iMedia17 Chemie digital

Seit Jahren bin ich auf der Suche nach Ideen, wie ich digitale Medien im Chemie-Unterricht gewinnbringend einsetzen kann. Dabei geht es nicht darum, digitale Medien einzusetzen weil es schick ist. Wichtig ist, dass die Medien für den Unterricht einen Mehrwert bringen. Wenn die Schüler etwas selber nutzen, so ist natürlich auch der Hintergedanke, dass jede Software-Nutzung mit einem Kompetenz- und Erfahrungsgewinn verbunden ist.

Die folgenden Beispiele sollen Ideen und Anregungen liefern, was man machen kann. Die meisten Ideen können auf andere Unterrichtsthemen übertragen werden.

Die Unterrichtsbeispiele sind nach Einsatz in der Schule sortiert. Von Klasse 5/6 in NaWi bis zum Orbitalmodell in der Oberstufe.

Unterrichtseinsatz

Teilchen-Simulation für den NaWi-Unterricht in Klasse 6 - Ausdehnung eines Luftballons auf einer heißen Flasche

• Um was geht es:

Das Teilchenmodell ist ein wichtiges Hilfsmittel, dass schon früh genutzt wird, um alltägliche Phänomene der Umwelt zu beschreiben. Im Fach NaWi in Rheinland-Pfalz, das in Klasse 5 und 6 mit vier bzw. drei Wochenstunden zum Teil den Status eines Hauptfaches hat, kann das Teilchenmodell in verschiedenen Kontexten vorkommen. Im Rahmen des Themas “Wetter” wird zum Beispiel der Übergang zwischen den Aggregatzuständen von Wasser angesprochen. Dass beim Abkühlen oder beim Erwärmen von Wasser der Stoff bzw. die Teilchen die gleichen bleiben, scheint logisch. Die unterschiedlichen Eigenschaften des Wassers in den drei Aggregatzuständen können phänomenologisch angesprochen werden, eine direkte Übertragung aufgrund des Teilchenmodells ist in diesem Alter noch nicht notwendig.

Die Erklärung für das Experiment, bei dem sich ein Ballon auf der Flaschenöffnung ausdehnt, wenn die Flasche erwärmt wird, ist eine herausfordernde Frage. Eine Teilchensimulation kann den Schülern helfen, die Erklärung zu verstehen.

• Software: SimChemistry
• Benötigte Geräte: PC mit Beamer
• Methode: Vom Lehrer gelenkter Klassenunterricht, Einzelarbeit/Hausaufgaben zum Festhalten der Erkenntnisse
• Zeitansatz: Ein Schulstunde
• Fertiges Material und weitere Infos: SimChemistry/Fertige_Simulationen/Ballon_dehnt_sich_aus

Neue Aufgabenstellungen zum Thema Stoffeigenschaften im Anfangsunterricht Chemie

• Um was geht es:

Im Anfangsunterricht im Fach Chemie wird üblicherweise das Thema “Stoffeigenschaften” angesprochen. Langfristig geht es darum, dass die Schüler Fachbegriffe kennenlernen, die man einzeln mehr oder weniger ausführlich ansprechen und auch experimentell behandeln kann. Damit können dann Änderungen bei den Stoffeigenschaften als Begründungen dafür genutzt werden, das bei einer Umsetzung eine chemische Reaktion stattgefunden hat da sich die Stoffeigenschaften geändert haben.

In diesem Zusammenhang bekamen “früher” die Schüler gerne als Hausaufgabe oder Referat den Auftrag, die Eigenschaften eines alltäglichen Stoffes herauszusuchen. In Zeiten von Wikipedia sind solche Aufgabenstellungen recht trivial.

Viele Kollegen “verfluchen” Wikipedia deswegen und möchte die Benutzung gerne verbieten. Stattdessen sollte man sich als Lehrer darauf einstellen, dass das Wissen im Internet verfügbar und mit dem Smartphone auch immer erreichbar ist.

Das hat dann aber zur Folge, dass man sich neue Aufgabenstellungen überlegen muss. Gleichzeitig ist es auch sinnvoll, darauf im Unterricht einzugehen, denn die Nutzung von Wikipedia als Wissensquelle ist für Schüler eine wichtige Fähigkeit, die man dadurch fördern kann.

• Software: Internet und Wikipedia, Textverarbeitung zum Festhalten der Informationen
• Methode: Lehrer informiert die Schüler über Wiki
• Benötigte Geräte: Beamer, später 1:1 Rechner-Ausstattung mit Tastatur (evtl. als Hausaufgabe)
• Zeitansatz: Einführungsstunde zu Wikipedia (siehe auch nächste Unterrichtsidee), eventuell gemeinsam eine Beispiel-Aufgabe lösen, dann Hausaufgabe und/oder Einzelarbeit im Unterricht, wobei der Lehrer als Berater immer dabei ist.
• Fertiges Material und weitere Infos:
  • Einführung in Wikipedia

Informationen und Jahreszahlen zu Wikipedia findet man im Artikel  Wikipedia 

Wikipedia liest sich nicht wie ein Buch. Meist sucht man nach einem Begriff, rechts oben im Suchfeld. Oder man wird z.B. bei der Suche über eine Suchmaschine (wie Google) auf eine Wikipedia-Seite geleitet.

Alle Bearbeiter eines Artikels findet man auf unter dem blauen Link "Versionsgeschichte" am oberen Rand des Artikels, eher rechts.

Neben der Anzahl der Bearbeiter findet über die Seite Wikibu.ch man weitere, automatisch aus der Versionsgeschichte und anderen Daten erzeugte, Hinweise, zur Vertrauenswürdigkeit eines Wikipedia-Artikels.

Statt verkrampft einen Artikel als Beispiel herauszusuchen kann man links auch auf "Zufälliger Artikel" klicken.

Die Menü-Leiste links ist ansonsten im allgemeinen nicht von Bedeutung. Die Startseite von Wikipedia könnte man da erreichen, oder man klickt einfach auf das Wikipedia-Symbol (die Puzzle-Kugel). Ansonsten sind dort Links, die eher für Leute wichtig sind, die etwas in Wikipedia schreiben wollen.

• Ideen für Themen

Statt dem Thema "Finde die Eigenschaften von Bronze" könnte man die Aufgabenstellung geben "Vergleiche die Eigenschaften von Bronze und Gold und finde Gründe dafür und dagegen das eine oder andere Material für Glocken zu verwenden".

Weitere Themen ...

• Warum wird für hochwertigen Schmuck eher Gold als Eisen verwendet?
• Vergleiche die Eigenschaften verschiedener Materialien für Kochgeschirr (Kupfer, Eisen, Aluminium, sowie Teflon und Keramik als Beschichtung,) und die sich daraus ergebenden Nutzungsmöglichkeiten und Pflegeanweisungen.
• Vergleiche die Eigenschaften von Porzellan, Kupfer und Holz als Material für Ess-Geschirr, sowohl in Nutzung als auch in der Herstellung.
• Warum stellt die Möglichkeit der Eisen-Gewinnung und Nutzung für Werkzeuge und Waffen in der Menschheitsgeschichte ein Verbesserung im Vergleich zur vorher genutzten Bronze dar?
• Überlege und vergleiche Holz und Stahl (nicht der Armierungsstahl bei Beton!) als Baumaterial für Häuser, z.B. für eine Rahmenbauweise. (Hinweise: z.B. hinsichtlich Stabilität, Preis, Verfügbarkeit, Nachhaltigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Bearbeitungsmöglichkeiten, ...)
• Wie unterscheiden Schmuckgutachter ohne eine aufwendige Laboruntersuchung zwischen den verschiedenen Metallen und Schmuck- bzw. Edelsteinen?

Hinweis: Bearbeitet man solche Aufgaben in Klasse 8, darf man natürlich nicht erwarten, komplizierte chemische Begründungen zu bekommen. Die Schüler müssen dazu lernen, sich auf die Eigenschaften zu beschränken, sie auch zu dem Zeitpunkt auch wirklich verstehen!

Wikipedia-Artikel lesen lernen um die Eigenschaften von Holz zu bestimmen

• Um was geht es:

Im Anfangsunterricht im Fach Chemie wird fast immer das Thema “Stoffeigenschaften” angesprochen. Gleichzeitig ist ein wichtiges Thema am Anfang auch das Kennenlernen der Laborgeräte, ihrer Namen und wie man sie sinnvoll nutzt.

In vielen Fällen kann man aber beobachten, dass Schüler recht unachtsam bei der Benutzung im Labor sind. So wird der Reagenzglashalter aus Holz gerne mal in den Bunsenbrenner behalten oder ein heißer metallischer Gegenstand auf eine Plastikunterlage gelegt, wenn die Schüler sich vorher daran nicht die Hände verbrannt haben. Glasstäbe werden zum Kratzen verwendet, Gummi-Schläuche werden mit Gewalt auf ein Glasrohr geschoben bis es bricht.

Warum also sollte man beide Themen, also Stoffeigenschaften und Laborgeräte-Kunde, nicht kombinieren?

Zum einen lernen die Schüler dadurch die ersten Stoff-Eigenschaften kennen, zum anderen werden sie sich bewusster, wie man die verschiedenen Geräte bzw. die Materialien aus denen sie bestehen, einsetzen kann und wie nicht.

