Chemie


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Hier finden sich verschiedenste Sachen zum Thema Chemie und Chemieuntericht:

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Allgemein

Allgemeine Gedanken zur Chemie und zum Chemieunterricht:

Was ist Chemie?

Ja nachdem, wem man diese Frage stellt, sind vielleicht folgende Antworten möglich:
Ein Schüler:  "Chemie ist, wenn es stinkt und kracht."   
Ein "Öko":  "Chemie ist alles, was nicht natürlich ist."       
Ein Humanist: "Das Wort Chemie kommt vom griechischischen chema, welches Guss bedeutet"        
Ein Physiker: "Chemie beschäftigt sich mit der Elektronenaufnahme, Elektronenabgabe von Atomen und der Elektronenverteilung in Verbindungen"       
Ein Chemiker: "Chemie ist die Lehre von den Stoffen, deren Eigenschaften und Veränderungen"   

Dabei ist nun die Definition des Chemikers die allgemeinste Definition. In der Tat umfasst die Naturwissenschaft Chemie die Stoffkunde der einzelnen Stoffe und deren Veränderungen (Reaktionen) - sowohl in der Natur als auch in der Technik, also sowohl für die natürlichen als auch für die künstlichen Stoffe.  
 

Chemie als Schulfach

Entsprechend der Definition von Chemie beschäftigt sich auch das Schulfach Chemie mit den verschiedenen Stoffen und deren Reaktionen. Man versucht einerseits die Stoffe aufgrund ihrer Eigenschaften zu verschiedenen Stoffgruppen zusammenzufassen, also systematisch zu ordnen und andererseits das (chemische Reaktions-)Verhalten der Stoffe zu erklären und vorherzusagen.   Als naturwissenschaftliche Methode spielt das Experiment in der Chemie eine zentrale Rolle. Ausgehend von den Beobachtungen und Ergebnissen eines Versuches, versucht man diese zu deuten oder man stellt eine Theorie auf und versucht diese durch ein geeignetes Experiment zu bestätigen.  Viele Beobachtungen können durch Zuhilfenahme entsprechender Modelle erklärt werden. Im Chemieunterricht arbeitet man sehr viel mit Modellvorstellungen. Häufig begibt man sich dazu auf die Teilchenebene. Das heißt, man versucht, sich einen Stoff als eine Ansammlung kleinster Teilchen vorzustellen. Aus dem Aufbau dieser Teilchen kann man nun erklären oder vorhersagen, wie sich die einzelnen Teilchen verhalten und damit der Stoff als Menge einzelner Teilchen nun verhält bzw. reagieren wird.

Grundwissen

Im Chemieunterricht wendet man eine übersichtliche Anzahl von Theorien auf eine sehr große Anzahl von Phänomenen an. Zur korrekten und eindeutigen Beschreibung der Sachverhalte gehört auch in diesem Fach die entsprechende Fachsprache. 
Als Orientierungshilfe kann dabei eine begrenzte Anzahl von Grundwissensbegriffen dienen. Diese werden entweder "nur" in den allgemeinen Aufzeichnungen besonders hervorgehoben oder zusätzlich in ein Grundwissensheft eingetragen. Das Grundwissen enthält alle wichtigen Begriffe und Übersichtsschemata zu den einzelnen Teilbereichen.  Die Begriffe werden bei erstmaligem Gebrauch im Heft als Grundwissen gekennzeichnet und gegebenenfalls in das Grundwissensheft übernommen, sodass sich der Fachwortschatz langsam aufbaut und eine erleichtertes Wiederholen und Nachschlagen der wichtigesten Begriffe ermöglicht wird. 
Durch das Grundwissen gibt es für die Lehrer und die Schüler eine verbindliche Definition und Abgrenzung von Grundwissen und aktuellem Stoff. Zudem kann das Grundwissen als „roter Faden“ der wichtigsten Grundlagen den Weg durch die Vielzahl der damit erklärbaren Phänomene als eine Art Wegweiser begleiten. 

Vorurteile - Warum Chemie so schwer sein soll

„Chemie hab ich nie kapiert“ ist ein Satz, den man häufig zu hören bekommt, wenn man nach dem Beruf gefragt wird und „Chemielehrer“ antwortet. Eigentlich ist Chemie nicht schwerer als die anderen Hauptfächer. Warum erscheint es dann immer so kompliziert? Wie in jedem anderen Fach, muss man in Chemie auch manches lernen. Es gibt beispielsweise die Fachsprache, die man beherrschen muss. Als Erleichterung, gewissermaßen ein Vokabelheft gibt es an vielen Schulen ein Grundwissensheft. Zudem muss man die grundlegenden Modellvorstellungen lernen und verstehen und zwar so, dass man sie auch anwenden kann. Dann muss man beides „nur noch“ konsequent und überlegt anwenden. Aber nur mit guten Kenntnissen ist man in der Lage, sich exakt auszudrücken und präzise zu arbeiten. Es genügt aber nicht, nur die theoretischen Kennnisse zu haben, man muss auch immer wieder trainieren, diese auf verschiedene Aufgabenstellungen anzuwenden. Gerade für die Anwendung braucht es Übung, um die Fertigkeiten zu verbessern und schnell und zuverlässig zu einem richtigen und sinnvollen Ergebnis zu gelangen. Es verhält sich also ähnlich wie beim Erwerb von Fremdsprachenkenntnissen oder Mathematikkenntnissen. Man braucht zunächst gute und genaue Kenntnisse der Vokabeln und Grammatik, ehe man eine gute Übersetzung machen kann bzw. man muss die Symbole und Rechenvorschriften kennen, ehe man diese auf die Aufgaben anwenden kann. Eine ungefähre Kenntnis bringt auch in diesen beiden Fällen keine guten Ergebnisse. Da für eine Erweiterung der Fähigkeiten stets die alten Kenntnisse und Fertigkeiten benötigt werden, rächt sich nach einiger Zeit eine oberflächliche Kenntnis durch zu geringen häuslichen Aufwand in der Unterrichtsnachbereitung oder eine schlampige Arbeitsweise, da ohne ein stabiles Fundament kein weiterer Aufbau möglich ist.  Statt Chemie und des etwas intensiveren Mathematik- bzw. Physikunterichtes im naturwissenschaftlich-mathematischen Zweig müsste man in einem anderen Zweig schließlich für das Lernen der weiteren Fremdsprache oder des Profilfaches ebenfalls einige Zeit aufwenden und schriftliche Hausaufgaben anfertigen. Schwerer ist es für die SchülerInnen, der anderen Zweige, die ein Jahr weniger Chemieunterricht zur Vertiefung zur Verfügung haben. Der Stoff ist zwar abgespeckt, aber trotzdem noch ziemlich umfangreich, weil man in einem großen Gebäude nur die nicht-tragenden Teile entfernen kann. Mit vertretbarem Einsatz und einem quailfizierten Chemielehrer ist aber auch das von einem durchschnittlichem Schüler ohne Probleme zu schaffen. In allen Zweigen gilt somit: Wenn man bereit ist, sich auf die Welt der Chemie einzulassen, kontinuierlich etwas für der Erfolg zu tun und einen Lehrer hat, der die Konzepte und Modelle halbwegs anschaulich erklärt, dann sollte dem persönlichen Erfolg und den guten Chemienoten nichts im Wege stehen. 

Probleme des Unterrichtsfaches Chemie

1. Fachsprache:  
In der Chemie wird zur Beschreibung der Sachverhalte eine Fachsprache verwendet. Viele Begriffe müssen dazu extra gelernt werden, andere Begriffe unterscheiden sich in ihrer fachlichen Bedeutung von der umgangssprachlichen Bedeutung. In manchen Fällen kommt noch erschwerend hinzu, dass gleiche Begriffe verschieden verwendet werden. Das Wort „Element“ wird beispielsweise umgangsprachlich anders gebraucht („in seinem Element sein“) als in der Mathematik („A ist Element von“ - also Bestanteil von). In der Chemie bezeichnet Element einerseits die „Atomsorte“ im Periodensystem der Elemente, andererseits werden Stoffe als Elemente bezeichnet, wenn man sie nicht weiter trennen kann, obwohl diese Stoffe aus Teilchen bestehen, die zudem häufig ebenfalls aus mehreren Atomen einer Atomsorte aufgebaut sind. Zur Erleichterung beim Erlernen und Anwenden der entsprechenden Begrifflichkeiten versucht man im Chemieunterricht möglichst eindeutige Begriffe zu verwenden und diese eindeutig zu definieren. Eine Hilfe für die Schüler bietet hier das Grundwissenskonzept.

2. Verschiedene Ebenen:  
Sehr häufig müssen in der Chemie die Ebenen gewechselt werden. Die Betrachtungen finden meist auf der Stoffebene (also makroskopisch) statt. Für die Erklärungen begibt man sich meist auf die (submikroskopische) Teilchenebene. Der Wechsel der Ebenen sollte immer bewusst passieren. Mit zunehmender Kenntnis, findet er jedoch immer selbstverständlicher statt, sodass die Nachvollziehbarkeit darunter leidet. Man sollte deshalb bemüht sein, den Ebenenwechsel immer bewusst zu vollziehen.  Auch bei Reaktionsgleichungen werden die Ebenen häufig vermischt. Eine Wortgleichung ist eine qualitative Gleichung auf der Stoffebene, eine Formelgleichung beschreibt die Teilchenebene quantitativ. Aggregatzustände sind eigentlich eine Stoffeigenschaft, da ein Teilchen dabei mit anderen Teilchen in Wechselwirkung treten muss. Trotzdem wird auch in Formelgleichungen häufig der Aggregatzustand mit angegeben, obwohl ein Teilchen allein ja keinen bestimmten Zustand haben kann. Hier findet eine Vermischung der Ebenen statt, aber es ist eben sehr praktisch, diese Information auch mit anzugeben.

3. Fehlende Erklärungen/Ausnahmen:  
Da im Schulunterricht nicht alle chemischen Konzepte vermittelt werden können, gibt es (kurzzeitig) immer wieder Erklärungslücken. Gerade am Anfang, wenn man beginnt das Verhalten der einzelnen Stoffe/Teilchen zu erklären, müssen manche Dinge einfach akzeptiert werden, da das Verhalten mit den Kenntnissen/Konzepten/Modellen zu diesem Zeitpunkt noch nicht erklärbar ist. Viele dieser Dinge werden erst später mit erweiterten Kenntnissen wirklich verstanden, manche Konzepte sind aber für den Schulunterricht nicht vorgesehen. Gerade das Energiekonzept der Schulzeit bleibt diesbezüglich unvollständig, da lediglich die Enthalpie, nicht jedoch die Entropie berücksichtigt wird. Ein guter Lehrer wird an diesen Stellen zwar oftmals einen Ausblick geben können und auf die Unzulänglichkeiten der Modelle hinweisen, aber trotzdem ist eine geringe Verfälschung an dieser Stelle durch die didaktische Reduktion nicht auszuschließen. Manchmal verbleiben durch diese Erklärungslücken Ausnahmen von den vereinfachten Regeln, die dann gelernt werden müssen, da sie erst mit kompexeren Modellen erklärbar wären. 

4. Verschiedene Modelle:  
Häufig gibt es verschiedene Modelle. Zur Erklärung versucht man immer ein möglichst einfaches Modell zu verwenden. Nur, wenn das Reaktionsverhalten mit dem einfacheren Modell nicht mehr vollständig erklärt werden kann, greift man zum nächst komplexeren Modell. Auch dies bereitet manchmal Schwierigkeiten, da sich das Verhalten in verschiedenen Aspekten erst mit mit der Zuhilfenahme mehrer verschiedener Modelle zufriedenstellend erklären läßt. Eine genaue Kenntnis der einzelnen Modelle ist hier von Vorteil. Die Grenzen der einzelnen Modelle sollten jedoch bei der Besprechung im Unterricht ebenso mit aufgegriffen werden, wie die Tatsache, dass Modelle die Wirklichkeit immer nur vereinfacht darstellen. 

5. Ausblick - Lösungsansätze:  
Von Seiten der Schüler muss die Offenheit und Bereitschaft vorhanden sein, sich auf das Fach Chemie einzulassen, den Lernstoff genau zu lernen und die Anwendung der Kenntnisse zu üben. Gegebenenfalls muss von den SchülerInnen solange nachgefragt werden, bis alle Unklarheit im Konzept beseitigt und alles verstanden ist. Dazu muss man aber zunächst selbst über den Stoff nachdenken, da ein Lehrer nur lehren, nicht jedoch für den Schüler lernen kann. Von Seiten der Lehrer muss der Unterricht so gestaltet sein, dass die SchüerInnen jederzeit erkennen können, welche Konzepte/Modelle gerade angewendet werden. Die Begriffe der Fachsprache sollten nicht verwässert und sinnvoll eingesetzt und an geeigneten Stellen sollten immer auch die Grenzen der Konzepte/Modelle mit angesprochen werden. Ein Wechsel der Ebenen (Teilchen - Stoff) sollte immer deutlich erkennbar sein. Zur besseren Veranschaulichung ist es oft sinnvoll, auf Alltagserfahrungen zurückzugreifen, wobei auch hier beachtet werden sollte, wo die Grenzen der Erklängskraft liegen. 
Eine weiter reichende Betrachtung zum Thema Chemieunterricht und dessen Problemen durch den Kollegen Norbert Luedke findet sich auf dieser Seite

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