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Technische Universität München
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Experimentieren und Modellieren im Chemieunterricht

Junior-Fellowship des Kolleg Didaktik:digital der Joachim Herz Stiftung

Die Digitalisierung in Form von Internet, Smartphone und Tablet hat mittlerweile nahezu alle Lebensbereiche und auch die Schulen erreicht. Der Grundstein für das Arbeiten mit diesen Medien und deren sinnvollen Einsatz im Unterricht sollte daher bereits in der Lehramtsausbildung erfolgen. Gemäß der repräsentativen Allensbach-Studie 2013 der Deutschen Telekom Stiftung setzen zwar ca. 90 % der befragten Lehrkräfte digitale Medien zur Unterrichtsgestaltung ein, dennoch wird das große Potential der digitalen Medien insbesondere auch im naturwissenschaftlichen Unterricht noch nicht hinreichend ausgeschöpft, weil das aktive Arbeiten mit den digitalen Medien im Rahmen einer konstruktivistisch orientierten Unterrichtsgestaltung einen viel zu geringeren Stellenwert einnimmt. Die Chemie gilt als schwieriges, abstraktes und theorielastiges Fach. Das Erstellen von Lernvideos mit Hilfe des Tablets bietet die Möglichkeit, das aktive und eigenständige Arbeiten der Lernenden zu fördern. Da das Unterrichten mit dem Tablet jedoch ein sehr neuer Trend ist, gibt es bisher nur wenige gut ausgearbeitete Konzepte für die Lehrerbildung im Allgemeinen und die Chemiedidaktik im Besonderen.

Im Rahmen des Kolleg Didaktik:digital der Joachim Herz Stiftung (Junior-Fellowship) wird untersucht, wie ein sinnvoller Einsatz digitaler Medien im naturwissenschaftlichen Unterricht, hier in der Chemiedidaktik, aussehen kann. Darum wurde ein Lehrkonzept für das berufliche Lehramt Chemie entwickelt, das erstmals im WS 2016/2017 erprobt wurde. Im Rahmen der Lehrveranstaltung „Experimentieren und Modellieren im Chemieunterricht: Der Zusammenhang von Stoff- und Teilchenebene“ erhalten die Studierenden daher die Möglichkeit, eigenständig und praxisbezogen, Experimente zu verschiedensten Themengebieten der Chemie mit Lehrplanbezug durchzuführen (Stoffebene) und dazu passende Modelle zu entwickeln und selbst zu bauen (Abläufe auf submikroskopischer Ebene).  Die Weiterentwicklung des Seminars besteht darin, diese Verknüpfung der Stoff- und Teilchenebene durch das Erstellen eines Podcasts, mittels geeigneter Apps (z.B. Audacity, iMovie, GarageBand), zu generieren. In diesem sollen dann sowohl die Abläufe auf der Stoffebene (Experiment), als auch auf der Teilchenebene (Modell) ersichtlich sowie deren Zusammenhang herausgestellt werden. Zudem wird der Umgang mit der Software ChemSketch geschult, mit der Strukturmodelle (auch in 3 D) gezeichnet und dargestellt werden können. Materialien und Übungen werden in diesem Seminar über die e-learning Plattform „moodle“ bereitgestellt. Dieses Web-Angebot erweitert den bisherigen Präsenzkurs zu einem Blended-Learning-Szenario, das insbesondere berufstätige und Teilzeitstudierende begünstigt.

Ein besonderer Fokus des Seminars liegt auf der Praxisorientierung für den späteren Schulalltag der Studierenden. Für diesen müssen Modelle schnell herzustellen, preiswert, und unterrichtsfreundlich (gute Optik, gut handhabbar und robust) sein. Diese Prämissen werden aufgegriffen, indem den Studierenden zu Beginn des Seminars der Bau von Model-len mit Holz-, Styropor-, Plastik- bzw. Zellstoffkugeln, mit Maischips, mit Draht (Moletomics-Technik), mit Teppichfliesen und mit Magneten vorgestellt wird. Diese Materialien erfüllen die genannten Kriterien. Die entstandenen Modelle sowie die Podcasts können anschließend in anderen (insbesondere schulpraktischen) Seminaren und auch nach dem Studium im Unterricht eingesetzt werden (gleiches gilt für die Software ChemSketch). Auf diese Weise wird die Nachhaltigkeit des beantragten Lehrvorhabens gewährleistet.

Ausgewählte Publikationen zum Projekt:
Fleischer, T. & Nerdel, C. (2017). Lernvideos in der Chemiedidaktik – der Zusammenhang von Stoff- und Teilchenebene. In J. Meßinger-Koppelt, S. Schanze & Jorge Groß (Hrsg.), Lernprozesse mit digitalen Werkzeugen unterstützen - Perspektiven aus der Didaktik naturwissenschaftlicher Fächer (S. 207 - 219). Hamburg: Joachim Herz Stiftung Verlag.

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