iMedia17 Chemie digital

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Bei Fragen oder Ideen, wenden Sie sich bitte per Mail (birgit@lachner-net.de) oder Twitter (@birgitlachner) an mich.

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 ist ein interaktives Teilchen-Simulationsprogramm
• 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 Seite mit Informationen und Anregungen für Lehrer, Simulationsdateien und Videos als Vorschau und Erklärung.

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:

Browser mit Internet-Zugang, Zugriff auf Wikipedia,

Textverarbeitung zum Festhalten der Informationen

• Methode: Lehrer informiert die Schüler über Wikis, dann arbeiten die Schüler selbstständig oder in Kleingruppen an Arbeitsaufträgen
• 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 Diese Seite ist leider noch nicht vollständig!!
• 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 einer 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 mit Internetzugang

Online-Tool Padlet. Als Lehrer muss man einen Account anlegen, die Schüler können es anonym mutzen, wenn man als Lehrer die Einstellungen entsprechend vorgenommen hat.

• 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: Padlet 1 und Padlet 2. 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 sieht man 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)

Browser mit Internetzugang, für Videos

• Methode: Kleingruppenarbeit am PC
• Benötigte Geräte: PC mit Beamer, Klein-Gruppen-Arbeit mit einem PC je Gruppe
• Zeitansatz: Weniger als eine Schulstunde
• Fertiges Material und weitere Infos: Alles Wichtige (Informationen und Dateien) ist auf dieser Seite zu finden. Allerdings finden Sie dort nicht nur Informationen zu dieser einen Aufgabenstellung sondern auch weitere Erklärungen, welche Simulationen man anwenden 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:

Nach der Einführung des Dalton'schen Atommodells ist der nächste Schritt das Rosinenkuchenmodell von Thomson, mit dem man zum Beispiel die Leitfähigkeit von Stoffen erklären kann. Im neuen Rheinland-Pfälzischen Lehrplan könnte das bei den Eigenschaften der Salze geschehen, zum Beispiel nach einem Experimentierzirkel. Anlässlich der Leitfähigkeit bei Salzlösungen könnte man zum Klären die Frage stellen, was eigentlich Strom ist und warum zum Beispiel Metalle den Strom leiten, viele andere Stoffe aber nicht. Dazu bekommen die Schüler ein kleines Arbeitsblatt das passende Bilder enthält und gleichzeitig QR-Codes, wie der rechts, mit dem auf Animationen passend zu dem Bild verlinkt wird.

• Software:

QR-Code Reader auf dem Smartphone/Tablet der Schüler. Die gibt es für alle Mobil-Betriebssysteme in größerer Auswahl, die meisten aber mit Werbung.

Einen QR-Code-Generator zum Erstellen von eigenen QR-Codes, wo man viele Möglichkeiten zur Auswahl hat. Wird noch genauer beschrieben!

• Methode: Lehrer-gelenktes Unterrichtsgespräch mit kurzen Gruppenarbeitsphasen.
• Benötigte Geräte:

1:1 bis 1:2 Austattung an Smartphones und Tablets.

Einen Beamer mit PC um die Animation auch gemeinsam anzuschauen (braucht man eigentlich nicht).

• Zeitansatz: eine Schulstunde
• Fertiges Material und weitere Infos:

Das Arbeitsblatt mit den Bildern und den QR-Codes sollten Sie vor der Benutzung testen. Es liegt als fertiges PDF oder zum Editeren als odt-Dokument vor.

Es ist so gedacht, dass nach einführen Worten des Lehrers die Schüler aufgefordert werden, sich daran zu erinnern, was sie bisher zum Thema Strom gelernt haben. In Klasse 5/6 in NaWi und auch teilweise schon in der Grundschule ist das Thema und daher sollten die Schüler einiges zu sagen haben.

Nach dem Austeilen des Arbeitsblattes sollen die Schüler den ersten QR-Code scannen und sich die Animation am eigenen Smartphone anschauen. Die Betrachtung der Animation am Smartphone hat den Vorteil, dass die Schüler die Animation genauer betrachten können als am Beamer. Nach kurzer Beobachtung sollte gefragt werden, ob die Schüler erkennen, was auf dem Bild zu sehen ist. Dann kann man eventuell noch einmal kurz Zeit lassen, die Animationen anzuschauen und den Auftrag geben, dass sie überlegen sollen, was Strom ist.

Im Unterrichtsgespräch sollen die Schüler ihre Beobachtungen und Erklärungen vorstellen, der Lehrer kann passende Verständnisfragen stellen, um zu testen, ob die Schüler alles richtig verstehen.

Tipp: ein häufiger Fehler beim Thema Strom ist, dass Schüler sich das Kabel wie einen Schlauch vorstellen, in den die Batterie die Elektronen, wie Wasser heineinlaufen lässt. Das muss überprüft werden und ggf. mit Gegenargumenten widerlegt werden. Vor allem, dass die Elektronen Bestandteile der Atome sind, die im Kabel enthalten sind, bzw. die das Kabel ausmachen.

Nach der Besprechung sollen die Schüler für sich selber das Wichtigste unter dem Bild auf dem Arbeitsblatt festhalten. Sie können die Bilder auch nutzen, um darin etwas zu markieren und darunter zu beschreiben. Wenn der Platz nicht ausreicht, kann das Arbeitsblatt auch zerteilt, in Heft geklebt werden, so dass mehr Platz ist. Das kann man noch einmal von ein zwei Schülern vorlesen lassen. Wichtigste Erkenntnis könnte hier sein: "(Elektrischer) Strom ist bewegte Ladung."

Das zweite Bild enthält einzelne Animationen, die man jedes für sich betrachten sollte. Dabei werden ein Leiter und ein Isolator verglichen. Nachdem die Schüler sich kurz die Animation angeschaut haben, sollte wieder besprochen werden, was zu sehen ist.

