Fachdidaktik Chemie at TU Darmstadt

Aus der Archeochemie entwickelte sich die Alchemie & Iatrochemi, darauf folgte die "exakte" & industrielle Chemie.

Archeochemie : " Kust der Gießerei"

-> Gemenge von Beobachtungen,  Fakten, Mythen und Handwerkskünsten: Farberei, Gerberei, Brauerei, Herstellung von Metellen etc.

Alchemie und Iatrochemie:

- von der Renaussance "befgügelt"

- "Chemiker" der Zeit = Doktoren der Medizin

-Paracelsus

- auf einer seite sachlich (Regeln und Vorschriften), auf der anderen Seite Okkultes, Schwindel und Betrug

Übergang zur "exakten", wissenschaftichen Chmeie:

 - Kant über Chemie: „mehr systematische Kunst als  Wissenschaft“

- Chemie wurde industriell nutzbar gemacht (Schmelzöfen etc.)

Durch den Fortschritt brauchte mann Wissenschaftler*innen und Ingenieure die sich über den Konses "was man wolle" einig sind. Die Vorbereitung auf ein leben in einer durch technik bestimmte Zivilisation beinhaltete individuelle und soziale aspekte. Man musste sich Gedanken darüber machen wie man Inhalte dieses Bereichs didaktisch gut vermittelt, für Leute die später über diesen Bereich mitentscheiden aber in einem anderen Berufsfeld tätig sind. (Auch wichtig für modernen Unterricht)

1. Stoff-Teilchen-Konzept: Die Vielfalt der Stoffe ergibt sich durch die vielfältigen Kombinationen und Anordnungen einer nur begrenzten Anzahl unterschiedlicher Atomsorten.

2. Struktur-Eigenschats-Konzept: Die Eigenschaften eines Stoffes sind unmittelbar abhängig von der Art eines Teilchens oder Teilchenverbandes.

3. Donator-Akzeptor-Konzept: Die Teilchenverbände, aber auch die atomaren Bausteine der Materie selbst können miteinander in Wechselwirkung treten („reagieren“). Teilchen oder Energie, die von einem Partner abgegeben werden, werden vom anderen Partner aufgenommen.

4. Energie-(Entropie-)Konzept: Chemische Reaktionen folgen den Prinzipien der Abnahme des Energiegehalts und der Zunahme der Entropie

5. Konzept des chemischen Gleichgewichts und der Reaktionsgeschwindigkeit: Da der Austausch von Atomen sowie von Energie prinzipiell immer möglich ist, können grundsätzlich Reaktionen in entgegengesetzte Richtungen

(Hin- und Rückreaktionen) nebeneinander ablaufen.

Die Reaktionsgeschwindigkeit ist vor allem abhängig von der Anzahl der miteinander reagierenden Atomverbände sowie von weiteren Bedingungen (Temperatur, Druck).

Konzept:

• concept (engl.): Begriff + map (engl.): Karte

• Netzwerk von Begriffen, die in Beziehung gesetzt werden.

• Die Verbindung zwischen den Begriffen wird genau beschrieben.

      Aus diesem Grund werden beschriftete Pfeile benutzt.

• Die Verbindungspfeile müssen zusammen mit der Beschriftung in die richtige Richtung zeigen.

• Die nichtlineare Struktur der Darstellung in Concept Maps korrespondiert mit der Struktur von Wissen in unserem Gehirn.

• Die eigene mentale Wissensstruktur kann in Concept Maps transformiert werden.

Effektstärke d = 0,6 (stark)

a) Schüler*innen: 

• Individuelle Prüfung von Wissensbeständen und Wissenserwerb
• Organisationshilfe beim Erwerb konzeptbezogener Kompetenzen
• Anregung fachbezogener Kommunikationskompetenz

b) Lehrpersonen:

• Strukturanalyse und -darstellung von Inhaltsbereichen (Erstellen von Expert*innen-Concept-Maps)
• Hilfe bei Lehrplanentwicklung und Unterrichtsplanung
• Evaluation des eigenen Unterrichts

• Abbildungsmerkmal: „Modelle sind stets Modelle von etwas, nämlich Abbildungen, Repräsentationen natürlicher oder künstlicher Originale, die selbst wieder Modelle sein können.“

• Verkürzungsmerkmal: „Modelle erfassen im Allgemeinen

nicht alle Attribute des durch sie repräsentieren Originals,

sondern nur solche, die den jeweiligen Modellschaffern

und/oder Modellbenutzern relevant erscheinen.“

• Subjektivierungsmerkmal: Das Modell kann, je nachdem für wen (Subjekt), wann (Zeit) und wozu (Zweck) es erschaffen

wurde, unterschiedliche Gestalt annehmen.