Woher sollen aber die Schüler auf die Stoffeigenschaften kommen? Viele Begriffe kennen sie sicherlich, aber warum nicht bei Wikipedia nachschlagen? Sucht man dann nach den Eigenschaften von Holz, so wird man als Leser gleich von einer Fülle an Fachbegriffe überrascht. Wie aber soll er das lesen können. Das ist das Ziel dieser Unterrichtseinheit!

• Software: Browser mit Internetzugang
• Methode:

Einführung des Lehrers vor der Klasse, dann Einzel- und Kleingruppenarbeit.

Falls Wikipedia noch nicht im Unterricht angesprochen worden ist, sollten die Schüler darüber informiert werden.

Nach Bearbeitung der verschiedenen Arbeitsblätter diese besprechen, zum Beispiel jeweils am Ende der Stunde ein Blatt besprechen. Schnelle Schüler können aber schon weitermachen, wenn sie mit einem Arbeitsblatt fertig sind, und die dazugehörigen Quizze bearbeiten.

Langsame Schüler daraufhinweisen, dass die Bearbeitung der Arbeitsblätter Vorrang hat. Das heißt, dass die Quizze eventuell erst daheim bearbeitet werden können.

• Benötigte Geräte: Beamer mit Internetzugang (PC,Tablet, ...), 1:1-Ausstattung mit Internetzugang (Smartphone, Tablet, PC)
• Zeitansatz: vermutlich mindestens zwei Schulstunden.
• Fertiges Material und weitere Infos: Den Wikipedia Artikel "Holz" verstehen - oder - was tun, wenn ich einen Artikel nicht ganz verstehen kann
• Anschließend: Da die Artikel zu Metallen, Plastik, usw. alle nicht wirklich für Schüler der Klasse 8 geeignet sind, können sich die Schüler die Eigenschaften der wichtigsten Materialien mit Hilfe von interaktiven Quizzen erarbeiten. Hier geht es nicht um das Lernen von komplett Neuen Dingen sondern eher darum, die vermutlich bekannten Eigenschaften komplett zu vermitteln und aufgrund der Interaktivität auch die Sicherheit zu haben, alles richtig zugeordnet zu haben. Passende Seiten wären: Vor- und Nachteile des jeweiligen Material für die Geräte - Abschluss-Quizz zu den Eigenschaften der Laborgeräte-Materialien

Sammlung von Ideen zu “Was würdet ihr unter eine Stoffeigenschaft verstehen?” in Padlet

• Um was geht es:

Zu Beginn des Chemie-Unterrichts ist das Thema Stoffeigenschaften üblich. Im Rahmen des neuen Lehrplans hat es zwar nicht mehr einen so großen Stellenwert, aber ich würde es trotzdem ansprechen.

Eine Möglichkeit ist, gemeinsam Stoffeigenschaften an der Tafel zu sammeln, die von den Schülern genannt werden und auf ihre Richtigkeit geprüft werden, nämlich ob es wirklich Stoffeigenschaften sind oder nicht. Da in solchen Situationen eigentlich immer nur ein Schüler etwas sagen kann, ist es für die anderen eventuell etwas langweilig. Wird ein Vorschlag als "falsch" bewertet, so kann das dazu führen, das ähnliche Beispiele nicht genannt werden, um sich nicht zu blamieren. Oder es werden eigene Ideen nicht genannt, weil ein Schüler vermutet, dass ein entsprechender Begriff schon genannt wurde und er sich deswegen nicht mehr melden muss.

Um die Schüler mehr zu aktivieren und auch durchaus fehlerhafte Antworten nicht gleich abzublocken, wird die Sammlung der Ideen auf Gruppen verteilt. Zur Sammlung dienen Online-Pinbrett, an dem die Schüler anonym arbeiten. Da gibt es verschiedene Anbieter, wie die Seite Padlet.com.

• Software: Browser
• Methode: Gruppenarbeit, z.B. 4 Gruppen wobei diese jeweils verteilt zu zweit/dritt an mehreren PC/Laptop sitzen, aber zusammen arbeiten.
• Benötigte Geräte: PC/Laptop mit Internet-Zugang
• Zeitansatz: 20 bis 30 Minuten, wenn die Verteilung an die Computer schnell geht.
• Fertiges Material und weitere Infos:

Hier zwei Padlets mit den Ergebnissen der Arbeit. Nach dem Unterricht habe ich als Lehrer die Antworten ein wenig sortiert und unter anderem falsche Beiträge aussortiert. Als derjenige, der die Padlets angelegt hat kann ich alle Karten auch löschen, was die Schüler untereinander nicht können.

