Kompetenzorientierter Chemieunterricht - GWDG
Kompetenzorientierter Chemieunterricht - GWDG
Kompetenzorientierter Chemieunterricht - GWDG
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Dr. Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen<br />
MNU Bremerhaven<br />
17. November 2009<br />
<strong>Kompetenzorientierter</strong><br />
<strong>Chemieunterricht</strong><br />
in Klasse 7/8<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ich habe nicht<br />
gesagt, dass er es<br />
kann !!<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Ich habe Willy<br />
das Pfeifen<br />
beigebracht !!!<br />
… Erfolg? …<br />
Lehren …<br />
Ich höre aber<br />
kein Pfeifen!<br />
… und Lernen<br />
Quelle unbekannt<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
2004<br />
2008<br />
2009<br />
20??<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
• Nationale Bildungsstandards Chemie<br />
• Kerncurriculum Chemie Sek I (Nds)<br />
• Schuleigenes Curriculum<br />
• <strong>Kompetenzorientierter</strong> <strong>Chemieunterricht</strong>?<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Soll ich jetzt<br />
jede Stunde<br />
Stationenarbeit<br />
machen?<br />
Ich mach‘<br />
doch nicht auf<br />
einmal einen<br />
völlig neuen<br />
Unterricht!<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Das ist doch<br />
höchstens<br />
was für<br />
Referendare!<br />
Haben wir<br />
denn sonst<br />
nichts zu tun?<br />
Umsetzung des<br />
Kerncurriculums<br />
Muss denn<br />
jeder das Rad<br />
neu erfinden?<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
„high<br />
energy“<br />
„low cost“<br />
„low<br />
quality“<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Überblick<br />
<strong>Kompetenzorientierter</strong> <strong>Chemieunterricht</strong><br />
in Klasse 7/8<br />
Das Kerncurriculum und ein kompetenzorientierter<br />
<strong>Chemieunterricht</strong><br />
Kompetenzorientierung auf drei Ebenen:<br />
Abfolge der Fachinhalte<br />
(Schüler-)Experimente<br />
Aufgabenkultur<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Dr. Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen<br />
Email: IrmerErhard@aol.com<br />
http://shelx.uni-ac.gwdg.de/~rherbst/eirmer<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
<strong>Kompetenzorientierter</strong> <strong>Chemieunterricht</strong><br />
Naturwissenschaftliche<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Ziele des Unterrichts in den<br />
naturwissenschaftlichen Fächern<br />
Kommuni-<br />
Kommunizieren<br />
Entscheidungen<br />
verstehen<br />
und<br />
treffen<br />
Wissen<br />
anwenden<br />
Scientific<br />
Literacy<br />
Schlussfolgerungen<br />
ziehen<br />
Fragen<br />
erkennen<br />
Grundbildung<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
<strong>Kompetenzorientierter</strong> <strong>Chemieunterricht</strong><br />
Kompetenzen<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Fertigkeiten<br />
Haltungen<br />
Fähigkeiten<br />
Kompe- Kompetenzen<br />
Einstellungen<br />
Kenntnisse<br />
Bereitschaften<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
<strong>Kompetenzorientierter</strong> <strong>Chemieunterricht</strong><br />
Kompetenzorientierte Kerncurricula<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Verbindliche<br />
Standards<br />
Progression der<br />
Kompetenzen<br />
Beschränkung<br />
auf wesentliche<br />
Inhalte und<br />
Themen<br />
Verbindliche<br />
Bezugspunkte<br />
zur<br />
Überprüfung<br />
Fachbezogene<br />
Formulierung<br />