Dazu gehört, dass die Kugeln im Prinzip den Atomen entsprechen (bzw. eigentlich ja genauer Atomrümpfe ohne die Valenzelektronen, die extra gezeichnet sind).

Zuerst sollte der Unterschied zwischen den zwei Bildern von den Schüler beschrieben werden und dann kann man zurück auf das erste Bild verweisen und fragen, wie man dann erklären kann, dass ein Stoff Strom leitet bzw. ein anderer nicht.

Nach der Besprechung sollten die Schüler wiederum Notizen zu den Bildern festhalten und man fragt einige Beispiele ab.

Fazit:

Auch im Kochsalz müssen geladene Teilchen vorkommen, denn nur so kann der elektrische Strom weitergeleitet werden.

Im festen Kochsalzkristall sind diese geladenen Teilchen aber nicht beweglich (Feststoff!), so dass es nicht stromleitfähig ist.

Da die Stromleitfähigkeit in Metallen aufgrund von beweglichen Elektronen stattfindet (aus NaWi/Grundschule bekannt!), muss dies beim Kochsalz einen anderen Grund geben. Es muss andere geladene Teilchen geben.

Atome sind keine kompakten Kugeln, die unzerstörbar sind. Die alte Atomvorstellung reicht nicht mehr aus, dies zu erklären! Daher muss das Atommodell erweitert werden.

Im Zusammenhang mit den Bildern bleiben hoffentlich die Animationen in Erinnerung, wenn der Schüler sich den Text darunter noch einmal anschaut. Notfalls kann er natürlich auch die Animationen noch einmal anschauen.

Technisches:

• Zum Erzeugen eigener QR-Codes kann man einen Online-Editor wie zum Beispiel http://www.qrcode-generator.de/ verwenden. Ausführlich vorgestellt wird in diesem Video noch der https://www.qrcode-monkey.de/, der mehr Möglichkeiten bietet. Es gibt aber auch praktische Erweiterungen bei Browsern, mit denen man zu einer gerade geöffneten Seite einen QR-Code anzeigen lassen kann. Das könnte in der Schule am Beamer-PC interessant sein, damit die Schüler
• Auf den Arbeitsblatt sind bei den QR-Codes auch Kurze Links angegeben, die Schüler, die keinen QR-Code-Reader installiert haben, das leichte Erreichen der animierten Bilder ermöglichen soll. Solche Kurzlinks können bei verschiedenen Anbietern erzeugt werden. Bekannte Anbieter sind goo.gl = Service von Google, der Codes mit zufälligen Zahlen/Buchstabenkombinationen erzeugt. Mit Anmeldung werden die Links immer erhalten bleiben und man kann Statistiken abrufen. Dazu gibt es auch die Möglichkeit gleich QR-Codes dazu zu erzeugen / bit.ly = ist ein bekannter amerikanischer Anbieter der sprechende Links anbietet. Falsche Links können nicht gelöscht oder verändert werden, wenn man den Service kostenlos nutzt. / t1p.de ist ein unabhängiger und kostenloser Service, der gleich mehrere Haupt-Domains für sprechende Links anbietet. Es können gleichzeitig auch QR-Codes erzeugt werden und es empfiehlt sich Deaktivierungslinks zu erzeugen und die Infos dazu als Textdatei herunterzuladen und zu speichern, um den Deaktivierungslink nicht zu vergessen. So kann man bei sich ändernder Adresse den alten Link löschen und neu erzeugen.

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

• Um was geht es:

Das Rutherford'sche Streu-Experiment kann ja nicht selber durchgeführt werden, aber man findet durchaus einige animierte Darstellungen, die alles genau zeigen und erklären. Die hier angebotene Simulation ist wesentlich einfacher und beschränkt sich auf die die Alpha-Teilchen und die Goldfolie. Allerdings kann die Position der Alpha-Teilchen und deren Flugrichtung verändert werden, so dass die Schüler merken, dass es schwer ist, einen Atomkern zu treffen (den sie ja noch nicht kennen).

So hat man mehr als nur ein Video, das immer das Gleiche anzeigt.

• Software:

Molecular Workbench ist ein in Java geschriebenes Autorenprogramm zur Simulation von Teilchen-Bewegungen auf Makro-Ebene bis hin zum Subatomaren Bereich . Es enthält viele fertige Simulationen, die neben den Simulationsfenstern auch Text und interaktive Elemente enthalten. Die vorgestellte Datei ist eine dieser Simulationen, die aber etwas angepasst wurde.

• Methode:

Die Simulation und ein Versuch die Beobachtungen zu erklären kann man als Großgruppen-Übung nach der Art "Aktives Plenum" gestalten. Dabei übernehmen zwei Schüler die Führung, einer als Moderator und zweiter normalerweise als Schreiber, hier aber eher als Maus-Benutzer (am besten mit Funkmaus). Wie das "Aktive Plenum" funktioniert wird vom Wort-Schöpfer Prof. Dr. Christian Spannagel in einem Video erklärt. Ein Lehrer hat die Unterrichtsmethode für seine Schüler in einem Video ebenfalls erklärt.

• Benötigte Geräte: Beamer mit PC(!), Funkmaus, OHP oder Dokumenten-Kamera
• Zeitansatz: eine Stunde ist recht knapp, wenn man den Schüler die Zeit lassen will, verschiedene Möglichkeiten und Ideen auszuprobieren.
• Fertiges Material und weitere Infos:

Ein Seite, die eigentlich dafür gedacht ist, das Schüler die Datei selber herunterladen und eigenständig mit den Simulation experimentieren, ist hier zu finden. Dort finden Sie die notwendigen Simulations-Dateien und Anleitungen, wie man die Dateien startet.

