft dies für die beiden oberen Stufen zu; die mittlere Stufe stellt dann sozusagen eine Schnittstelle für oben und unten dar. Unter solchen Voraussetzungen einer Kleinschrittigkeit wird es dem Schüler und der Schülerin erleichtert, den in der Chemie so notwendigen Wechsel zwischen den Abstraktionsstufen rasch und wie selbstverständlich zu vollziehen. Der seit Jahrzehnten beklagte Akzeptanzschwund während des Chemieunterrichts lässt sich vermutlich gerade dadurch erklären, dass dieser didaktischen Maßnahme viel zu wenig Beachtung geschenkt worden ist. Unterrichtsentwicklung bedeutet auch, sich in diesem Fall und in vielen anderen Bereichen den Erkenntnissen der Pädagogischen Psychologie zu öffnen und sie fachspezifisch in die Lehre und in die Lehrerbildung zu integrieren. Phänomen Realer Versuchsaufbau und -ausführung Zeit konkret

20 Symbolisierung und Modellierung Teilchen-, Modell-, Symbolebene (TMS)
abstrakt Mathematisierung Abstraktion Symbolisierung und Modellierung Teilchen-, Modell-, Symbolebene (TMS) Verbalisierung: Beschreibung von Aufbau und Ablauf Skizze/Abbildung Gerade im Chemieunterricht der Unterstufe (HSU und NuT) sowie in der Mittelstufe (Jgst. 8 und 9, teilweise 10) ist es unabdingbar, die noch nicht (vollständig) ausgebildete Abstraktionsfähigkeit in Verbindung mit einem suboptimalen räumlichen Vorstellungsvermögen beim Unterrichten chemischer Inhalte, welche sich vom Phänomen über die Generalisierung hin zur Abstraktion bewegen, die dabei betretbaren Stufen ausdrücklich zu berücksichtigen. Nur dann ist es möglich, die Verwendung von Modellen, die Nutzung der Symbole und eine letztliche Mathematisierung anzubahnen und langfristig sicher zu etablieren. Auf diesem Weg können die Stufen unterschiedlich lange betreten werden. In der Primar- und Unterstufe gilt eine Präferenz (Dauer) für die beiden unteren Stufen, in der Mittel- und Oberstufe trifft dies für die beiden oberen Stufen zu; die mittlere Stufe stellt dann sozusagen eine Schnittstelle für oben und unten dar. Unter solchen Voraussetzungen einer Kleinschrittigkeit wird es dem Schüler und der Schülerin erleichtert, den in der Chemie so notwendigen Wechsel zwischen den Abstraktionsstufen rasch und wie selbstverständlich zu vollziehen. Der seit Jahrzehnten beklagte Akzeptanzschwund während des Chemieunterrichts lässt sich vermutlich gerade dadurch erklären, dass dieser didaktischen Maßnahme viel zu wenig Beachtung geschenkt worden ist. Unterrichtsentwicklung bedeutet auch, sich in diesem Fall und in vielen anderen Bereichen den Erkenntnissen der Pädagogischen Psychologie zu öffnen und sie fachspezifisch in die Lehre und in die Lehrerbildung zu integrieren. Phänomen Realer Versuchsaufbau und -ausführung Zeit konkret

