Lernumgebungen

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Tour de Chemie — Mol & Co

Am Beginn der Sekun­dar­stufe II rücken im Chemie­un­ter­richt theore­ti­sche und quanti­ta­tive Betrach­tungen in den Vorder­grund. Auf der anderen Seite werden die Kurse neu zusam­men­ge­setzt aus Lernenden mit sehr unter­schied­li­chen Vorkennt­nissen und Voraus­set­zungen, die gemeinsam lernen sollen. Die Tour de Chemie wurde entwi­ckelt, um vorhan­denes Vorwissen zu stärken, aber auch um indivi­du­elle Lücken zu schließen. Ziel ist es, den Lernenden einen Rahmen bereit zu stellen, in dem sie indivi­duell und mitein­ander wieder­holen, üben und ihr Wissen vertiefen können.

Die Tour de Chemie ist eine Reise über sechs Etappen und ermög­licht den Lernenden, sich selbst­ständig und in ihrem Lerntempo mit verschie­denen Themen­be­rei­chen ausein­ander zu setzen.

Entwickelt von Moritz Krause, Stephan Kienast und Ingo Eilks

⬤ Der Unterrichtsablauf aus Sicht der Lernenden

Die Tour de Chemie dauert etwa sechs bis acht Unter­richts­stunden (45 Min.). Zu Beginn erhalten die Lernenden die Inhalte zu den einzelnen Etappen. Zu jeder Etappe gibt es einen Test. Wenn die Schüler:innen glauben, dass sie die entspre­chenden Inhalte beherr­schen, melden sie sich bei der Lehrkraft zur Etappen­prü­fung. Den Test absol­vieren die Lernenden am Computer oder Tablet.

Durch das unter­schied­liche Arbeits­tempo kommen sie zu unter­schied­li­chen Zeitpunkten zur Etappen­prü­fung, so dass je nach Lerngrup­pen­größe 6–8 mobile Endge­räte ausrei­chen. Die durch­schnitt­liche Prüfungs­zeit liegt bei etwa 3–5 Minuten. Dieser erste Test besteht aus 10–12 Multiple-Choice-Aufgaben, die der Computer für jeden Lernenden neu zusam­men­stellt. Bei 80% richtiger Lösungen gilt der Test als bestanden und das Arbeits­ma­te­rial für die nächste Etappe wird ausge­hän­digt und der Ablauf beginnt von vorne. Bei mehreren Fehlern muss die Etappe wieder­holt werden. Die Lernenden bereiten sich erneut auf eine Prüfung zu dieser Etappe vor. Die Rückmel­dung der Testum­ge­bung gibt Hinweise auf Defizite. Auch dieser zweite Test geschieht am Computer, aller­dings werden dieses Mal unter­schied­liche Aufga­ben­typen benutzt. Sollte auch dieser Test nicht bestanden sein, findet nach weiterem Üben als dritte Prüfung ein Prüfungs­kol­lo­quium mit der Lehrkraft statt. Die Lehrkraft leitet das Gespräch so, dass die Etappe als bestanden gilt.

Die Lernenden arbeiten während der Unter­richts­ein­heit nicht immer mit dem gleichen Partner oder derselben Gruppe zusam­men­ar­beiten. Die Konstel­la­tion richtet sich nach dem aktuellen Bearbei­tungs­zu­stand. Wenn sich kleine Gruppen zusam­mentun und die Inhalte einer Etappe erarbeiten, sollte darauf geachtet werden, dass die Gruppen­größe von vier Schüler:innen nicht überstiegen wird.

⬤ Die inhalitlichen Ziele der einzelnen Etappen

Etappe 1 — Atome und Atommasse

  • Entwick­lung der Vorstel­lung, dass Stoffe aus kleinen Teilchen aufge­baut sind von Demokrit über John Dalton bis heute.
  • Mit Raster­tun­nel­mi­kro­skopen können die Oberflä­chen z.B. einer Goldfolie sichtbar gemacht werden. Diese zeigen einen sehr geringen Durch­messer der einzelnen Atome. Daraus resul­tiert eine sehr geringe Masse der einzelnen Atome.
  • Einfüh­rung einer neuen Maßein­heit der atomaren Massen­ein­heit mit dem Symbol „u“.

Etappe 2 — Moleküle und Molekülmasse

  • Unter­tei­lung des Stoff­be­griffs (Reinstoff mit Verbin­dung, Element und Gemisch).
  • Beschrei­bung der Bausteine eines Atoms und Erklä­rung des Begriffs Moleküls.
  • Bespiel zur Verbren­nung von Holzkohle und Erläu­te­rung des Gesetzes der Massenerhaltung.
  • Die Molekül­masse ergibt sich aus der Addition der einzelnen Atommassen.

Etappe 3 — Das Mol

  • Substanzen die im Labor häufig verwendet werden, haben eine Größen­ord­nung im Gramm­be­reich. Daraus resul­tiert eine unvor­stell­bare Zahl an Teilchen, die darin enthalten sind.
  • Einfüh­rung einer neuen physi­ka­li­schen Größe, der Stoffmenge.
  • Hinfüh­rung zur Einheit Mol anhand von Schuhen, Bierdosen und Eiern.

Etappe 4 — Die molare Masse

  • Defini­tion der molaren Masse und dazuge­hö­rige Rechenbeispiele.

Etappe 5 — Das molare Volumen

  • Gase besitzen alle das gleiche Volumen. Ein Mol eines belie­bigen Gases bei 0°C und Normal­druck nimmt immer ein Volumen von 22,4 Litern ein.
  • Das Eigen­vo­lumen hat keinen Einfluss auf das molare Volumen.

Etappe 6 — Konzentrationen

  • Einfüh­rung in das Thema Stoff­men­gen­kon­zen­tra­tionen, von Massen­pro­zenten in Käse, über Volumen­pro­zente in Wein bis zu Konzen­tra­tionen in mol/L.

Die Etappen­prü­fungen finden Sie auf einer extra für Schüler:innen ausge­legten Ansicht. Den QR-Code können Sie im Unter­richt zeigen, damit die Lernenden direkt dorthin gelangen können.

Zu den Etappenprüfungen

Downloads und Links

  • Arbeitsmaterial

Mol & Co: Etappe 1

  • Arbeitsmaterial

Mol & Co: Etappe 2

  • Arbeitsmaterial

Mol & Co: Etappe 3

  • Arbeitsmaterial

Mol & Co: Etappe 4

  • Arbeitsmaterial

Mol & Co: Etappe 5

  • Arbeitsmaterial

Mol & Co: Etappe 6

Literatur

  • Kienast, S., Krause, M., Witteck, T. & Eilks, I. (2012). Auf dem Weg zu Mol & Co mit der ‘Tour de Chemie’. Der Mathe­ma­ti­sche und Natur­wis­sen­schaft­liche Unter­richt, 65 (3), S. 155–160.