Produkt
Die aktualisierte Werkstatt steht hier zur Verfügung: TeXercises.com
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.
Wirkung
Vor vielen Jahren habe ich zusammen mit inzwischen pensionierten Kollegen eine solche Werkstatt konzipiert. Diese ist an unserer Schule schon seit vielen Jahren fester Bestandteil des Chemieunterrichtes und daher schon fest etabliert. Ausserdem gibt es viele andere Schulen, welche diese unsere Werkstatt ebenfalls einsetzen, da ich sie schon mehrfach an Weiterbildung für Chemielehrpersonen vorgestellt habe und als Dozent für Fachdidaktik Chemie an der Universität Zürich auch jedes Jahr in der entsprechenden Vorlesung darauf eingehe. Die bestehende Version ist hier publiziert und frei zugänglich: https://www.swisseduc.ch/chemie/schwerpunkte/werkstatt_kriminalistik/
Allerdings ist diese Werkstatt nun doch schon sehr in die Jahre gekommen und eine umfassende Überarbeitung drängt sich auf. Aufgrund der jahrelangen Erfahrung mit dieser Einheit, gibt es zugleich noch eine Vielzahl von Änderungen (wie die vorgehend genannte Messdatenintegration) und Erweiterungen, die ich gerne vornehmen würde. Die Unterlagen naturgemäss recht ausführlich und da die meisten Klassen nun ja im BYOD-System über eigene Geräte verfügen, sollten diesen nun nicht mehr ausgedruckt werden müssen. Ein reiner Übergang zum pdf bringt nun aber keinen grossen Gewinn, dazu braucht es schon eine Transformation der Unterlagen auf eine Lernplattform. Ausserdem möchte ich gerne auch noch Farbwechselreaktionen direkt mit einem UV-VIS-Spektrometer erfassen. Solche UV-VIS-Spektrometer erlauben zusätzlich auch, dass man von rein qualitativen Verfahren zu quantitativen Bestimmungen übergehen kann.
Die Idee, dies viel umfassender zu machen und dabei auch gleich noch ein völlig neues Format zu wählen, entstand direkt aus der Möglichkeit des HSGYM- Innovationsfonds, sich in dem Rahmen einem Projekt vertieft zu widmen und auch die nötige Zeit zur Verfügung gestellt zu bekommen, die es braucht, um die neuesten technischen Möglichkeiten möglichst gewinnbringend zu nutzen. Der Innovationsfonds bietet also ganz konkret die Möglichkeit, ein vielgenutztes Gefäss zu modernisieren und es in neuem Gewand wieder einem breiten Kollegium zur Verfügung zu stellen.
Erläuterung zum SAMR-Modell.
Im SAMR-Modell kann das Projekt im Bereich "Redefinition" eingeteilt werden, da es dank der Technik neuartige Aufgaben ermöglicht, die vor so nicht vorstellbar waren.