21 Abstraktionsstufen abstrakt Mathematisierung Abstraktion
Symbolisierung und Modellierung Teilchen-, Modell-, Symbolebene (TMS) Verbalisierung: Beschreibung von Aufbau und Ablauf Skizze/Abbildung Gerade im Chemieunterricht der Unterstufe (HSU und NuT) sowie in der Mittelstufe (Jgst. 8 und 9, teilweise 10) ist es unabdingbar, die noch nicht (vollständig) ausgebildete Abstraktionsfähigkeit in Verbindung mit einem suboptimalen räumlichen Vorstellungsvermögen beim Unterrichten chemischer Inhalte, welche sich vom Phänomen über die Generalisierung hin zur Abstraktion bewegen, die dabei betretbaren Stufen ausdrücklich zu berücksichtigen. Nur dann ist es möglich, die Verwendung von Modellen, die Nutzung der Symbole und eine letztliche Mathematisierung anzubahnen und langfristig sicher zu etablieren. Auf diesem Weg können die Stufen unterschiedlich lange betreten werden. In der Primar- und Unterstufe gilt eine Präferenz (Dauer) für die beiden unteren Stufen, in der Mittel- und Oberstufe trifft dies für die beiden oberen Stufen zu; die mittlere Stufe stellt dann sozusagen eine Schnittstelle für oben und unten dar. Unter solchen Voraussetzungen einer Kleinschrittigkeit wird es dem Schüler und der Schülerin erleichtert, den in der Chemie so notwendigen Wechsel zwischen den Abstraktionsstufen rasch und wie selbstverständlich zu vollziehen. Der seit Jahrzehnten beklagte Akzeptanzschwund während des Chemieunterrichts lässt sich vermutlich gerade dadurch erklären, dass dieser didaktischen Maßnahme viel zu wenig Beachtung geschenkt worden ist. Unterrichtsentwicklung bedeutet auch, sich in diesem Fall und in vielen anderen Bereichen den Erkenntnissen der Pädagogischen Psychologie zu öffnen und sie fachspezifisch in die Lehre und in die Lehrerbildung zu integrieren. Phänomen Realer Versuchsaufbau und -ausführung Zeit konkret

22 Synthese von Eisensulfid aus den Elementen Zeit
abstrakt n(Fe) : n(S) = 1 : 1 Abstraktion Fe + S  FeS 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-Pulver-Gemenge schwarzes, poröses Produkt Metallnadel, glühend Glühfront Phänomen Synthese von Eisensulfid aus den Elementen Zeit konkret

23 Abhängigkeit der Brenndauer vom Luftvolumen Zeit
abstrakt „Je größer das Glasvolumen, desto länger brennt die Kerze“ (= Proportionalität!) V ~ t / t V (mL) 200 400 800 T (sec) 6 9 21 Abstraktion V Wachs + Luft  Verbrennungsgase Kohlenwasserstoffe + Sauerstoff  Kohlenstoffdioxid + Wasserdampf C + O2  CO2 / „4 H“ + O2  2 H2O 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. Phänomen Verbrennung Abhängigkeit der Brenndauer vom Luftvolumen Zeit konkret

24 Wasserstoffbrückenbindungen
abstrakt 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 Abstraktion Wasserstoffbrückenbindungen Hält man einen geladenen Glasstab an einen dünnen Wasserstrahl, so wird dieser abgelenkt. Der Hexenstrahl verändert seine Richtung nicht. Wasserstrahl Hexenstrahl Phänomen Wirkung eines geladenen Glasstabs auf einen Wasserstrahl und auf einen Strahl Hexen. konkret 24

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

26 Zu 1: S + O2  SO2 ∆HR = -297 kJ/mol Abstraktion
1) S + O2  SO2 (Verbrennung von Schwefel  Schwefeldioxid entsteht) 2) SO2 + H2O  H2SO3 (Schweflige Säure entsteht bei der Aufarbeitung mit Wasser) 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. Schwefeldioxid in Wasser gelöst  Bromthymolblau färbt sich gelb Wasser mit Bromthymolblau brennender Schwefel Phänomen Darstellung einer Säure durch die Verbrennung eines Nichtmetalloxids. Das entstandene Oxid wird mit Wasser aufgenommen und mit Indikator getestet Zeit konkret 26