Die hier angebotene Simulation ist wesentlich einfacher und erhält nicht viele Informationen. Daher sollte man eine Skizze des richtigen Experimentes besprechen und dann die Seite starten, wo die erste Simulation zu finden ist. Es wird kurz erklärt was hier zu sehen ist, nämlich ein einzelnes Alphateilchen und die Goldfolie.

Dann sollte man noch einmal das bisherige Atommodell ansprechen und Vermutungen anstellen lassen, was bei dem Experiment zu erwarten ist, nämlich das das Alpha-Teilchen an den kompakten Atom-Kugeln hängenbleiben sollte.

Dann übernehmen die Schüler die Maus und die Simulation wird gestartet. Erstaunlicherweise fliegt das Teilchen in der Startposition durch das Gold durch, was Überraschung hervorruft. Die Schüler bzw. der Maus-Benutzer kann dann die Ausgangssituation der Simulationen verändern, indem die Position des Alphateilchens vor dem Start verändert wird. Nach bisherigen Erfahrung ist es schwer, zufällig eine Position zu finden, bei dem das Alphateilchen seine Bahn verändert.

Statt die Schüler noch lange experimentieren und suchen zu lassen, kann die zweite Seite geöffnet werden, bei dem gleich mehrere Alphateilchen vorkommen. Lässt man die Simulation nun laufen, werden einige der Alphateilchen abgelenkt bzw. auch reflektiert. Nun erhält die Klasse den Auftrag, aufgrund der Beobachtungen überlegen, wie das Atom innen wirklich aussehen muss, damit eine solche Beobachtung im Rutherford'schen Experiment möglich ist.

Dazu könnte zum Beispiel eine solche Folie auf dem OHP aufgelegt werden und Vorschläge gemacht werden, wie das Atom aussehen muss. Dazu können Schüler ihre Ideen auch, anstatt sie dem Schreiber/Moderator vorne zu erklären, selber

Nach bisheriger Erfahrung ist das nicht immer einfach. Wenn die Schüler gar keine Idee haben muss der Lehrer wieder die Führung übernehmen und die Schüler durch Fragen auf den richtigen Weg bringen. Das könnte zum Beispiel sein:

• Warum ist das bei unserem bisherigem Atommodell nicht möglich?
• Wenn die Alphateilchen durchfliegen, was darf dann nicht der Fall sein, im Atom?
• Was könnten die wenigen Alphateilchen, die abprallen, dazu bringen, das zu tun?
• Was könnte sonst noch im Atom enthalten sein?

Das sind natürlich nur Vorschläge, denn man sollte auf die Gedanken der Schüler eingehen. Anschließend könnte man die zweite Simulation abändern, nämlich die Goldfolie in der Zeichnung entfernen, also das Rechtecks, dass über dem Atommodell gezeichnet wurde und nicht mit den Alphateilchen interagiert.

Dann lässt man die Alphateilchen wieder fliegen und beobachtet was passiert. Die Schüler sollen dann beschreiben, warum Alphateilchen nach dem nun aufgedeckten Modell, gerade durchfliegen, zurückprallen bzw. abgelenkt werden.

Ich habe die Erfahrung gemacht, dass nach der Vorstellung einer Skizze des Kern-Hülle-Modells, wenn ich die Schüler das neue Modell mit eigenen Worten beschreiben lasse, von sich aus die Begriffe Kern und Hülle verwendet werden, ohne das ich sie vorgebe. Das sollte in einer Skiizze mit Beschreibung im Heft festgehalten werden.

Tipp: Ich habe bei mehreren Klassen als wichtig erwiesen, in der nächsten Stunde ein Bild wie das rechts zu zeigen und die Schüler überlegen zu lassen, wie dieses Bild mit dem neuen Atommodell zusammenhängt. Wichtig ist dabei, dass den Schülern klar wird, das die Hülle nicht wie eine Ballon-Hülle zu verstehen ist, die undurchlässig ist (was ja ein Widerspruch zum Streu-Experiment wäre) und die Bewegung der Elektronen auch 3-dimensional ist. Stattdessen stellen die bewegten Elektronen die Hülle dar bzw. den Bereich der Hülle dar.

Wiederholung Schalenmodell mit Kahoot oder Plickers

• Um was geht es:

Das Thema "Schalenmodell" ist hier wirklich nur ein Beispiel und man kann diese Idee auf quasi jedes Thema anwenden. Für den Anfangsunterricht vielleicht nicht, aber nur deshalb, weil die Schüler dann noch nicht so viel von Chemie Ahnung haben und deshalb keine eigenen, schwierigen, Aufgaben stellen können.

Bei Wiederholungen zum Abschluss eines Themas soll es natürlich möglichst motivierend zugehen und da hat sich das Online-Quiz Kahoot! bei vielen Kollegen bewährt, denn es fordert die Schüler zum Wettstreit auf, ist dynamisch und spannend und die Kommentare des Software an die Schüler sind individuell und werden als lustig empfunden. Eine ähnliche Idee verfolgt Plickers, funktioniert aber ohne Smartphones.

• Benötigte Geräte:

Wenn möglich 1:1-Ausstattung mit Smartphones/Tablets (notfalls aus in Zweier-Gruppen an einem Smartphone), alle Schüler müssen ins Internet/WLAN

Beamer mit PC und Internetzugang.

• Software:

Für die Schüler: Browser auf den Smartphones oder das Kahoot!-App installieren (gibt es für alle Betriebssysteme),

Am Beamer-PC: Browser mit Internetzugang.

• Methode: Plenum
• Zeitansatz: Im Unterricht/Zu Hause Vorbereitung der Fragen durch die Schüler (ein Schulstunde), beim Spielen (je nach Anzahl der Fragen) etwa 15 Minuten.
• Fertiges Material und weitere Infos:

Wenn die Schüler Kahoot! schon kennen, erübrigen sich viele Erklärungen.

Um als Lehrer "Kahoot!" zu nutzen sollte man es selber mal ausprobieren. Nach Anmeldung kann man nach Quizzen von anderen Lehrern suchen indem man einen passenden Suchbegriff angibt, der zum Beispiel ein übergreifendes Thema angibt. Leider sind nicht alle Beiträge wirklich gut, teilweise auch mit Fehlern. Aber man kann sich mal einen Überblick verschaffen und auch die Quizze der anderen kopieren um sie so verbessern und korrigieren zu können.

Die Grundidee ist die, dass am Beamer die Frage und vier Antworten in den Farben rot, blau, grün und gelb angezeigt werden (zusätzlich mit einem Symbol, vermutlich für Farbenblinde), von denen eine oder mehrere richtig sind. Alle anderen Geräte müssen sich zu Beginn des Quizzes anmelden, indem sie einen Code eingeben, der am Anfang angezeigt wird. Die Anmeldung ist anonym, es bedarf bei den Mitspielern keine Registrierung, der Spielername wird jedes Mal neu eingeben.

Nach dem Start des Spiels bekommt nach Anzeige der Frage jedes angemeldete Gerät vier Rechtecke in den Farben rot, blau, grün und gelb bzw. den entsprechenden Symbolen angezeigt, nicht aber die Frage und die Antworten selber. Um eine Antwort auszuwählen, wird die entsprechende Farbe angewählt. Teilnehmer, die die Frage richtig beantwortet haben, bekommen bis zu 1.000 Punkte. Man bekommt mehr Punkte, je schneller man ist und wenn man mehrere richtige Antworten hintereinander hat, können es auch mehr als 100 Punkte sein.

Zwischen jeder Frage wird auf dem führenden Gerät mit dem Beamer eine Rangliste der fünf Spieler mit den meisten Punkten angezeigt.

Man kann als Einzelperson ein Quiz auch testen, indem man sich als Teilnehmer, zusätzlich zum PC (=dem führenden Gerät) mit dem Smartphone dort anmeldet. Das Testen möglich, wenn man sich ein Spiel als Lehrer anschaut.

Startseite für Schüler: kahoot.it - Startseite für Lehrer: getkahoot.com

Um meine Quizze zu finden suchen sie zum Beispiel nach dem Begriff "Schalenmodell" und klicken dann meinen Namen an. Dort finden sie die von mir selber erstellen Quizze und auch die von anderen kopierten (die nicht immer ganz fehlerfrei sind!).

Ein Anleitungsvideo zeigt, wie es alles geht:

Die Kahoot!-Alternative Plickers funktioniert ohne Smartphones bei den Schülern, nur der Lehrer benötigt eines. Die Schüler erhalten zum Beantworten eine eigene Antwort-Karte, die sie je nach Antwort (a,b,c,d) jeweils auf eine bestimmte Art und Weise hochhalten müssen. Der Lehrer scannt den Klassenraum und erfasst dabei die Bilder und die Antworten der Schüler anonym. Hier ein Blog-Artikel zum Einsatz von Plickers. Im Vergleich zu Kahoot! ist Plickers nicht so spannend und Aufregend für Schüler.

Symbolschreibweise und Reaktionsgleichungen selbstständig erarbeiten

• Um was geht es:

Das Erlernen der Symbolschreibweise ist ein sehr theoretischer Lernbereich, der dem einen Schüler leicht, dem anderen dagegen schwer fällt. Während zum Beispiel das "Teilchenmodell" ein Thema ist, dass man unbedingt im Plenum mit den Schülern diskutieren muss, weil leicht Fehlvorstellungen entstehen können, die erhebliche negative Nachwirkungen haben, geht es beim Erlernen der Symbolschreibweise und dem Aufschreiben/Ausgleichen von Reaktionsgleichungen eher darum zu verstehen, was das alles bedeutet und wie man es macht. Da gibt es auch nichts zu interpretieren und falsch zu verstehen, denn es ist alles klar definiert und kann eindeutig von der Reaktion der Teilchen auf die Symbolschreibweise übertragen werden.

Um speziell den langsameren Schüler die Möglichkeit zu geben, alles in ihrer Geschwindigkeit zu lernen, ist ein Art Lernzirkel oder schriftliche Anweisungen durchaus möglich. In digitaler Form können die Theorie-Informationen dann aber angereichert werden, um Erklär-Videos, interaktive Quizze und weitere Medien.

Bei Anleitungen auf Papier würde man sich sicherlich etwas einschränken, was die Menge an Übungen betrifft. Digital ist dagegen ausreichend Platz vorhanden und eine Übung oder gar ein Video mehr ist daher kein Problem!

Gerade Anleitungsvideos können mehr als schriftliche Erläuterungen, denn sie bieten die Möglichkeit beim Aufstellen von Reaktionsgleichungen den Prozeß des Ausgleichens richtig darzustellen und nicht nur die Endlösung zu zeigen. Ein Video kann sich der Schüler auch beliebig oft anhören, wenn er es beim ersten Mal nicht verstanden hat. Ebenso ist eine Unterbrechung möglich, dass in der Schule beim "Live-Unterricht vermutlich nicht so erwünscht wäre".

Die interaktiven Übungen

• Software: Browser mit Internetzugang
• Methode: Einzelarbeit oder Zweiergruppe
• Benötigte Geräte: 1:1 bzw. 1:2 Ausstattung mit PC oder Tablet (Smartphone eher zu klein!)
• Zeitansatz: Zwei Schulstunden + Hausaufgaben nur für die Reaktionsgleichungen, für beide Themen entsprechend mehr.
• Fertiges Material und weitere Infos:

Die ursprünglichen Seiten sind diese hier: Symbolschreibweise - Systematische Benennung von Verbindungen und Symbolschreibweise zum Beschreiben von Reaktionen

Wiki-Seiten bieten den Vorteil, dass sie leicht angepasst werden können. So hatte ich für den neuen Lehrplan, einige Themen vorgezogen und daher waren die Voraussetzungen etwas anders. Also habe ich die Seite für das Aufstellen der Reaktionsgleichungen ein wenig angepasst. Hier die geänderte Variante. Dies habe ich im Zusammenhang mit dem Thema "Heizen und Antreiben" durchgeführt. Die Einführung der Symbolschreibweise wurde schon früher, bereits beim ersten Thema, durchgeführt. [Frau_Lachner/Einstieg_in_die_Chemie#Chemische_Reaktionen_verschieden_darstellen|Hier]] finden Sie (bei der letzten Überschrift auf der Seite) einige interaktive Übungen zum Verstehen der Symbolschreibweise im Zusammenhang mit den Begriffe Atom, Molekül, Verbindung, Element.

Tipp: Meiner Erfahrung nach macht die Arbeit mit den interaktiven Übungen den Schülern Spaß. Nicht nur die Theorie sondern auch in der Praxis ist es den Schüler angenehmer, vom Computer gesagt zu bekommen, dass sie etwas falsch gemacht haben. Ohne Konsequenzen können sie eine Übung auch noch einmal wiederholen, bis sie mit dem Ergebnis zufrieden sind. Dies geschieht also meist recht schnell aber damit etwas mehr hängenbleibt, sollten die Schüler unbedingt etwas festhalten. In den ursprünglichen Seiten wird am Anfang gleich den Schülern mitgeteilt, was sie aufschreiben sollen und wie sie dies mit Farben verbessern können. Selbst wenn man die Notizen nicht bewerten will, sollten aber mindestens die Regeln mi jeweils einem Beispiel im Heft festgehalten werden. Alleine das Aufschreiben bewirkt ja üblicherweise, dass man sich die Theorie besser merken kann.

Falls Sie Interesse haben, könnten Sie die vorhandenen Seite hier auf dem Wiki für sich selber neu zusammenstellen und zum Beispiel auch die Regeln nach eigenem Wunsch formulieren. Sprechen Sie mich an, damit ich helfen kann.

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

• Um was geht es:
  

Im Rahmen des Themas "Alkane", das man in der Oberstufe sicher auch mal wiederholt, kann man etwas mehr auf einzelne Themen eingehen, wo Alkane eine Rolle spielen. Dazu gehören zum Beispiel die Unterschiede zwischen einem Benzin- und einem Dieselmotor und den sich aus dem Aufbau und der Funktionsweise ergebenden Bedingungen und den Eigenschaften der Alkan-Moleküle, die jeweils verwendbar sind. So kann man auf die Reaktivität eingehen (was wichtig für die Oktanzahl ist), die Siedetemperatur und nebenbei die Benennung von Isomeren üben.

Speziell bei der Oktanzahl spielt der Molekülbau eine wichtig Rolle und so ist es sinnvoll, wenn sich die Schüler selber ein Bild von verschiedenen, auch verzweigten, Alkanen machen können, indem sie diese am PC in einem Programm zeichnen und dann als Kalottenmodell anzeigen lassen.

Das Zeichnen und Erstellen einer Tabelle mit den Bildern und den vorgegebenen Oktanzahlen, dient dabei natürlich auch dem Festigen von Computer-Kenntnissen, ist aber hauptsächlich die Vorbereitung, um mit Hilfe der Bilder besser verstehen zu können, was die Oktanzahl bedeutet.

Die Idee für dieses Unterrichtsthema stammt aus dem Buch "Salters Chemie", alle Materialien hier wurden aber selber erstellt.

• Software:

3D-Molekül-Zeichenprogramm Avogadro, dass für alle üblichen Betriebssystem verfügbar ist

Screenshot-Programm (Windows: Snap-It!, Linux: Spectacle oder knsapshot, MacOS:?),

Textverarbeitungsprogramm

• Methode: Einzelarbeit oder in einer Zweiergruppe
• Benötigte Geräte: 1:1 bzw. 1:2 Ausstattung mit PCs
• Zeitansatz: 2 Schulstunden
• Fertiges Material und weitere Infos:

Diese Seite liefert alle Informationen für Schüler, damit sie das Programm Avogadro nutzen können, unter anderem in Form von Anleitungsvideos. Dabei sind auch Videos mit Informationen zu den Motor-Typen und dem Unterschied zwischen Diesel und Benzin dabei. Außerdem konkrete Aufgabenstellungen, was zu tun ist.

Um es noch einmal hier klar zu machen: Ziel ist, dass die Schüler eine oder zwei Seiten in einem Textverarbeitungsprogramm erstellen, indem sie zu dem Namen des Moleküls, seiner Summenformel, das Kallottenmodell als Bild einfügen und dazu die angegebene Oktanzahl ergänzen, so dass sie eine Übersicht haben, wie Molekülbau und Oktanzahl zusammenhängt.

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

• Um was geht es:

"Fake-News" sind ein ganz aktuelles Thema und die Schule ist aufgefordert, sich auch diesem Thema anzunehmen. Letztendlich geht es ja darum, dass man einer Nachricht - so sensationell sie auch ist - nicht immer gleich zu glauben und stattdessen kritisch zu betrachten. Das kann man auch bei rein fachlichen Themen ansprechen. Anlass war das Thema Treibstoffe zur Wiederholung der Alkane und Betrachtung der beiden Motor-Typen Diesel und Benziner und da passte zum Thema "Unterschiede bei den Abgasen" der ebenfalls damals aktuelle VW-Diesel-Skandal.

