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Leibniz-Institut für Pädagogik der
Naturwissenschaften
und 14 beteiligte Bundesländer
Bergische Universität Wuppertal
Chemie im Kontext
Eine innovative Konzeption für den Chemieunterricht
Gliederung
1. Theoretisches zum Unterrichtskonzept„Chemie im Kontext“
2. Von der Theorie zur PraxisEinführung von CHiK in die Schule
3. Ergebnisse des Einsatzes von CHiK4. Diskussion
nach Hoffmann et al. (1998), Köller et al. (2001), Seidel et al. (i.D.)
Ergebnisse empirischer Untersuchungen
- Das Interesse an Chemie und chemischen Phänomenen ist vor Beginn des Unterrichts groß, sinkt aber mit der Dauer des schulischen Chemieunterrichts.
- PISA und TIMSS: Die in der Schule erworbenen naturwissenschaftlichen Kenntnisse sind defizitär, insbesondere bezüglich des Transfers auf alltägliche Situationen.
PISA: Scientific Literacy
“Naturwissenschaftliche Grundbildung (Scientific Literacy)ist die Fähigkeit,
- naturwissenschaftliche Fragen zu erkennen- naturwissenschaftliches Wissen anzuwenden, - aus Belegen Schlussfolgerungen zu ziehen,
um Entscheidungen zu verstehen und zu treffen, welche die natürliche Welt und die durch menschliches Handelnan ihr vorgenommenen Veränderungen betreffen.”
OECD, 1999
Bildungsstandards und EPAs: Kompetenzen
Weinert beschreibt Kompetenzen als„bei Individuen verfügbare oder von ihnen erlernbarekognitive Fähigkeiten und Fertigkeiten, bestimmte Probleme zu lösen, sowie die damit verbundenen motivationalen, volitionalen und sozialen Bereitschaften und Fähigkeiten, die Problemlösungen in variablen Situationen erfolgreich und verantwortungsvoll nutzen zu können.“
Bildungsstandards und EPAs: Kompetenzen
Chem. Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen und bewerten
Bewertung
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Kommunikation
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle nutzen
Erkenntnisgewinnung
Chem. Phänomene, Begriffe, Gesetzmäßigkeiten kennen und Konzepten zuordnen
Fachwissen
Kompetenzbereiche im Fach Chemie
Bildungsstandards und EPAs: Kompetenzen
Reflexion(über die Bezüge der Chemie reflektieren)
Bewertung
Kommunikation(in Chemie und über Chemie kommunizieren)
Kommunikation
Fachmethoden(Erkenntnismethoden der Chemie nutzen)
Erkenntnisgewinnung
Fachkenntnisse (Chemisches Wissen anwenden)
Fachwissen
EPABildungsstandards S I
Theoretische Grundlagen
- Situiertes Lernen: Authentische, relevante und komplexe Ausgangsprobleme
- Berücksichtigung multipler Perspektiven- Unterstützung von Kompetenz- und
Autonomieempfinden - Artikulation und Reflexion - Lernen im sozialen Austausch
nach Mandl et al. (1997), Prenzel et al. (1998) u.a.
Chemie im Kontext
Kontext-orientierung
Vernetzung zuBasiskonzepten
Unterrichts-gestaltung
Chemie im Kontext
Kontext-orientierung
Vernetzung zuBasiskonzepten
Unterrichts-gestaltung
Kontextorientierung
Kontexte sind in dieser Unterrichtskonzeption Frage-und Problemstellungen mit folgenden Merkmalen:- Alltagsbezug- Komplexität
Ziel der Verwendung von Kontexten:- Sinnhaftigkeit der Beschäftigung mit Chemie- Bedeutung der Chemie bei fächerübergreifenden
Themen
Beispiele für Kontexte
Sekundarstufe I:- Der Vorkoster in Not...- Erwünschte Verbrennungen, unerwünschte FolgenSekundarstufe II:- Kohlenstoffdioxid und das Klima- Mit dem Wasserstoffauto in die Zukunft? - Ein Mund voll Chemie- Kunststoffe nach Maß
Chemie im Kontext
Kontext-orientierung
Vernetzung zuBasiskonzepten
Unterrichts-gestaltung
Chemie im Kontext
Kontext-orientierung
Vernetzung zuBasiskonzepten
Unterrichts-gestaltung
Chemische Basiskonzepte
Basiskonzepte sind die chemischen Prinzipien, die inden Kontexten sichtbar werden, aber auch über siehinaus Gültigkeit haben.
Basiskonzepte bilden die Grundlage für- die Erklärung chemischer Prozesse - ein Verständnis der Wissenschaft Chemie- eine vertikale und horizontale Verknüpfung
Chemische Basiskonzepte
- Stoff – Teilchen
- Struktur – Eigenschaft
- Donator – Akzeptor
- Energie und Entropie
- Chemisches Gleichgewicht
Chemie im Kontext
Kontext-orientierung
Vernetzung zuBasiskonzepten
Unterrichts-gestaltung
Chemie im Kontext
Kontext-orientierung
Vernetzung zuBasiskonzepten
Unterrichts-gestaltung
Neugier- und PlanungsphaseStrukturierung durch Schülerfragen und Arbeitsplanung
Erarbeitungsphasemöglichst eigenständige und selbst organisierte Arbeit
Vernetzungs- und VertiefungsphaseVertiefung chemischer Inhalte, Aufbau der Basiskonzepte
BegegnungsphaseEinstieg, Motivation, Schülerfragen, Anknüpfen
Unterrichtsgestaltung
Neugier- und PlanungsphaseWelche Bestandteile enthält ein Computer?