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

28 Leitfähigkeit einer Kochsalzlösung Zeit
abstrakt Eine Mathematisierung ist an dieser Stelle wohl eher sinnfrei! Eine elektrochemische Betrachtung im tieferen Sinne würde zu weit führen! Abstraktion NaCl Na+ (aq) + Cl- (aq) 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! U=15 V~ Gerade im Chemieunterricht der Unterstufe (HSU und NuT) sowie in der Mittelstufe (Jgst. 8 und 9, teilweise 10) ist es unabdingbar, die noch nicht (vollständig) ausgebildete Abstraktionsfähigkeit in Verbindung mit einem suboptimalen räumlichen Vorstellungsvermögen beim Unterrichten chemischer Inhalte, welche sich vom Phänomen über die Generalisierung hin zur Abstraktion bewegen, die dabei betretbaren Stufen ausdrücklich zu berücksichtigen. Nur dann ist es möglich, die Verwendung von Modellen, die Nutzung der Symbole und eine letztliche Mathematisierung anzubahnen und langfristig sicher zu etablieren. Auf diesem Weg können die Stufen unterschiedlich lange betreten werden. In der Primar- und Unterstufe gilt eine Präferenz (Dauer) für die beiden unteren Stufen, in der Mittel- und Oberstufe trifft dies für die beiden oberen Stufen zu; die mittlere Stufe stellt dann sozusagen eine Schnittstelle für oben und unten dar. Unter solchen Voraussetzungen einer Kleinschrittigkeit wird es dem Schüler und der Schülerin erleichtert, den in der Chemie so notwendigen Wechsel zwischen den Abstraktionsstufen rasch und wie selbstverständlich zu vollziehen. Der seit Jahrzehnten beklagte Akzeptanzschwund während des Chemieunterrichts lässt sich vermutlich gerade dadurch erklären, dass dieser didaktischen Maßnahme viel zu wenig Beachtung geschenkt worden ist. Unterrichtsentwicklung bedeutet auch, sich in diesem Fall und in vielen anderen Bereichen den Erkenntnissen der Pädagogischen Psychologie zu öffnen und sie fachspezifisch in die Lehre und in die Lehrerbildung zu integrieren. Kochsalz-Lsg. Phänomen Leitfähigkeit einer Kochsalzlösung Zeit konkret 28

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

30 Landolt-Zeitreaktion in Abhängigkeit von der Temperatur Zeit
abstrakt T T in°C T1 T2 Tn t in s t1 t2 tn Abstraktion t IO SO32-  I SO42- 5 I- + IO H30+  3 I H2O I2 + SO H2O  2 I- + SO H3O+ Erhöht man bei einer chemischen Reaktion die Temperatur, so sinkt die Reaktionszeit (RGT-Regel). Dies erklärt die unterschiedlichen Zeitpunkte für den Farbumschlag nach blau! Sulfit-/Stärke-Lsg. T2 t1 t2 Gerade im Chemieunterricht der Unterstufe (HSU und NuT) sowie in der Mittelstufe (Jgst. 8 und 9, teilweise 10) ist es unabdingbar, die noch nicht (vollständig) ausgebildete Abstraktionsfähigkeit in Verbindung mit einem suboptimalen räumlichen Vorstellungsvermögen beim Unterrichten chemischer Inhalte, welche sich vom Phänomen über die Generalisierung hin zur Abstraktion bewegen, die dabei betretbaren Stufen ausdrücklich zu berücksichtigen. Nur dann ist es möglich, die Verwendung von Modellen, die Nutzung der Symbole und eine letztliche Mathematisierung anzubahnen und langfristig sicher zu etablieren. Auf diesem Weg können die Stufen unterschiedlich lange betreten werden. In der Primar- und Unterstufe gilt eine Präferenz (Dauer) für die beiden unteren Stufen, in der Mittel- und Oberstufe trifft dies für die beiden oberen Stufen zu; die mittlere Stufe stellt dann sozusagen eine Schnittstelle für oben und unten dar. Unter solchen Voraussetzungen einer Kleinschrittigkeit wird es dem Schüler und der Schülerin erleichtert, den in der Chemie so notwendigen Wechsel zwischen den Abstraktionsstufen rasch und wie selbstverständlich zu vollziehen. Der seit Jahrzehnten beklagte Akzeptanzschwund während des Chemieunterrichts lässt sich vermutlich gerade dadurch erklären, dass dieser didaktischen Maßnahme viel zu wenig Beachtung geschenkt worden ist. Unterrichtsentwicklung bedeutet auch, sich in diesem Fall und in vielen anderen Bereichen den Erkenntnissen der Pädagogischen Psychologie zu öffnen und sie fachspezifisch in die Lehre und in die Lehrerbildung zu integrieren. Iodat-Lsg. T1 Phänomen Landolt-Zeitreaktion in Abhängigkeit von der Temperatur Zeit konkret 30