Kompetenzen<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
<strong>Kompetenzorientierter</strong> <strong>Chemieunterricht</strong><br />
Kompetenzbereiche<br />
Kompetenzbereiche im Fach Chemie:<br />
Schülerinnen und Schüler mit einem Mittleren Schulabschluss müssen im Fach<br />
Chemie Kompetenzen erworben haben, die neben den Fachinhalten auch die<br />
Handlungsdimension berücksichtigen:<br />
Inhaltsdimension Handlungsdimension<br />
konzeptbezogene<br />
prozessbezogene<br />
Kompetenzen Kompetenzen<br />
Fachwissen Erkenntnisgewinnung Kommunikation Bewertung<br />
Chemische<br />
Phänomene, Begriffe,<br />
Gesetzmäßigkeiten,<br />
kennen und<br />
Basiskonzepten<br />
zuordnen<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Experimentelle und<br />
andere Untersuchungsmethoden<br />
sowie Modelle<br />
nutzen<br />
Informationen<br />
sach- und<br />
fachbezogen<br />
erschließen und<br />
austauschen<br />
Chemische<br />
Sachverhalte in<br />
verschiedenen<br />
Kontexten erkennen<br />
und bewerten<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
<strong>Kompetenzorientierter</strong> <strong>Chemieunterricht</strong><br />
Basiskonzepte<br />
Basiskonzepte für das Fach Chemie im Überblick<br />
Das Kerncurriculum hat die KMK-Bildungsstandards für das Fach<br />
Chemie übernommen.<br />
Basiskonzept<br />
1<br />
Stoffe und Teilchen<br />
Basiskonzept<br />
3<br />
Chemische<br />
Reaktion<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Basiskonzept<br />
2<br />
Struktur und<br />
Eigenschaft<br />
Basiskonzept<br />
4<br />
Energie<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
<strong>Kompetenzorientierter</strong> <strong>Chemieunterricht</strong><br />
Kompetenzmatrix<br />
3-dimensionale Kompetenzmatrix<br />
Transferieren und Verknüpfen<br />
Anwenden und Strukturieren<br />
Wiedergeben und Beschreiben<br />
Konzepte<br />
Inhaltsdimension<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Anforderungsdimension<br />
Kompetenzen<br />
Bildhaft dargestellt spannen Anforderungen<br />
und Kompetenzen eine 3-dimensionale<br />
Kompetenzmatrix auf.<br />
Prozesse<br />
Handlungsdimension<br />
Quelle:Präsentation der<br />
Lehrplanentwicklung<br />
NRW im Medienzentrum<br />
Rheinland in Düsseldorf<br />
am 31.05.2006 durch<br />
die Lehrplangruppen<br />
Alternativen:<br />
M. Tausch, L. Haas, PdN-Ch 1/52 (2002), S. 7-10<br />
U. Klinger, W. Bünder, NiU-C 94/95 (2006), S. 14-19<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
<strong>Kompetenzorientierter</strong> <strong>Chemieunterricht</strong><br />
Kompetenzorientierung auf drei Ebenen<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 1: Abfolge der Fachinhalte<br />
Kompetenzorientierung auf drei Ebenen<br />
Ebene 1<br />
• Wiederholung und<br />
• Wiederaufgreifen von Inhalten und Methoden<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 1: Abfolge der Fachinhalte<br />
Der Aufbau von<br />
1 Was wir noch wissen…<br />
2 Feuer und Flamme<br />
3 Verbrennung<br />
- eine chemische Reaktion mit Sauerstoff<br />
4 Chemische Reaktion:<br />
Stoffe – Teilchen – Energie<br />
5 Quantitative Aspekte der Chemie<br />
6 Die Gewinnung reiner Metalle<br />
Basiskonzepte<br />
Anhang<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
Kompetenzorientierung auf drei Ebenen<br />
Ebene 2<br />
… fördern und fordern in besonderem Maße auch prozessbezogene<br />
Kompetenzen Selbständigkeit<br />
… können die der Schüler fördern<br />
… brauchen Zeit und müssen auch „Umwege“ ermöglichen<br />