ErarbeitungsphaseVersuche und Recherche zur Entsorgung der Bestandteile
Vernetzungs- und VertiefungsphaseKunststoffrecycling, neue Wege des Computerbaus
Begegnungsphase„Sondermüll am Schreibtisch“?
Beispiel Computerrecycling
Kontext: Computer-Recycling
Fachkenntnisse: Nernstsche Gleichung Löslichkeitsprodukt,
Joule –Thomson Spannungsreihe Elektrolyse Kupfergewinnung
Basiskonzepte: Chemisches Donator- Struktur-
Gleichgewicht Akzeptor Eigenschaft
Vom situiertem Lernen zum systematischen Konzeptverständnis
Basiskonzept: Donator-Akzeptor-Konzept (Redox)
Fachkenntnisse: Elektronenübertragung HalbzelleAnode/Kathode Spannungsreihe ...
Kontexte: Rost Computer-Recycling Mund Brennstoffzelle Rohstoffe ...
Vom situiertem Lernen zum systematischen Konzeptverständnis
Kontext
Planen von Untersuchungen zurBeantwortung der
Fragen
Durchführen der Untersuchungen,
Diskussion und Protokoll
Auswertung, Absicherung,Darstellen, Kommunizieren
und Aushandeln der Ergebnisse
Bewerten und Einordnen
(Parchmann et al., 2006)
Formulieren von Fragen
Informationen Überprüfen der Hypothesen anhand der
Ergebnisse
Abstrahieren zu strukturierenden Basiskonzepten
Identifizieren von Fragen und Hypothesen, die chemisch untersucht werden können
Anwenden von Vorkenntnissen
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Kontexte und Kompetenzbereiche
Leibniz-Institut für Pädagogik der
Naturwissenschaften
und 14 beteiligte Bundesländer
Bergische Universität Wuppertal
Chemie im Kontext
Von der Theorie zur Praxis
Implementationsansatz
KonzeptionelleGrundlagen
Lern-gemeinschaften
Reflexion undEvaluation
Umsetzung derKonzeption
UnterrichtlicheErprobung
- Lerngemeinschaften (Forschung und Praxis)- Prozessorientierung
Anregung und Unterstützung
Materialien
Diagnostikinstrumente
Struktur-EigenschaftenStruktur-Eigenschaften
NN
NN
H
O H
O H
O H
O
NN
NN
O
H O
H O
H O
H
O C
N R
N- C
O
O+ R
H
OH
OC
NR
NC
OR
OH
O
HVan der Waals
?
Rahmen und exemplarische
Einheiten
Evaluation
Implementationsansatz
Die Arbeit im Set(Lerngemeinschaft)
- Regelmäßige Treffen- konstante, schulübergreifende Gruppen- min. 2 Kollegen einer Schule- Begleitung durch einen Wissenschaftler der
Projektgruppe und einen Koordinator- 2-3 Jahre- Es konnten vorhandene Materialien übernommen /
verändert oder neue erstellt werden- Unterricht nach CHiK hat Vorrang vor Material- oder
Methodenerprobung- nach 1-2 Jahren z.T. Ausgründung von „Tochtersets“
Wissenschaftliche Begleitung
Koordinator
2002/03
(12)
teilnehmende Ländergelb eingefärbt
2003/04
(21)
Implementationsansatz
Schulische Realisierung und empirische Begleitung
Evaluation der Implementationsstrategie und der
Unterrichtskonzeption- Verändert sich die Qualität des Lehrens und Lernens? - Verändert sich die Lernkultur an den beteiligten Schulen? - Wird die Konzeption über die ursprünglich am Projekt beteiligten
Schulen hinaus verbreitet? - Wie gelingt die Zusammenarbeit von Forschung und Praxis, in
Hinblick auf eine erfolgreiche Implementation?
Fördernde und hemmende Implementationsbedingungen
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Bergische Universität Wuppertal
Chemie im Kontext
Ergebnisse des Einsatzes
Erfahrungen aus der Set-Arbeit
- Die Kooperationsqualität in den Sets wird durchgehend sehr positiv beurteilt.
- Die Intensität und Qualität der Setkooperation hängt entscheidend mit der Veränderung des Unterrichts (Methodenvielfalt, Selbststeuerung) zusammen (Lehrerebene und Schülerebene).
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40
50
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SB/Koord Lehrkräfte
Kontext
Methoden
Basiskonzepte
Schüler-orientierungSonstiges
ganzes Konzept
spez. UE
(Interviewstudie mit 37 ChiK-Lehrern und 18 Betreuern, A. Baer et al.)
Erfahrungen aus der Set-Arbeit
2,842,92
2,74
2,76
2,62,52
2,67 2,72
2,84
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3
MotivationSchülerzentr.Zeitverschwendung
t 1 t 2 t 4
(Fragebogenstudie)
Unterrichtsbeschreibung durch die Schüler/-innen
3,33
2,67
3,07
2,14
2,51
2,92
3,25
2,98
3,08
Klasse 1Klasse 2Klasse 3
t 1 t 2 t 41
2
3
4
(Fragebogen, C. Gräsel et al.; Interviews, P. Nentwig)
Gründe:
• Person des Lehrers / der Lehrerin
• Instruktionsqualität („roter Faden“)
Entwicklung der Motivation bei Schülerinnen und Schülern
Vielfalt an Unterrichtsmethoden
**
Partizipation der Schüler
**
Lehrersteuerung im Unterricht
** = p < .01 ; * p <.05
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
vor ChiKnach einem Jahr ChiK
Welche Veränderungen werden von Lehrkräften berichtet?
Leibniz-Institut für Pädagogik der
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und 14 beteiligte Bundesländer
Bergische Universität Wuppertal
Fragen?Anregungen!