KOCHREZEPTE reichen nicht - Ideen und Vorschläge zu einer präexperimentellen Phase im Laborunterricht
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KOCHREZEPTE reichen nicht
Ideen und Vorschläge zu einer
präexperimentellen Phase im
Laborunterricht
Mag. Erich Kerzendorfer
BG und BRG St. Pölten, KPH Krems
Die SCHULE – das „Gym“
BG und BRG St. Pölten – Josefstraße
• 38 Klassen, 900 SchülerInnen
• 4 Zweige
• Sport
• Sprachen
• Realgymnasium
• Nawi - Schwerpunkt
Der Vortragende
Mag. Erich Kerzendorfer
• Lehramt CH/PH an der TU-Wien
• Seit 1985 am Gym St. Pölten
• Mitbegründer des nawi – Zweigs (1990)
• Seit 2005 Administrator (und daher leider
wenig Chemiestunden)
• Fachbereichskoordinator für PC an der KPH
in Krems
• Spezialgebiet: Computereinsatz im Chemie-
unterricht, speziell der Einsatz von Daten-
loggern im Laborunterricht
INHALT • Der nawi-Zweig am Gym St. Pölten • Der Laborunterricht und seine Probleme • Ideen für einen besseren Laborunterricht • Experimentierphasen und ihre Umsetzung • Erfahrungen und Kritik
Das Umfeld: nwRG St.Pölten
nwRG - Historische Entwicklung
1.Projektwoche 1. Projektwoche
Schulversuch- Ottenstein 1. nwRG-Labor
Linz/München
Planung Nawi-RG Reifeprüfung
(4. Klasse) (6.Klasse)
90/91 91/92 92/93 93/94 94/95 95/96 96/97 97/98 98/99 99/00
1. PH und BIUK 1. Projektwoche Konvertierung
Labor in 3. Kl. Seewinkel Schulversuch zu
Schulversuch (7. Klasse)
regulärem nawi-
Zweig
nwRG - Historische Entwicklung
1. Projektwoche IMST Projekt
Präexperimentelle
„SALZ“ - Hallstatt
Phase im Chemie- 20 Jahre nwRG
(5. Klasse)
labor
00/01 02/03 04/05 06/07 08/09 10/11 12/13 14/15
1. Meeresbiologische Überarbeitung/
2 nwRG Klassen
Projektwoche /Pula Modulare Oberstufe im
(in US und OS)
nwRG
Die Labors im nwRG
Start in der 3. Klasse
SEK 1 SEK 2
Fach/Klasse 3. 4. 5. 6. 7. 8.
CHEMIE 2 1 1
PHYSIK 2 2 1 1 1 2*
BIOLOGIE 2 1
4 4 2 2 2 2
GESAMT
* Fächerübergreifendes nawi-Praktikum (ab SJ 2014/15)
CHEMIE- Labor Sekundarstufe 1 SCHWERPUNKTE Arbeitstechniken Sicherheit Stoffeigenschaften Trennmethoden Analysen Synthesen Stoffe des Alltags Lebensmittel
UMFRAGE zum CHEMIE-Labor
Beurteile das CHEMIE-Labor in Unterstufe und Oberstufe
(Schulnotensystem, Teilnehmer 6. – 8.Klasse nwRG OS, Jänner 2014)
1,7
5
0,0
15,0
4
8,3
30,0
3
21,4
37,0
2
42,0
16,5
1
28,3
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0
OS US
UMFRAGE zum CHEMIE-Labor
Warum ist deiner Meinung nach speziell das Chemie-Labor in der Oberstufe
weniger attraktiv als in der Unterstufe?
(Angabe in %, Mehrfachnennung möglich, Teilnehmer 6. – 8.Klasse nwRG OS, Jänner 2014)
Mehr Zeit- und Leistungsdruck 9,5
Arbeitsintensive Protokolle 55
Zu wenig Möglichkeiten für eigene Ideen 38
Komplexe Aufgaben 34
Wenig motivierende Fragestellungen 24
CH-Labor ist in der OS besser 19Und in der
Oberstufe?
Höhere Anforderungen Sinkende Motivation
Schwierigkeitsgrad Elitenbildung
Mehr Theorie Leistungsschere
Protokollführung Mitläufer
Gesamtbelastung PflichtübungMotivation steigern
Problembewusstsein stärken
Eigenständigkeit entwickeln
Individualität fördern
Aber wie?
Nachhaltigkeit anstrebenExperimentierphasen
Stärker ausprägen
Ausführungsphase
Attraktiver, variabler gestalten
Rahmenbedingungen
OptimierenPRÄEXPERIMENTELLE PHASE
Stufenmodell nach Dr. Anton und Dr. Neber
Wissen
Beobachten Fragen Planen
LERNPLATTFORM
aktivieren
AUSFÜHRUNG - EXPERIMENT
Varianten Beobachtung Protokollieren Auswertung
zulassen schärfen unterstützen fördern
POSTEXPERIMENTELLE PHASE
Schlüsse Ertrag Qualität Evaluation
ziehen absichern einfordern durchführenBeispiel: BEOBACHTEN Salzgehalt von Chips Einstieg und Aufgabenstellung in Form einer Beobachtung • Messung • Einfaches Experiment • Video / Artikel • Offene Problemstellung • Eigene Überlegungen • Anregung zur Planung • Messung der Leitfähigkeit • Fällung von Chlorid mit Ag+ • Konzentrationselement
Beispiel: BEOBACHTEN Salzgehalt von Chips Beispiele für Einstiegsexperimente Versuch 1: Messung der elektrischen Leitfähigkeit eins Chips – Extrakts Versuch 2: Fällung von Silberchlorid aus einer NaCl – Lösung Optionaler Einsatz von Kaliumchromat als Indikator Versuch 3: Messung der Potentialänderung während der Fällung (alternativ mit einem Redoxsensor oder einer Konzentrationszelle Durchführung mit einem Datenlogger (LabQuest) von Vernier
AKTIVIEREN von VORWISSEN • Beschreibung und Erklärung der Beobachtungen • Formulieren von Fragestellungen • Aufstellen von Vermutungen / Hypothesen • Arbeitsblätter mit gezielten Fragestellungen / Aufgaben • Animationen und Simulationen zum Thema • Online Ressourcen und Lernplattformen • Zeitliche Befristung der Ausarbeitung • Abgabe / Hochladen der Ergebnisse • Überblick Wissensstand der Arbeitsgruppen • Eingriff und Hilfestellung durch die Lehrperson
Werkzeuge zur Aktivierung
Animationen und Lernprogramme
• www.chemie-interaktiv.net
Simulationen und Virtuelle Labors
• http://chemcollective.org/home
• http://www.yenka.com/science/
Informationsplattformen
• http://www.chemgapedia.de
• http://www.ck12.org/teacher/FRAGEN
• Bewusst unterdeterminierte Aufgaben
• Motivierende Kontexte
Vorgabe
• Vorwissen elaborieren und strukturieren
• Konkretisierung der Aufgabenstellung
Prozess • Gut geplante Untersuchungen
• Epistemische, auf Wissensgewinn gerichtete Fragen
• Vermutung – Vorhersage – Hypothese darauf
Fragen basierende VersuchsplanungPLANEN
Beobachtung
Aktivierung
Hypothese
Zeitliche Apparative
Machbarkeit
Ressourcen Ressourcen
Konzept
LehrerIn Vorschrift
ExperimentKRITERIEN Durchführbarkeit Der Plan lässt sich unter Bedingungen des Schullabors im vorgegebenen Zeitrahmen durchführen Die Schritte der erarbeiteten Versuchsvorschrift sind so eindeutig, dass sie sich 1:1 realisieren lassen Vollständigkeit Alle notwendigen Schritte sind im Plan enthalten Entscheidbarkeit Die vorläufige Antwort lässt sich durch Ausführung des Versuchsplans eindeutig verifizieren Korrektheit Der Plan ist fachlich, d.h. chemisch korrekt und stimmig Komplexität, alternative Ansätze Zusätzlich positiv zu werten ist, wenn alternative Bedingungen realisiert und verglichen werden.
Weg 1: Leitfähigkeitsmessung
Weg 2: Fällungstitration nach Mohr
Weg 3: Potentiometrische Titration
Bezug zum Kompetenzmodell
Chemische Reaktionen
Anforderungsdimension
Aufbauprinzipien der
Rohstoffquellen
Anforderungsniveau III
Materie
Stoffe
Anforderungsniveau II
Anforderungsniveau I
Wissen organisieren: Aneignen,
Darstellen und Kommunizieren Inhaltliche
Wissen aktivieren Dimension
Erkenntnisse gewinnen: Fragen,
Untersuchen, Interpretieren
Beobachten / Fragen / Planen
Schlüsse ziehen:
Bewerten, Entscheiden, Handeln Handlungsdimension
Experiment / Auswertung / ProtokollErfahrungen und Kritik
• Akzeptanz kann am Beginn gering sein
• Experiment/Beobachtung am Beginn muss gut gewählt werden
• Aktivierungsphase darf nicht zu zeitaufwendig sein
• Einen Teil der Aktivierung vorzuverlegen kann sehr viel bringen
• Gute Fragestellungen und das Entwickeln von Hypothesen
brauchen oft Anleitung / Unterstützung
• Nicht alle SchülerInnen sprechen gleich auf dieses Modell an
• Straffer Zeit- und Ablaufplan erforderlich
• Nur Probleme mit mehreren Lösungsansätzen sind geeignet
• Hilfestellung durch die Lehrperson muss gut „dosiert“ werdenVorschau Workshop
Spezielle Beispiele
• Le Chatelier mit Fe(SCN)3
• Salzgehalt von Knabbergebäck (oder ev.
streusalzbelastetem Schnee)
• Bestimmung der Säurestärke
• Untersuchung von Redoxpotentialen (Metalle
als Spannungslieferanten)Sie können auch lesen