• Software: Browser mit Internet-Zugang
• Methode: Arbeit in Zweiergruppen
• Benötigte Geräte: 1:1 oder 1:2 Austattung mit PC/Tablets, im Notfall geht auch ein Smartphone, Internetzugang
• Zeitansatz: ein Schulstunde
• Fertiges Material und weitere Infos:

In der vorgestellten Stunde sollen sich Schüler mit Hilfe von ganz verschiedenen Internet-Seiten zu der Frage informieren, wie den der Unterschied bei den Abgasen von Diesel- und Benzin-Motor aussieht. Dazu habe ich vorab bei Google gesucht und fand Seiten von ganz unterschiedlichen Anbietern. Das Besondere war, dass die Seiten, auf denen die Suchergebnisse verwiesen, sehr unterschiedlich waren. Von sicherlich seriösen Anbietern, wie "Die Zeit" und das "Umweltbundesamt" bis hin zu Seiten mit den Namen "Windkraft-Journal" und "kein-Diesel.at", bei denen man spekulieren darf, ob sie alle Fakten neutral darlegen.

So gehörte es zur Aufgabe der Schüler, die Artikel nicht inhaltlich zu betrachten sondern auch den Verleger/Anbieter einer Webseite unter die Lupe zu nehmen. Allgemein sollte dabei das Impressum einer Seite helfen oder aber, wenn vorhanden, auch der entsprechende Wikipedia-Artikel für bekanntere Seiten.

Die Liste der Artikel und eine Arbeitsanweisung finden Sie auf dieser Seite.

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

• Um was geht es:

Das Orbitalmodell ist in der Oberstufe ein recht schwieriges Thema. Vor allem, wenn man den Schülern nicht nur einfach mitteilen will, wie Orbitale aussehen, sondern auch erklären will, woher die Theorie dazu kommt.

Dann muss man sich auch als Lehrer erst einmal in die Quantentheorie, in stehende Wellen und Wahrscheinlichkeiten einarbeiten. Glücklicherweise gibt es einige interessante Videos und Animationen, die einem da helfen können.

Die Bücher enthalten ja meist die passenden Bilder, um die Bildungsverhältnisse für Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen zu verdeutlichen. Nachteil ist, das die Bilder meist nur aus einer Richtung zu sehen sind, eine dreidimensionale Betrachtung ist nicht möglich. Da kann das Programm Jmol helfen, dass zwar auch "echte" Atomorbitale darstellen kann aber für die Darstellungen von Molekül-Orbitalen ein Set von vereinfachten Hybrid-Orbitalen anbietet, die dann auch in von allen Seiten betrachtet werden können.

Ziel war, die Besonderheit bei den identischen Bindungen von Benzol zu erklären und begann damit, dass nach der Einführung der sp²-Hybridisierung die Doppelbindungen beim Ethen genauer betrachtet wurde, um überhaupt zu verstehen, wie eine Doppelbindung im Orbitalmodell im Gegensatz zum vorher bekannten Kugelwolkenmodell erklärt.

• Software:

Jmol ist ein kostenloses und freies Java-Programm zur Darstellung von 3D-Molekülen.

Das Programm Jmol selber, dass die Darstellung übernimmt, muss nicht wirklich installiert werden, da es als Erweiterung im Wiki installiert ist. Daher benötigt man nur einen Browser mit Internetzugang. Wer selber in Jmol solche Darstellungen zeigen will, muss sich in das Scripting einarbeiten. Die Nutzung muss nicht im Wiki geschehen sondern kann auch im Jmol (ein Java-Programm) selber geschehen. Mehr Informationen dazu auf den folgenden Seiten: Allgemeines zu Jmol - Jmol-Wiki-Extension - Scripting mit Jmol

Die verwendeten Quizze werden mit einem recht einfachen Script-Code erzeugt, der aber nur in Media-Wikis funktioniert. Mehr dazu: Quiz-Extension und Quiz-Script Framework

Natürlich kann man stattdessen auch externe Quizze wie LearningApps.org oder h5p.org nutzen.

• Methode:

Die Materialien sind zum Teil sich für die Gruppenarbeit (2-4 Schüler pro Gruppe gedacht) können aber auch im Plenum genutzt werden. Dazu hat die Methode "Aktives Plenum" (siehe Simulation des Rutherfordschen Streuversuches ...) ganz gut gepasst, wo ein Schüler als Moderator und einer als Computer-Bediener den Unterricht übernehmen und der Lehrer sich zurückzieht und nur überwachend tätig ist.

• Benötigte Geräte: Entweder je Gruppe ein PC/Tablet mit Internetzugang oder PC mit Beamer und Funkmaus.
• Zeitansatz: je Thema eine Schulstunde.
• Fertiges Material und weitere Infos:

Fertige Seiten mit interaktiven 3D-Darstellungen und Zusatzmaterial: Doppelbindung beim Ethen - Bindungen beim Benzol - Hybridisierung beim Propadien.

Im Wiki gibt es zahlreiche Darstellungen, Bilder Materialien aller Art zum Orbitalmodell. Siehe Kategorie:Orbitalmodell

Da ich üblicherweise in meinem Unterricht keine großzügige PC/Tablet-Versorgung habe und Smartphones zu klein sind, wurden die Seiten nach der Methode des aktivem Plenums von den Schülern bearbeitet. Da die Schüler das bei mir gewohnt sind und es viele gute Schüler im Kurs sind, kommen viele Beiträge und die Schüler teilen ihren Mitschüler offen ihre Vorstellung, Gedanken und Ideen mit.