… bedürfen nicht immer eines ausgefeilten methodischen<br />
„Beiwerks“ (z.B. Stationenlernen …)<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Schülerexperimente<br />
• Aufgabenstellung<br />
• Planung<br />
• Austausch<br />
• Optimierung<br />
• Durchführung<br />
• Auswertung<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
Aufgabenstellung<br />
Planung<br />
(jeweils 1-2<br />
Tischgruppen<br />
á 4 SuS<br />
zusammen)<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Schülerexperimente<br />
• Experimentelles<br />
Phänomen<br />
• offene Aufgabenstellung<br />
• „Challenge“-Charakter<br />
• Was weiß ich über das<br />
Thema? Welche<br />
Methoden kenne ich?<br />
• Welches Material habe<br />
ich zur Verfügung?<br />
• Welche Sicherheitsaspekte<br />
muss ich<br />
berücksichtigen?<br />
• Was benötige ich an<br />
Informationen?<br />
• Vorversuche<br />
• „planen (selbständig)<br />
Experimente“<br />
• „formulieren<br />
Vorstellungen zu Edukten<br />
und Produkten“<br />
• „planen Überprüfungsexperimente“<br />
• „nutzen verschiedene<br />
Informationsquellen“<br />
• „recherchieren …“<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
Austausch<br />
(Plenum oder mit<br />
anderen Gruppen)<br />
Optimierung<br />
(Kleingruppe oder<br />
mit anderen<br />
Gruppen)<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Schülerexperimente<br />
• Vorstellung der Ideen<br />
• Wo sind wir nicht weiter<br />
gekommen?<br />
• Anregungen aus anderen<br />
Gruppen<br />
• evt. gestufte Hilfen durch<br />
den L<br />
• Abwägen der Anregungen<br />
aus den anderen Gruppen<br />
• Verbessern der eigenen<br />
Überlegungen oder Vorversuche<br />
• Entwickeln einer Versuchsvorschrift<br />
• ggf. Kontrolle durch den L<br />
• „kommunizieren<br />
fachsprachlich …“<br />
• „beschreiben,<br />
veranschaulichen oder<br />
erklären chemische<br />
Sachverhalte …“<br />
• „präsentieren ihre<br />
Ergebnisse als Team“<br />
• „entwickeln und<br />
vergleichen Verbesserungsvorschläge<br />
von Versuchsdurchführungen“<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
Durchführung<br />
(Tischgruppe; evt. 2er-<br />
Gruppe)<br />
Auswertung<br />
(Plenum oder mit<br />
anderen Gruppen)<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Schülerexperimente<br />
• Durchführung der<br />
Experimente<br />
• Notieren der<br />
Beobachtungen oder<br />
Messwerte<br />
• Auswertung der<br />
Experimente<br />
• Zusammentragen und<br />
Vergleichen der<br />
Ergebnisse mit anderen<br />
Gruppen<br />
• Versuchen Abweichungen<br />
zu erklären<br />
• „Fehlerdiskussion“<br />
• „führen qualitative<br />
und quantitative<br />
einfache Versuche<br />
durch und<br />
protokollieren diese“<br />
• beachten …<br />
Sicherheits…aspekte“<br />
• „werten … Ergebnisse<br />
kritisch aus“<br />
• „beschreiben<br />
Abweichungen von<br />
Messergebnissen und<br />
deuten diese“<br />
• „erkennen die<br />
Bedeutung der<br />
Protokollführung“<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
„Guter<br />
experimentell<br />
orientierter<br />
<strong>Chemieunterricht</strong><br />
war<br />
schon immer in<br />
hohem Maße<br />
kompetenzorientiert.“<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
Schülerexperiment und Kompetenzorientierung<br />
– ein (klassisches) Beispiel<br />
qualitative Variante<br />
quantitative<br />
Variante zur<br />
Bestimmung der<br />
Verhältnisformel<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Die<br />
Kupfersulfid-<br />
Synthese<br />
Aus: elemente chemie 7/8 Niedersachsen G8<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
Schülerexperiment und Kompetenzorientierung<br />
Aufgabenstellung:<br />
„Dein Erbonkel, der große Chemiefabrikant, ist gestorben. Bei<br />
der Testamentseröffnung kommt die große Überraschung! Du<br />
oder einer deiner beiden Geschwister erbt eine Fabrik zur<br />
Herstellung von Kupfersulfid. Du freust dich schon, dass du vom<br />
Erlös eine hübsche Villa auf den Bahamas erstehen kannst.<br />
Das Testament hat jedoch einen Haken: Der Onkel, der schon<br />
immer einen recht eigenen“ Humor“ hatte, hat verfügt, dass<br />
derjenige von euch die Fabrik erben soll, der beweist, dass er am<br />
meisten von Chemie versteht. Ihr müsst experimentell<br />
bestimmen, wie viel Tonnen Schwefel zur vollständigen Reaktion<br />
mit den auf dem Fabrikgelände noch lagernden 2000 t Kupfer<br />
zur Herstellung von Kupfersulfid eingekauft werden müssen.“<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
Schülerexperiment und Kompetenzorientierung<br />
Plane mit deiner Tischgruppe das Vorgehen zum Lösen dieser<br />
Aufgabe.<br />
Führt erste Vorversuche durch (Achtet auf Gefährdung durch<br />
Schwefeloxiddämpfe).<br />
Optimiert dann euer Vorgehen (dazu dürft ihr euch auch bei<br />
anderen Gruppen informieren). Verfasst eine detaillierte<br />
Experimentieranleitung, lasst sie vom Lehrer kontrollieren und<br />
führt den Versuch sorgfältig durch.<br />
Vergleicht eure Ergebnisse mit denen von anderen Gruppen<br />
und diskutiert Abweichungen.<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
Schülerexperimente und Kompetenzorientierung<br />
Planung • Welchen weiteren Stoff benötige ich?<br />
• Wie können die beiden Stoffe zur Reaktion gebracht<br />
werden?<br />
• Wie vermeide ich Gefährdungen durch entweichende<br />
Schwefeldämpfe?<br />
• Qualitative Variante<br />
• Woran erkenne ich den neuen Stoff / das vollständige<br />
Optimierphase<br />
/<br />
Durchführung<br />
Ablaufen der Reaktion?<br />
• Wie kann ich das Produkt vom Ausgangsstoff trennen?<br />
…<br />
• Welche ungefähren Massen der Ausgangsstoffe muss<br />
ich einsetzen?<br />
• Formulieren einer Experimentieranleitung …<br />
Auswertung • Welches Massenverhältnis erhalte ich?<br />
• Austausch mit anderen Gruppen: Vergleich der Werte<br />
• Welche Fehlerquellen gibt es? Wie wirken sich Fehler<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
auf das Resultat aus? …<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
Beispiel 2: Ötzi und sein Kupferbeil<br />
Schreiber,S.:, Ötzis Kupferbeil, NiU-C 72 (2002) S.14-16<br />
Wloka,K., Mit dem Kit dem Ötzi auf der Spur, PdN-ChiS 54/1 (2005) S.15-17<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Aus: elemente chemie 7/8<br />
Niedersachsen G8<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
Ötzi und sein Kupferbeil<br />
Aufgabenstellung:<br />
„Von einem durchreisenden Händler hat dein Stammeshäuptling<br />
von einem neuartigen Beil aus einem Material gehört, das viel<br />
schärfer und haltbarer ist als das der bei euch üblichen Steinbeile.<br />
Der Händler hat euch gegen gute Bezahlung sogar etwas von<br />
dem Rohstoff zur Herstellung dieses „Kupfers“ verkauft. Da du in<br />
eurem Stamm ja als Tüftler und Erfinder bekannt bist (man denke<br />
nur an die Kiste mit den runden Scheiben dran…), hat dir der<br />
Häuptling ein verlockendes, wenn auch nicht ganz ungefährliches<br />
Angebot gemacht, das du zudem beim besten Willen auch nicht<br />
ablehnen kannst: Wenn es dir gelingt, aus dem schwarzen Pulver<br />
des Händlers tatsächlich rotbraunes Kupfer herzustellen, wirst du<br />
mit Reichtum und Ehren überschüttet – bei Misserfolg jedoch hat<br />
er dir angedroht, dich an seinen Säbelzahntiger zu verfüttern!“<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
Ötzi und sein Kupferbeil<br />
Wie gehen Schüler vor?<br />
Spontaner Versuch: Erhitzen von Kupferoxid im<br />
Reagenzglas<br />
„Nachdenkphase“: Warum kann das nicht klappen?<br />
Man braucht einen Stoff, der dem Kupferoxid<br />
die Sauerstoffatome entzieht;<br />
Was könnte Ötzi zur Verfügung gehabt haben?<br />
„Qualifizierte Ausprobierphase“: Holzkohle<br />
Optimieren des Experiments<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
Weitere Beispiele:<br />
Optimale Bedingungen<br />
einer Verbrennung<br />
(Lagerfeuer mit 3 Streichhölzern)<br />
Möglichkeiten der<br />
Brandbekämpfung<br />
Sortieren von Metallen nach<br />
der Heftigkeit ihrer<br />
Reaktion mit Sauerstoff<br />
Bedingungen für Rosten<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Aus: elemente chemie 7/8 Niedersachsen G8<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
„Chemie im Kontext – Alltags-Chemie“<br />
„Noch ein Hinweis:<br />
Alle diese Versuche und Fotos habe ich in der<br />
häuslichen Küche gemacht. Das ist somit wirklich<br />
echte „Chemie im Kontext“, die jeder Schüler<br />
nachmachen kann. Früher nannte man das übrigens<br />
„Alltags-Chemie“. So ein <strong>Chemieunterricht</strong> war für<br />
einen guten Chemielehrer eigentlich auch ohne den<br />
heute ausführlich gepflegten pädagogischtheoretischen<br />
Überbau selbstverständlich…“<br />
Rüdiger Blume<br />
http://www.chemieunterricht.de/dc2/tip/02_09.htm (letzter Zugriff 26.10.09)<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 2: Schülerexperimente<br />
Kompetenzorientierung auf drei Ebenen<br />
Strukturierungsaufgaben (Mindmapping, Concept maps…)<br />
Basiskonzeptbezogene Wiederholungsaufgaben<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Ebene 3<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 3: Aufgabenkultur<br />
Strukturierungsaufgaben<br />
Aus: elemente chemie 7/8<br />
Niedersachsen G8<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 3: Aufgabenkultur<br />
Vgl. auch: Tausch,M.W., Concept Maps, PdN-ChiS 1/56 (2007), S.46-S.50<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 3: Aufgabenkultur<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 3: Aufgabenkultur<br />
Basiskonzeptbezogene Aufgaben<br />
als Wiederholungs- und Vertiefungsbeispiele<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Aus: elemente chemie 7/8<br />
Niedersachsen G8<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ebene 3: Aufgabenkultur<br />
Basiskonzeptseiten<br />
Aus Beobachtungen werden Konzept der<br />
chemischen Reaktion<br />
Fragestellungen Struktur- entwickelt, die<br />
verschiedene Eigenschafts- inhaltliche Aspekte<br />
der Basiskonzepte Konzept aufgreifen und<br />
Anregungen für eine<br />
kapitelübergreifende Bearbeitung<br />
liefern.<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Stoff-Teilchen-Konzept<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
Ernst Klett Verlag<br />
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
MNU Bremerhaven 17. November 2009<br />
http://shelx.uni-ac.gwdg.de/~rherbst/eirmer<br />
Erhard Irmer<br />
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen
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