31 Regelfindung/Gesetzmäßigkeit
allgemein Generalisierungsstufen Theorie Generalisierung Regelfindung/Gesetzmäßigkeit Induktiver Schluss X Beispiele! Der traditionelle Chemieunterricht enthält naturgemäß viele Beispiele für charakteristische Stoffgruppeneigenschaften u.ä.. Ziel ist es in der Regel, aus der Betrachtung von wiederkehrenden Beobachtungen eine generell gültige Gesetzmäßigkeit abzuleiten. Dieses induktive Vorgehen findet sich in fast allen Untersuchungen von Stoffgruppen oder Reaktionstypen und auf der Modellebene bei den Bindungstypen usw.. Hat man eine Regel erkannt, so dient sie bereits ihrer deduktiven Anwendung, über die man sie für die Vorhersage von noch nicht untersuchten Vorgängen einsetzt. Eine Theorie kann zwar in besonderen Fällen aus Regeln hergeleitet werden. Üblich ist allerdings, dass sie der Kreativität und der Genialität des Wissenschaftlers entspringt und dann mit den induktiv-deduktiv hergeleiteten Empiriken in Einklang zu bringen versucht wird. Theorien dienen dabei auch der zielsicheren Suche nach Regelhaftigkeiten und Gesetzen, sodass der Forschung auf diesem gebiet etwas bis viel von ihrer Zufälligkeit genommen werden kann. Das hat –wie die Geschichte zeigt- Vor- und Nachteile. Einzelfall Konkretes Beispiel Zeit speziell

32 Generalisierungsstufen
allgemein Generalisierungsstufen Für die typischen Säurereaktionen sind die Oxonium-Ionen verantwortlich Generalisierung Metalle (unedle) reagieren mit Säuren (ver.) zu Salz und Wasserstoff Metalle reagieren mit Säuren Verschiedene unedle Metalle mit unterschiedlichen Säuren reagieren lassen Der traditionelle Chemieunterricht enthält naturgemäß viele Beispiele für charakteristische Stoffgruppeneigenschaften u.ä.. Ziel ist es in der Regel, aus der Betrachtung von wiederkehrenden Beobachtungen eine generell gültige Gesetzmäßigkeit abzuleiten. Dieses induktive Vorgehen findet sich in fast allen Untersuchungen von Stoffgruppen oder Reaktionstypen und auf der Modellebene bei den Bindungstypen usw.. Hat man eine Regel erkannt, so dient sie bereits ihrer deduktiven Anwendung, über die man sie für die Vorhersage von noch nicht untersuchten Vorgängen einsetzt. Eine Theorie kann zwar in besonderen Fällen aus Regeln hergeleitet werden. Üblich ist allerdings, dass sie der Kreativität und der Genialität des Wissenschaftlers entspringt und dann mit den induktiv-deduktiv hergeleiteten Empiriken in Einklang zu bringen versucht wird. Theorien dienen dabei auch der zielsicheren Suche nach Regelhaftigkeiten und Gesetzen, sodass der Forschung auf diesem gebiet etwas bis viel von ihrer Zufälligkeit genommen werden kann. Das hat –wie die Geschichte zeigt- Vor- und Nachteile. Einzelfall Mg in HCl-Sre „auflösen“ Zeit speziell