Durch die Anonymität kommen mehr Antworten als beim Sammeln an der Tafel zusammen, da sich die Schüler trauen auch "merkwürdigere" Vorschläge zu machen. Natürlich kommen auch doppelte Antworten, oder ähnliche, was aber nicht schlimm ist. Es ist auf einem solchen Padlet genügend Platz!

Tipp: Wenn man als Lehrer Blick auf die Bildschirme hat, ist es sinnvoll, den Padlets verschiedene Hintergründe zu geben, denn so sehe ich sofort, ob jemand auf einem falschen Padlet am Schreiben ist, um der anderen Gruppe vielleicht ein "böses" Wort unterzuschieben.

Teilchenmodell zu den Aggreatzuständen

• Um was geht es:

In Klasse 5/6 sollte das Teilchenmodell angesprochen werden und so sollte man in Klasse 8 davon ausgehen können, dass Schüler es schon kennen. Üblicherweise gehe ich das Teilchenmodell aber noch einmal ausführlich durch, da es mir wichtig ist. Und so kann ich sicher sein kann, was die Schüler wissen und wie sie es mit mir besprochen haben. Dazu gehört es auch, dass ich das Thema vertiefe und Verständnisfehler damit hoffentlich korrigieren kann.

Dies kann man mit verschiedenen Simulationen erreichen, die einzelne Aspekte der Teilchenbewegungen genauer betrachten (Anziehung einzelner Teilchen, Geschwindigkeit einzelner Teilchen, Teilchen verschiedener Anziehung nebeneinander, uvm. ...)

Das Besondere dabei ist, dass man im Simulationsprogramm nicht nur die fertige Simulation sieht (wie in einem Video) und nicht eingreifen kann, sondern eben selber am Temperaturregeler diese einstellen kann, um die Veränderungen beliebig oft und zu jedem Zeitpunkt zu beobachten.

Neben dem Beobachten ergeben sich so aber auch neue Aufgabenstellungen, die bisher nicht möglich waren.

• Software: SimChemistry (wenn man die Simulationen aktiv bearbeitet werden soll), für Videos ein beliebiger Browser
• Methode:
• Benötigte Geräte: PC mit Beamer, Klein-Gruppen-Arbeit mit einem PC je Gruppe
• Zeitansatz:
• Fertiges Material und weitere Infos: Alles Wichtige (Informationen und Dateien) ist auf dieser Seite zu finden. Sie finden dort Erklärungen, welche Simulationen man anwenden kann und wie man damit im Unterricht umgehen kann, Videos, gif-Animationen und die Simulationsdateien, mit denen man selber herumexperimentiert werden kann.

Arbeitsblatt zum Elektrischen Strom mit QR-Code verweist auf kleine Animationen

• Um was geht es:

• Software:
• Methode:
• Benötigte Geräte:
• Zeitansatz:
• Fertiges Material und weitere Infos:

Simulation des Rutherfordschen Streuversuches mit dem Simulations-Programm Molecular-Workbench

• Um was geht es:

• Software:
• Methode:
• Benötigte Geräte:
• Zeitansatz:
• Fertiges Material und weitere Infos:

Wiederholung Schalenmodell mit Kahoot oder Plickers

• Um was geht es:

• Software:
• Methode:
• Benötigte Geräte:
• Zeitansatz:
• Fertiges Material und weitere Infos:

Symbolschreibweise und Reaktionsgleichungen selbstständig erarbeiten

• Um was geht es:

• Software:
• Methode:
• Benötigte Geräte:
• Zeitansatz:
• Fertiges Material und weitere Infos:

Vergleich und Benzin- und Diesel-Motor und Bedeutung der Oktanzahl mit einem 3D-Zeichenprogramm

• Um was geht es:

• Software:
• Methode:
• Benötigte Geräte:
• Zeitansatz:
• Fertiges Material und weitere Infos:

Beurteilung von Internet-Quellen am Beispiel eines Vergleiches der Abgase von Diesel- und Benzin-Motoren

• Um was geht es:

• Software:
• Methode:
• Benötigte Geräte:
• Zeitansatz:
• Fertiges Material und weitere Infos:

Orbitalmodell für Doppelbindungen mit Hilfe einer interaktiven 3D-Darstellung entdecken

• Um was geht es:

• Software:
• Methode:
• Benötigte Geräte:
• Zeitansatz:
• Fertiges Material und weitere Infos:

Simulation einer Gleichgewichtsreaktion in einem Teilchesimulationsprogramm

• Um was geht es:

• Software:
• Methode:
• Benötigte Geräte:
• Zeitansatz:
• Fertiges Material und weitere Infos: