Unter dem Begriff Schule verstehe ich im Rahmen dieser Arbeit den Chemieunterricht der Sekundarstufe I und II. Die tragende Säule des Unterrichts im Fach Chemie sind Experimente. Sie stellen das fundamentale Abgrenzungsmerkmal zu anderen Unterrichtsfächern dar. Der Weg vom Sachverhalt (PC) bis zum Experiment, das zum Bestandteil des Unterrichts werden kann, umfasst mindestens drei Schritte. Im Ersten muss der Sachverhalt erfasst werden, um die verschiedenen Facetten zu ergründen. Der zweite Schritt sollte dazu dienen die betreffenden Sachverhalte als solche zu erkennen. Dies ist für Physikochemie umso wichtiger, da ihre Erkenntnisse zunehmend der allgemeinen Chemie zugerechnet werden. Erst im dritten Schritt darf die Frage nach geeigneten Experimenten für den Schulunterricht gestellt werden. Dieses Vorgehen kann als „roter Faden“ dieser wissenschaftlichen Hausarbeit verstanden werden.
Diese wissenschaftliche Hausarbeit beginnt, indem auf grundlegende Probleme des heutigen Chemieunterrichts eingegangen wird (Kapitel 2). Sie werden in verschiedenen Facetten in zahlreichen fachdidaktischen Beiträgen diskutiert. Das Ziel ist hierbei weniger die Darstellung der Diskussion, sondern eine Skizze der Ausgangssituation. Es werden Aspekte erörtert, die negativen Einfluss auf den Chemieunterricht haben, obwohl die Ursachen z. T. nur indirekt in ihm begründet sind. Erst durch die Wahrnehmung dieser Probleme kann ein Weg beschritten werden, um diesen entgegenzuwirken. Nach diesem Einstieg gehe ich der Frage nach: Was ist physikalische Chemie? Hier sollen der Gegenstand „physikalische Chemie“ und einige seiner Ausprägungen näher bestimmt werden (Kapitel 3). Im Anschluss begebe ich mich auf die Suche nach Physikochemie im Lehrplan, dabei ist es wichtig die Differenzierung zwischen der Fachwissenschaft und dem Unterrichtsfach Chemie zu diskutieren, da sie in enger Beziehung miteinander stehen, jedoch nicht gleichbedeutend sind. (Kapitel 4). Bevor ich im letzten Kapitel (Kapitel 6) einige alternative Anwendungsbeispiele für Experimente zu dem Unterrichtsinhalt „Reaktionsgeschwindigkeit“ darstelle und diskutiere, halte ich es für notwendig, grundlegende didaktisch-methodische Konzepte zum Themenkomplex „Schulversuche“ darzulegen. Nur auf dieser Grundlage sind der konstruktive und produktive Einsatz und die Prüfung auf die Eignung für den Unterricht möglich.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Grundlegende Probleme des heutigen Chemieunterrichts
2.1. Die Chance Alchemie
2.2. Der Stellenwert der Chemie im Fächerkanon
2.2.1. Historischer Rückblick
2.2.2. Der quantitative Stellenwert des Chemieunterrichts ab der zweiten Hälfte des 20. Jh. in Westdeutschland
2.3. Chemie und Chemieunterricht im gesellschaftlichen Kontext
3. Die Fachwissenschaft physikalische Chemie
3.1. Physikalische Chemie – Begriffsbestimmung
3.2. Arbeitsbereiche physikalischer Chemie
3.3. Physikalische Chemie und Mathematik
3.4. Ein kurzer Einblick in die historische Entwicklung der physikalischen Chemie
3.5. Bedeutung der physikalischen Chemie für ihre Nachbardisziplinen
3.6. Physikalische Chemie in Industrie und Technik
4. Physikalische Chemie im Schulfach Chemie der Sekundarstufe
4.1. Grundlegende Überlegungen zu der Fachwissenschaft und dem Schulfach Chemie
4.2. Exemplarische Darstellung physikalisch-chemischer Sachverhalte im Unterrichtsfach Chemie ausgehend vom Lehrplan für Sekundarstufe
4.2.1. Physikalisch-chemische Inhalte im Lehrplan Chemie für Sekundarstufe
4.2.2. Physikalisch-chemische Verfahren im Lehrplan Chemie für Sekundarstufe
4.2.3. Der Überschneidungsbereich zwischen physikalisch-chemischen Verfahren und Inhalten im Lehrplan Chemie für Sekundarstufe
4.3. Allgemeine Anmerkungen zur Bedeutung der physikalischen Chemie im Unterricht der Sekundarstufe
4.4. Negative Einflüsse auf den Unterricht in physikalischer Chemie
4.4.1. Die Lehrerausbildung im Fachbereich physikalische Chemie
4.4.2. Der Schnittmengencharakter der Physikochemie
5. Experimente im Chemieunterricht der Sekundarstufe
5.1. Das Schulexperiment
5.2. Didaktisch-methodische Formen der Schulexperimente
5.3. Auswahlkriterien der Schulexperimente
5.4. Organisationsformen der Schulexperimente
5.4.1. Demonstrationsversuche
5.4.2. Schülerversuche
6. Physikalische Chemie im Unterricht der Oberstufe
6.1. Das „übliche“ Vorgehen ausgehend von der Mathematik
6.2. Zugang zu den Sachverhalten über geeignete Gegenstände
6.2.1. Verknüpfung zwischen Gegenständen und der Erfahrungswelt der Schüler
6.2.2. Prüfung der Gegenstände auf ihre Bedeutung für Schüler
6.2.3. Möglichkeit der Fächerverbindung durch die Gegenstände
6.3. Vorschläge für Experimente
6.3.1. Abhängigkeit der Reaktionszeit von der Konzentration – die Wirkung des Sauren Regens auf Pflanzen
6.3.1.1. Saurer Regen
6.3.1.2. Experiment - Die Wirkung des Sauren Regens auf die Reaktionszeit der Gartenkresse
6.3.1.3. Didaktisch-methodischer Kommentar
6.3.2. Abhängigkeit der Reaktionszeit von der Temperatur und dem Zerteilungsgrad
6.3.2.1. Enzyme
6.3.2.2. Abhängigkeit der Reaktionszeit von der Temperatur und dem Zerteilungsgrad am Beispiel der enzymatischen Zersetzung von Lebensmitteln
6.3.2.3. Didaktisch-methodischer Kommentar
6.3.3. Abhängigkeit der Reaktionszeit von Katalysatoren
6.3.3.1. Aspirin® und sein Wirkstoff Acetylsalicylsäure
6.3.3.2. Wirkung der Schwefelsäure bei der Darstellung von Acetylsalicylsäure
6.3.3.2. Methodisch-didaktischer Kommentar
7. Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist es, den Stellenwert der physikalischen Chemie im Schulunterricht zu beleuchten und Wege aufzuzeigen, wie physikalisch-chemische Gesetzmäßigkeiten durch alltagsnahe Beispiele für Schüler verständlich gemacht werden können, ohne sie ausschließlich auf komplexe mathematische Berechnungen zu reduzieren.
- Analyse der Probleme und des gesellschaftlichen Stellenwerts des modernen Chemieunterrichts.
- Darstellung der physikalischen Chemie als Wissenschaftszweig und ihre Bedeutung für Nachbardisziplinen.
- Untersuchung der Integration physikalisch-chemischer Inhalte in den Lehrplan der Sekundarstufen.
- Erörterung didaktisch-methodischer Ansätze für Schulexperimente und deren praktische Anwendung.
- Diskussion der Bedeutung von Schülerexperimenten versus Demonstrationsexperimenten im Unterricht.
Auszug aus dem Buch
3.1. Physikalische Chemie – Begriffsbestimmung
Die physikalische Chemie (auch Physikochemie genannt) kann als Schnittmenge von zwei Wissenschaften, Physik und Chemie, betrachtet werden. Auf diesem Gebiet werden die Ressourcen beider Naturwissenschaften genutzt, um Konzepte zu entwickeln, die es möglich machen chemische und physikalische Phänomene erklärbar, verständlich, berechenbar und im Alltag nutzbar zu machen. Durch den Vergleich der deutschen Bezeichnung „physikalische Chemie“ mit Äquivalenten aus anderen Sprachen – im Italienischen nennt man dieses Arbeitsgebiet „chimica fisica“, im Französischen „chimie physique“ – wird deutlich, dass hier die zwei Naturwissenschaften als gleichberechtigt angesehen werden können.
Laidler beschreibt diesen Zweig der Wissenschaft folgendermaßen:
„Chemistry carried out with the primary object of inverstating the working of nature is what we now call physical chemistry. It can be defined as that part of chemistry that is done using the methods of physics, or that part of physics that is concerned with chemistry, i. e. with specific chemical substances.”32
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Diese Einleitung führt in das Thema ein, erläutert die Motivation der Verfasserin als Pädagogin und definiert den „roten Faden“ der Arbeit.
2. Grundlegende Probleme des heutigen Chemieunterrichts: Das Kapitel skizziert die Problemlage des Chemieunterrichts, thematisiert den geschichtlichen Hintergrund und den Einfluss gesellschaftlicher Vorurteile auf das Fach.
3. Die Fachwissenschaft physikalische Chemie: Hier werden die Grundlagen, Arbeitsbereiche und die historische Entwicklung der physikalischen Chemie sowie deren mathematische Bezüge und industrielle Relevanz dargestellt.
4. Physikalische Chemie im Schulfach Chemie der Sekundarstufe: Es wird die Differenzierung zwischen Fachwissenschaft und Unterrichtsfach diskutiert und analysiert, wie physikalisch-chemische Inhalte im Lehrplan verankert sind.
5. Experimente im Chemieunterricht der Sekundarstufe: Dieses Kapitel widmet sich der Bedeutung, den Auswahlkriterien und den Organisationsformen von Schulexperimenten, inklusive der Wahrnehmungspsychologie bei Demonstrationsversuchen.
6. Physikalische Chemie im Unterricht der Oberstufe: Hier werden alternative, gegenstandsorientierte Zugänge zum Thema Reaktionsgeschwindigkeit erarbeitet und durch praxisnahe Experimente (Saurer Regen, Enzyme, Aspirin-Herstellung) konkretisiert.
7. Zusammenfassung: Die Arbeit schließt mit einer Bilanz der Ergebnisse und der Forderung nach einer qualitativen Stärkung des Experimentierens im Chemieunterricht.
Schlüsselwörter
Physikalische Chemie, Chemieunterricht, Schulexperiment, Didaktik, Sekundarstufe, Reaktionsgeschwindigkeit, Fachwissenschaft, Lehrplan, Alltagswelt, Katalysatoren, Enzymatik, Modellbildung, Wissenschaftstheorie, Schülerexperiment, Demonstrationsexperiment
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Rolle der physikalischen Chemie im Chemieunterricht und der Herausforderung, deren komplexe Inhalte für Schüler verständlich und motivierend aufzubereiten.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die fachwissenschaftlichen Grundlagen der Physikochemie, ihre didaktische Reduktion für die Schule, der Einsatz von Experimenten und die kritische Auseinandersetzung mit der Rolle der Mathematik in diesem Kontext.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, den Chemieunterricht durch alltagsrelevante Themen und qualitativ hochwertige Experimente so zu gestalten, dass er sowohl fachlich fundiert ist als auch den Wissenshorizont der Schüler erweitert, anstatt lediglich komplexe Formeln abzufragen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um eine fachdidaktische Analyse, die Erkenntnisse aus der Fachwissenschaft, dem Lehrplan und der Unterrichtspraxis synthetisiert, um neue didaktische Konzepte und konkrete Experimentiervorschläge zu entwickeln.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden Probleme des Unterrichts, Grundlagen der Physikochemie, deren Integration in den Lehrplan, Kriterien für gute Experimente und konkrete Unterrichtssequenzen zur Reaktionsgeschwindigkeit diskutiert.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Physikalische Chemie, Schulfach Chemie, didaktische Integration, Schulexperiment, Alltagsbezug und Reaktionskinetik charakterisiert.
Warum wird die Rolle der Mathematik kritisch hinterfragt?
Die Autorin argumentiert, dass eine zu starke mathematische Fokussierung bei Schülern Frustration auslösen und das eigentliche Verständnis für chemische Phänomene in den Hintergrund drängen kann.
Welche Rolle spielen Enzyme in diesem Dokument?
Enzyme dienen als Untersuchungsgegenstand, um die Abhängigkeit von Temperatur und Zerteilungsgrad praxisnah im Unterricht zu erarbeiten und die biologische Bedeutung von Stoffwechselprozessen zu verdeutlichen.
- Arbeit zitieren
- Edith Mallek (Autor:in), 2006, Physikalische Chemie in der Schule, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/62677