33 Definitionsstufen abstrakt
(Übertragung der OZ auf die funktionelle Gruppen von organischen Verbindungen) Rückkopplung der Oxidationszahlen mit dem quantenmechanischen Atommodell (Nebengruppenelemente) Definitionsumfang: hier: Oxidation Erhöhung der Oxidationszahl Abgabe von Elektronen Viele Inhalte werden nicht von Beginn an in ihrer komplexesten Ausführung und in der weitest gefassten Form vermittelt, sondern in Abhängigkeit von den Verständnisleistungen der SuS in eher konkreter und detailarmer Fassung präsentiert. Erst im Verlaufe der Zeit und der Jgst. erfahren viele Definitionen eine Erweiterung. Dazu müssen sie jeweils an ihre Verwendungsgrenzen geführt werden, was wiederum hohe Ansprüche an die Argumentationsfähigkeit der Lehrkraft stellt. Beispiele für diese Abstufung und dann sukzessive Ausweitung: Säure-Base-Definition Redox-Definition Atombau Ursache für das Bestreben der Wissenschaft, Definitionen auszuweiten (und nicht einfach neue Definitionen zu erfinden) ist der grundsätzliche Wunsch, die Welt auf möglichst einfache und gleichzeitig umfassende Weise zu erklären, etwa alle Stoffartumwandlungen mit einem Prinzip zu beschreiben. Dieser Wunsch ist ein ewiger und wird sich wohl nie erfüllen lassen. In der Physik glaubte man, ihm mit der Einsteinschen Formel E = m c2 schon recht nah gekommen zu sein, da hier eine Beziehung zwischen Masse und Energie hergestellt werden konnte. Vereinigung eines Stoffes mit Sauerstoff Zeit konkret

34 Definitionsstufen abstrakt
Säure-Base-Reaktionen & Redox-Reaktionen sind Elementarteilchen-Übertragungen Säuren sind elektrophile Elektronenpaarakzeptoren (LEWIS) Definitionsumfang: hier: Säuren Säuren sind Protonendonatoren (BROENSTED) Säuren sind Stoffe, die in wässeriger Lösung Protonen abspalten (ARRHENIUS) Viele Inhalte werden nicht von Beginn an in ihrer komplexesten Ausführung und in der weitest gefassten Form vermittelt, sondern in Abhängigkeit von den Verständnisleistungen der SuS in eher konkreter und detailarmer Fassung präsentiert. Erst im Verlaufe der Zeit und der Jgst. erfahren viele Definitionen eine Erweiterung. Dazu müssen sie jeweils an ihre Verwendungsgrenzen geführt werden, was wiederum hohe Ansprüche an die Argumentationsfähigkeit der Lehrkraft stellt. Beispiele für diese Abstufung und dann sukzessive Ausweitung: Säure-Base-Definition Redox-Definition Atombau Ursache für das Bestreben der Wissenschaft, Definitionen auszuweiten (und nicht einfach neue Definitionen zu erfinden) ist der grundsätzliche Wunsch, die Welt auf möglichst einfache und gleichzeitig umfassende Weise zu erklären, etwa alle Stoffartumwandlungen mit einem Prinzip zu beschreiben. Dieser Wunsch ist ein ewiger und wird sich wohl nie erfüllen lassen. In der Physik glaubte man, ihm mit der Einsteinschen Formel E = m c2 schon recht nah gekommen zu sein, da hier eine Beziehung zwischen Masse und Energie hergestellt werden konnte. Säuren sind Stoffe, die sauer schmecken, Indikatoren verfärben und unedle Metalle unter H-Entwicklung zersetzen Zeit konkret

35 Definitionsstufen abstrakt
Säure-Base-Reaktionen & Redox-Reaktionen sind Elementarteilchen-Übertragungen Oxidationen sind immer an Reduktionen gekoppelt Definitionsumfang: hier: Oxidation Oxidation ist die Erhöhung der Oxidationszahl Oxidation ist eine Elektronen-Abgabe Viele Inhalte werden nicht von Beginn an in ihrer komplexesten Ausführung und in der weitest gefassten Form vermittelt, sondern in Abhängigkeit von den Verständnisleistungen der SuS in eher konkreter und detailarmer Fassung präsentiert. Erst im Verlaufe der Zeit und der Jgst. erfahren viele Definitionen eine Erweiterung. Dazu müssen sie jeweils an ihre Verwendungsgrenzen geführt werden, was wiederum hohe Ansprüche an die Argumentationsfähigkeit der Lehrkraft stellt. Beispiele für diese Abstufung und dann sukzessive Ausweitung: Säure-Base-Definition Redox-Definition Atombau Ursache für das Bestreben der Wissenschaft, Definitionen auszuweiten (und nicht einfach neue Definitionen zu erfinden) ist der grundsätzliche Wunsch, die Welt auf möglichst einfache und gleichzeitig umfassende Weise zu erklären, etwa alle Stoffartumwandlungen mit einem Prinzip zu beschreiben. Dieser Wunsch ist ein ewiger und wird sich wohl nie erfüllen lassen. In der Physik glaubte man, ihm mit der Einsteinschen Formel E = m c2 schon recht nah gekommen zu sein, da hier eine Beziehung zwischen Masse und Energie hergestellt werden konnte. Oxidation ist eine Reaktion mit Sauerstoff Zeit konkret

36 Definitionsstufen abstrakt Definitionsumfang: hier: Atombau
In der Atomhülle besitzen Elektronen räumliche Aufenthaltswahrscheinlichkeiten (Orbital-M.: PLANCK, SCHRÖDINGER, HEISENBERG) Die Atomhülle kann in definierte Energieniveaus unterteilt werden (Schalen-M.: BOHR) Definitionsumfang: hier: Atombau Atome bestehen aus positiv geladenem Kern und negativ geladener Hülle (Kern-Hülle-M.: RUTHERFORD) Atome bestehen aus Protonen und Neutronen sowie Elektronen (Rosinenkuchen-M.: THOMSON) Jedes Element und jede Verbindung besteht aus gleichen kleinsten Teilchen (Kugel-M.: DALTON) Viele Inhalte werden nicht von Beginn an in ihrer komplexesten Ausführung und in der weitest gefassten Form vermittelt, sondern in Abhängigkeit von den Verständnisleistungen der SuS in eher konkreter und detailarmer Fassung präsentiert. Erst im Verlaufe der Zeit und der Jgst. erfahren viele Definitionen eine Erweiterung. Dazu müssen sie jeweils an ihre Verwendungsgrenzen geführt werden, was wiederum hohe Ansprüche an die Argumentationsfähigkeit der Lehrkraft stellt. Beispiele für diese Abstufung und dann sukzessive Ausweitung: Säure-Base-Definition Redox-Definition Atombau Ursache für das Bestreben der Wissenschaft, Definitionen auszuweiten (und nicht einfach neue Definitionen zu erfinden) ist der grundsätzliche Wunsch, die Welt auf möglichst einfache und gleichzeitig umfassende Weise zu erklären, etwa alle Stoffartumwandlungen mit einem Prinzip zu beschreiben. Dieser Wunsch ist ein ewiger und wird sich wohl nie erfüllen lassen. In der Physik glaubte man, ihm mit der Einsteinschen Formel E = m c2 schon recht nah gekommen zu sein, da hier eine Beziehung zwischen Masse und Energie hergestellt werden konnte. Alle Stoffe bestehen aus kleinsten, nicht mehr weiter teilbaren Teilchen (Atom-M.: DEMOKRIT) Zeit konkret

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

38 Didaktik und Mathetik der Chemie LMU München  Schema zur Planung einer Chemiestunde (Anton)
Klasse Datum Thema Stundentyp Neudurchn., Wh, Prüfungsvorber. Ort Feinziele operationalisiert Artikula-tionen Phasen Feininhalte vollständig Methoden inkl. Experimente Unterrichts-formen Aktions-, Sozialform Medien Zeit-struktur Dauer in Min. Stundenziel Fachbegriffe (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 Beantwortung & Erkenntnis Anwendung & Bedeutungs- extraktion Wiederholung & Festigung Artikulationsschema