Modellkompetenz: die Fähigkeit, mit Modellen Erkenntnisse zu gewinnen, über Modelle zu urteilen und den Prozess der Erkenntnisgewinnung modellbezogen vollziehen und reflektieren zu können. (Auch im KC verankert)

Der Bunsenbrenner erreicht die für den Hochofenprozess benötigte Temperatur von 1600°C nicht. Statt Eisen entsteht beim Schulversuch Magnetit (magnetisch). Behauptung "Es entsteh Eisen" -> falsch

• Erkenntnisgewinnung in Chemie kommt durch Experimente und

  Modellerweiterung zustande als Konstrukt der menschlichen

  Kognition/Fantasie und durch Antwort aus der Realität.

• Darin enthalten ist die prognostische Funktion von Modellen, nämlich Voraussagen über Modellobjekte zu machen.

• Modelle dienen der Veranschaulichung von Eigenschaften der unsichtbaren Atome, wobei stets zwischen Modell und Wirklichkeit zu unterscheiden ist. In atomaren Dimensionen gelten nicht mehr makroskopische Begriffe, aber die Modelle zur Veranschaulichung erleichtern das Verständnis von Zusammenhängen.

• Lernökonomische Bedeutung: Modelle speichern eine

  Vielzahl an Informationen, die bei der Visualisierung in

  Anschauungsmodellen mit einem Blick erfasst (und durchschaut) werden können.

• In Unterrichtsgesprächen sind dann drei Begriffsebenen zu unterscheiden: Begriffe der Stoffebene (makroskopische Ebene), der Denkmodelle (bezogen auf die submikroskopische Ebene) und der Anschauungsmodelle (Symbolebene).

Wenn es vorrangig um die Zielsetzung

„Bestimmung des Sauerstoffgehaltes

der Luft“ geht, dann lautet die Antwort

JA.

1. Exp.: Ruddle und Jones verglichen die manuelle Drehung von Objekten in der realen Welt mit einer Drehung in der virtuellen Realität. Mit einem Head Mounted Display konnten mittels Cyberprops die Objekte um alle Achsen gedreht werden. Die Rotationen glichen einander, doch die virtuelle war langsamer

2. Exp.: Probanden wurden Fotos von Handen (Handinnenfläche oder Handrücken) gezeigt. Sie sollen entscheiden ob sie eine linke oder rechte Hand sehen. Ihre eigenen Hände konnte die Probanden nicht sehen. Es dauerte länger wenn das Foto der Hand nicht der Position entsprach, die die eigene Hand hatte. Kinder waren dabei langsamer als Erwachsene.

Hinsichtlich abgeleiteter elektrischer Hirnpotenziale wurden deutliche interindividuelle Unterschiede gefunden, wenn Proband*innen Aufgaben zur mentalen Rotation bearbeiteten.

Bei Personen mit hohen räumlichen Fähigkeiten: Die Aktivierung in der linken Temporal-, Parietal- und Okzipital-Region war niedriger. Hinsichtlich der rechtshemisphärischen (nicht-verbalen) Aktivierung wurden keine systematischen Unterschiede gefunden. Interpretation: Personen mit guten räumlichen Fähigkeiten nutzen in geringerem Maße eine sprachliche Codierung als Hilfestellung bei der Bearbeitung räumlicher Aufgaben.

Die Linkslateralität während der Bearbeitung mentaler Rotationen nahm bei Kindern mit steigendem Alter ab. Die Forscher*innen werten das als Hinweis auf einen Wechsel von einer analytischen zu einer holistischen Strategie.

Leistungssituationen wie Klausuren, Vorträge und Kolloquien sind oft mit mentalem Stress verbunden. Ein Teil der Student*innen und Schüler*innen baut in solchen Situationen stereotypische Denkmuster auf, die als zusätzliche Bedrohung erlebt werden. Ein Beispiel für diesen Stereotype Threat ist, wenn die eigene Gruppenmitgliedschaft („Ich bin eine Frau“) mit dem stereotypischen Konzept von Domänen („Physik und Chemie sind typische Männer-Sachen“) verknüpft wird. Dies äußert sich etwa in Form von Selbstzweifeln, denen mit selbstwertschützenden Strategien begegnet wird. Der negative Gedankengang, die gegensteuernden Strategien und das Monitoring ihres Wechselspiels beanspruchen die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses.