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Labor-Instruktionsvideos

 

Beschreibung

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Die aktualisierte Werkstatt steht hier zur Verfügung: TeXercises.com. Und hier gehts zur Essenz des Impulsworkshops, der im Juni 2024 zum Projekt stattfand (inkl. Link zur Videoaufzeichnung).

Beschreibung

Die Einführung der verschiedenen, für den Chemieunterricht sehr zentralen Trennmethoden, erfolgt meist sehr früh, fast immer im ersten Jahr, meist sogar im ersten Semester des Chemieunterrichts. Es gibt wohl kaum einen Chemie-Lehrplan, in welchem dieses Thema nicht eine sehr prominente Rolle spielen würde, daher ist es von allgemeinem Interesse. Die Implementierung dieser Methoden in den Labor-Unterricht der Chemie bietet die Möglichkeit, diese Trennmethoden selbst zu erlernen (Haptik), Resultate und Messdaten aufzunehmen und diese dann im Normalunterricht mit der Theorie zu verknüpfen.

Bisher wurden alle Resultate, auch Messdaten jeweils von Hand, z.B. mittels grafischer Diagramme ausgewertet. Gerade die Möglichkeiten, diese Messdaten digital zu erfassen (computer-aided data acquisition), zu prozessieren und auszuwerten, bieten die Möglichkeit moderne Arbeitsmethoden zu nutzen und sich damit vertraut zu machen.

Didaktisch-methodisches Konzept

So unterschiedlich die verschiedenen Trennmethoden doch sein mögen, so beruhen sie doch alle auf der unterschiedlichen Nutzung von sich unterscheidenden chemischen oder physikalischen Eigenschaften von Teilchen. Eine Behandlung im Normalunterricht ist daher geprägt und von vielen Wiederholungen und entsprechend langweilig. Viele dieser Methoden können jedoch im Laborunterricht praktisch erlebt werden. Die Verknüpfung mit fiktiven Kriminalfällen soll diese spannender und die Problemstellung konkret machen. Da diese einzelnen Einheiten unabhängig voneinander und in beliebiger Reihenfolge bearbeitet werden können, bietet sich die Durchführung als Werkstattunterricht perfekt an.  

In der Praxis heisst das, verschiedene Stationen werden in Schulzimmer und Labor aufgebaut und dann gruppenweise bearbeitet, wobei immer zuerst ein Theorieteil, dann der Versuch und zuletzt die Auswertung stehen. Dazu habe ich ein Kurs-Projekt auf der Plattform TeXercises.com  eröffnet, in welchem die verschiedenen Teile jeweils kapitelweise direkt am Computer bearbeitet werden können. Das heisst, die Versuchsdaten werden ins System aufgenommen und dort gleich direkt weiterverarbeitet und ausgewertet. Da die Messdatenerfassung und -auswertung auf auf dieser Plattform nicht möglich ist, braucht es dazu noch gesonderte Software wie z.B. „Graphical Analysis“ von Vernier für die Mess-Interfaces sowie möglicherweise für Mathematica, wo mich eine Mathematikerin unterstützen kann.

Dazu wurde/wird auch zu jedem Kapitel eine Lernkontrolle erstellt werden, die dann individuell gelöst und automatisch ausgewertet werden kann. Dank der Möglichkeit Schülerlisten hochladen und Logins generieren zu können, können die Resultate einzelner Schüler:innen direkt abgegriffen und bewertet werden.

Beschreibung

Diese Tutorials werden in weiterer Folge als Einstieg für Schülerinnen und Schüler verwendet, um bereits in bevorstehende Versuche vor Beginn des Praktikums selbstständig eingeführt zu werden (“Flipped Classroom”). Die E-Tutorials werden zusammen mit Verständnisfragen zu den einzelnen Versuchen auf einer Webseite verfügbar gemacht und sind für weitere Schülerinnen und Schüler in Folge jederzeit abrufbar. Damit entsteht über die einzelnen Jahrgänge eine Datenbank zu verschiedenen Themen und Praktika für den Gebrauch im Chemie-Praktikum.

Naturwissenschaftliches Experimentieren in der Schule wird oft mit einer motivierenden und interessensfördernden Wirkung in Verbindung gebracht. Gleichzeitig kann der dabei geplante Versuchsaufbau aber auch herausfordernd und kompliziert sein. Daher können die Lernenden den Experimentierprozess als verwirrend und unproduktiv für ihr Lernen empfinden. Darüber hinaus erfordern die praktischen Schritte des Experimentierens einen erheblichen Zeit- und Materialaufwand.

Experimentieren gilt als eine wesentliche Methode zum Erwerb und zur Festigung von Wissen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Es wird angenommen, dass es das Verständnis der Schüler für die Prozesse der wissenschaftlichen Untersuchung und die wissenschaftliche Denkweise erleichtert. Trotz des hohen Stellenwerts des selbständigen Experimentierens wird auch angenommen, dass der praktische Teil der Durchführung von Klassenexperimenten für die Schülerinnen und Schüler ablenkend und unproduktiv - oder sogar verwirrend - sein kann und die mit diesen Experimenten verfolgten Ziele meist nicht erreicht wurden. Es besteht dabei die Gefahr, dass eine “Hands-on, minds-off” - Mentalität bei den Schülerinnen und Schülern erzeugt wird. Ein plausibler Grund dafür könnte sein, dass die Schülerinnen und Schüler den Prozess des Experimentierens als sehr komplex empfinden. Folglich können Gefühle der Demotivation während der Durchführung des Experiments auftreten.

Die Schaffung von Lernumgebungen, die es den Schülerinnen und Schülern ermöglichen, im Sinne des entdeckenden Lernens selbstständig zu experimentieren, kann bei entsprechender Unterstützung ein geeigneter Weg sein, einige der mit dem Experimentieren verbundenen Probleme zu bewältigen. Durch die Erstellung von E-Tutorials zu Experimenten als Gruppenarbeit erhalten die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, selbstständig wissenschaftliche Fragen zu beschreiben und zu untersuchen, was letztlich ihr Kompetenzgefühl fördert. Forschendes Lernen, das sowohl praktische als auch gedankliche Ansätze umfasst, kann die Motivation fördern.

Obwohl das Experimentieren mit dem Schwerpunkt auf "Minds-on"-Aktivitäten (z. B. wissenschaftliches Denken) und "Hands-on"-Aktivitäten (z. B. Experimentieren) als äusserst wichtig erachtet wird, werden bislang nur selten digitale Medien zur Unterstützung dieser Prozesse eingesetzt. Dies ist möglicherweise auf einen erhöhten Zeit- und Materialaufwand zurückzuführen, den solche digitale Lernumgebungen erfordern.

Didaktisch-methodisches Konzept

Innerhalb des digitalen Projekts LaborE werden Schülerinnen und Schüler angehalten, die Lehrpersonen dabei zu unterstützen, neue Lehrmittel zu entwickeln und interaktive Lehrformen umzusetzen. Ein Beispiel stellt der sogenannte «Flipped Classroom» dar, bei dem die Schülerinnen und Schüler sich im Vorfeld eines Praktikums den Stoff anhand von Videos und weiterer Materialien aneignen und der Präsenzunterricht zur Vertiefung und Diskussion genutzt wird. Weiteres Beispiel ist der sinnvolle Einsatz von «Learning Analytics», also quantitativen Daten zum Lernverhalten

der Schülerinnen und Schüler. Schülerinnen und Schüler können so ihre Lernerfolge überprüfen – und die Lehrpersonen im Unterricht wiederum darauf reagieren.