Nach der Einführung der Hybridisierung bei Methan haben sich die Schüler gleich, ohne weitere Vorbereitung, mit der ersten Seite Doppelbindung beim Ethen beschäftigt. Ziel war es, erklären zu können, wie beim Orbitalmodell die Bildung von Doppelbindungen beschrieben wird. Dazu wurden die interaktiven Knöpfen nacheinander genutzt und dann von einzelnen Schüler beschreiben, was neu in die Zeichnung eingeblendet wurde. Der Maus-Bediener bekam hin und auch Anweisungen, was er tun solle, damit die Schüler sich das Bild von allen Seiten anschauen konnten oder wenn ein "alter" Zustand noch einmal betrachtet werden sollte.

Damit diese Unterrichtsmethode erfolgreich ist, müssen die Schüler sich aktiv gedanklich damit auseinandersetzen können, ein auch gutes Vorwissen zu der bisherigen Bindungstheorie aufweisen und sich auch trauen, sich offen zu äußern. Wenn Sie ihren Schüler das nicht zutrauen, können auch Sie als Lehrer das Gespräch lenken und bei der Anzeige einzelner Elemente die Schüler direkt und gezielt befragen. Auch wenn die Theorie bereits vorher, zum Beispiel am Buch besprochen wurde, liefert die interaktive Darstellung sicher eine gute Hilfe, alles besser zu visualisieren.

Auf der Seite Doppelbindung beim Ethen wurden eher als Demonstration einiger interaktive Quizze ergänzt, um zu zeigen, wie man sie zur Vertiefung und Sicherung der Beobachtungen aus der interaktiven 3D-Darstellung nutzen kann. Wenn die Theorie vorher erarbeitet wurde, können die Schüler die Quizze ja auch selbstständig als Hausaufgabe bearbeiten.

Die weiteren Seiten Bindungen beim Benzol und Hybridisierung beim Propadien sind nicht mit Quizzen erweitert worden sondern sind nur die interaktiven Darstellungen

Simulation einer Gleichgewichtsreaktion in einem Teilchesimulationsprogramm

• Um was geht es:

Meist erst in der Oberstufe kommen chemische Gleichgewichte zur Sprache, zum Beispiel bei Säure-Base-Reaktionen. Viele Schüler verstehen zwar, dass eine Rückreaktion generell möglich ist, verstehen aber den Begriff "Gleichgewicht" nicht so gut und verstehen nicht, dass das das Gleichgewicht nicht stabil ist sondern dynamisch.

Es gibt einige Zeichnungen, die Situationen beschreiben, bei denen ein dynamisches Gleichgewicht entsteht (z.B. Der Apfelkrieg)

Zeigen kann das solche Gleichgewichte auch praktisch, zum Beispiel mit Legosteinen und zwei Schülern, von denen einer Steine zusammenbaut und ein anderer sie auseinander baut. Verteilt man die Steine auf dem Tisch, wird sich die Anzahl der zusammengebauten Steine bei einem bestimmten Anzahl einpendeln. Man kann das Gleichgewicht "verschieben", indem man zum Beispiel von einer Sorte Steinen mehr auf den Tisch legt.

Ohne Schüler-Einsatz kann dies mit Hilfe eine Teilchen-Simulationsprogramm dargestellt werden, das auch die Definition von Reaktionen als mögliche Interaktionen ermöglicht.

• Software: SimChemistry, ein Programm zur Simulation von Teilchenbewegungen
• Methode: Kleingruppen-Arbeit mit 2 bis 3 Schülern
• Benötigte Geräte: Je Gruppe eine PC
• Zeitansatz: 1 bis 2 Schulstunden, mit der Besprechung
• Fertiges Material und weitere Infos:

SimChemistry bietet verschiedene Arten von Interaktion zwischen Teilchen. Unter anderem können auch Reaktionen definiert werden. Um eine Gleichgewichts-Reaktion zu simulieren, braucht man z.B. eine Reaktion wie A+B <-> 2C. Wichtig für die Rückreaktion ist, dass nur Reaktionen definiert werden können, bei denen zwei Teilchen aufeinanderprallen.

Zeichnet man nun eine Menge an Teilchen A und B und lässt die Simulation laufen, dann findet beim Aufeinandertreffen je eines Teilchens A und B, mit ausreichender Geschwindigkeit, die Reaktion statt.

In SimChemistry kann man Teilchen in einem Monitor-Bereich zählen und die Zahlen auch als Punkte in Diagrammen darstellen. Man kann so sehr schön die typische Entwicklung der Teilchenanzahlen bis hin zu einem Gleichgewicht beobachten. Da die Teilchenanzahl, im Vergleich zu normalen Dimensionen sehr gering sind, wirken sich die Dynamik im Gleichgewicht sehr deutlich aus. Das muss natürlich mit den Schülern geklärt werden.

Interessanterweise kann man das Gleichgewicht in der Simulation auch beeinflussen:

• Man gibt mehr Teilchen von einer Sorte dazu oder entfernt.
• Man ändert die Temperatur. Da einzelnen Teilchen eine eigene Bildungsenthalpie besitzen und die Reaktionen damit Endo- oder Exotherm sind, kann man bei Änderung der Systemtemperatur
• Volumenänderungen können nicht wirken, da man keine Reaktionen definieren kann, wo es zu einer Volumenänderung kommt und auch eine Rückreaktion möglich ist. Eventuell kann man aber bei einer einfachen (Hin-)Reaktion zeigen, das eine Reaktion dann schneller abläuft.

Neben dem sehr eindrücklichen Einstellen des Gleichgewichts ist es vor allem die Dynamik, die wichtig für das Schülerverständnis ist. Anhand der Simulation kann man den Schülern einige Aufgaben stellen, die sie über die Beobachtungen nachdenken lassen und ihnen einen Zugang zur Bedeutung der Teilchenanzahl auf die Reaktionsgeschwindigkeit bietet. Durch die Selbstständige Bedienung von SimChemistry können Sie beliebige eigene Ideen ausprobieren.

Neben den grundsätzlichen Ideen können Schüler also auch das "Prinzip von Le Chatelier" experimentell entdecken und verstehen.

→ Download der SimChemistry-Datei

Unterrichtsvorbereitung

Hier ein paar Themen, die immer sinnvoll für den Naturwissenschaftlichen Unterricht sind - ob mit oder ohne Computer.

Mit RSS-Feeds aktuelle Themen für den Unterricht finden

Es gibt immer wieder aktuelle Nachrichten, die man gut in den Unterricht einbauen kann. Man muss sie aber finden. Dazu eigenen sich RSS-Reader, die man sich als Agenten vorstellen kann, die mir die Artikel verschiedener Webseiten in einer kurzen Zusammenfassung präsentieren und nur die zeigen, die ich mir noch nicht angeschaut habe. So verpasse ich keine der neuen Nachrichten, muss aber auch nicht alle genau durchlesen, denn ich erkenne an der Zusammenfassung, was mich interessiert und was nicht.

→ Mein Blogartikel zum Thema dazu

Wikipedia-Bilder mit Hilfe des Linzenzhinweis-Generator sicher nutzen

Will man Bilder aus Wikipedia oder der dahinterliegenden Medien-Datenbank Wikimedia-Commons nutzen, so muss man auch die Lizenz angeben, wenn es sich nicht gerade um ein Public-Domain-Bild handelt. Wie man solche Lizenzen richtig angibt, ist nicht jedem geläufig, aber da kann der Lizenz-Hinweis-Generator helfen, mit dem man Bilder aus Wikipedia und Wikimedia-Commons richtig lizenziert. Auch wenn man ein Bild von einer anderen Seite nutzen will, so kann man vom Lizenz-Hinwies-Generator "lernen", wie man solche Lizenzen richtig angibt.

→ Ausführlich wird die Benutzung des Lizenz-Hinwies-Generators in diesem Video erklärt.

→ Ergänzend, als Video: Bilder unter freier Lizenz nutzen – weit verbreitete Fehler und wie man sie vermeidet

→ Mehr Informationen zu OER (OpenEducational Ressourcen) und wie man mit den entsprechenden Lizenzen umgeht, liefert die Seite tutory.de

Wikipedia als Quelle für den Unterricht nutzen

Ich finde in Wikipedia immer viele Informationen für die Vorbereitung. Auch bei der Zusammenstellungen von "Lehrtexten" für die Oberstufe finde ich nur die wichtigen Informationen sondern auch massenweise hochwertige Bilder in Wikipedia. Nicht nur, weil die NASA als staatliche Organisation, ihre Bilder immer frei zur allgemeinen Nutzung herausgeben müssen. Manche Artikel liefern mir aber nicht nur Informationen sondern auch gleich die Aufgaben dazu. Hier ein paar Beispiele:

→ Die Seite Wie ist das alles um uns herum entstanden? dient als Wiederholung zu Beginn der Oberstufe und bringt neben vielen Wiederholungen zu den Atommodellen auch die Kernchemie und Kernreaktionen ins Spiel. Als Nicht-Physiker ist der Urknall und alle Theorie rundherum nicht unbedingt mein Spezial-Gebiet, aber dank verschiedener Wikipedia-Artikel konnte ich alles zusammensuchen und habe auch gleich die passenden Bilder gefunden, die ich im Wiki ohne viel Aufwand integrieren kann. Die Aufgaben zur Kernchemie fand ich in den entsprechenden Artikeln, die die Kernfusions-Reaktionen in den verschiedenen Phasen eines Stern beschrieben haben. Auch hier konnte ich mir viel Arbeit ersparen und habe die LaTeX-Formeln kopieren können und habe nur etwas entfernt, damit die Schüler es ergänzen können.

→ Auf der Seite Der Griff nach den Sternen - chemisch betrachtet! konnte ich das relativ aktuelle Thema der Entdeckung von Exo-Planeten wie die im Planeten-System "Trappist" einbauen, wo es schon viele Illustrationen gab. Diese Seite müsste noch mit Aufgaben ergänzt werden!

→ Auch das erst kürzlich intensiv in den Medien verarbeitete Thema rund um den die Raumsonde Rosetta konnte dank vieler Bilder, Informationen und Videos schön als Einstieg in das Thema Moleküle - Die Entstehung des Lebens verwendet werden. Diese Seite ist noch unvollständig!

Bilder/Darstellungen/Versuchsaufbauten für Chemie selber erstellen

Sicherlich braucht es etwas Erfahrung und Geduld sich Zeichnungen selber zu erstellen. Wenn man es aber kann, braucht man nicht mehr Schnippeln und Scannen, sondern kann ein Bild nach den eigenen Bedürfnissen erstellen. Dabei muss man nicht immer alles komplett neu erstellen.

Die Seiten OpenClipart.org bietet einige fertige Bilder, die man für Chemie verwenden kann und eventuell nur anpassen muss. So habe ich selber einige Bilder erstellt und zur Verfügung gestellt. Bilder von anderen Personen könnte man durch Suche nach entsprechendem Stichwort finden, wobei man immer auch den englischen Suchbegriff verwenden sollte. Bilder mit den Stichworten Chemie oder Chemistry.

Das Zusammensetzen und Verändern von Bildern ist nicht allzu schwer und man kann es als Grundfertigkeit für die Arbeit am Computer ansehen. Einige Video-Anleitungen zur Nutzung des OpenSources Programmes Inkscape sind auf dieser Seite zu finden.