Experimente im Chemieunterricht

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Grundsätze:

• Das Experiment dient der Erkenntnisgewinnung und umfasst als Prozess Denken und Handeln.
• Es gliedert sich in Planung, Durchführung und Auswertung (Protokoll, Beobachtungen, Deutungen, Fehlerdiskussion).
• Das Experiment hat häufig Modellcharakter, ein Teilaspekt der Natur bzw. der Technik wird in den Unterrichtsraum geholt.
• Neben dem Realexperiment lassen sich virtuelle Experimente insbesondere in Verbindung mit geeigneten Medien einsetzen.
• Mit dem Experiment sind folgende Absichten bzw. Funktionen verknüpft:
  - Motivation
  - Veranschaulichung, Verdeutlichung von Unterrichtsgegenständen
  - Untersuchung von Stoffen und Anwendungsprodukten
  - Hinführung zur Problemstellung (Einführungsexperiment)
  - Einsatz bei Problemlösungen
  - Entwickeln von Hypothesen und Gesetzen (Induktionsexperiment)
  - Bestätigung von Hypothesen (Verifizierungs- bzw. Falsifizierungsexperiment)
  - Generalisierung bzw. Systematisierung von Unterichtsgegenständen (Systematisierungsexperiment)
  - Festigung, Sicherung und Überprüfung von Unterrichtsergebnissen (Anwendungsexperiment)
  - Leistungskontrolle (z.B. im Zusammenhang mit Klausuren)
  - Simulationen von technischen Prozessen (Funktionsexperiment, Modellexperiment)
  - Förderung der Kreativität und positiven Affekten
  - Einüben von Sozialverhalten
  - Förderung der Team- bzw. Kooperationsfähigkeit
  - Vermittlung manueller Fertigkeiten

Bei der Planung und Vorbereitung von Experimenten sollten folgende Gesichtspunkte berücksichtigt werden:

• Aussagekraft
• Gelingen und Reproduzierbarkeit
• Genauigkeit bei quantitativen Experimenten (Messgenauigkeit)
• Zeitbedarf insbesondere bei Schülerexperimenten
• Schwierigkeitsgrad, Berücksichtigung der Altersstufe und der Vorkenntnisse der Schüler
• Wahrnehmungsmöglichkeiten durch die Schüler
• Visualisierung (direkte oder indirekte Beobachtung über ein weiteres Medium)
• Berücksichtigung der Wahrnehmungsgesetze aus der Gestaltpsychologie, Gesetz
  - der Einfachheit (möglichst einfache Apparaturen)
  - der glatt durchlaufenden Kurve bzw. Linie (Stative, Rohrleitungen, Schläuche)
  - der Gleichartigkeit (Gleichartige Vorgänge in gleichartigen Geräten)
  - der Nähe (nahe beieinander stehende Objekte werden als zusammengehörend empfunden)
  - der Dynamik von links nach rechts
  - des Figur-Grund-Kontrastes (Abheben der Apparatur vom Hintergrund bzw. der Umgebung)
  - der objektiven Einstellung (Gegenstände mit charakteristischen Formen werden
     mit deren Funktion in Verbindung gebracht)
  - der Symmetrie (symmetrisch aufgebaute Apparaturen sind besonders wahrnehmungsaktiv)
• Ausstattung der Sammlung und dadurch bedingte Realisierungsmöglichkeiten
• Disziplin der Schüler und Größe der Lerngruppe bei Schülerexperimenten
• Unfallverhütung und Gefahrstoffverordnung (Sicherheit)
• Möglichkeiten zwischen Real- und Gedankenexperiment
• Ausführungsweisen:
  - Lehrerdemonstrationsexperiment
  - Schülerdemonstrationsexperiment
  - Schülerexperiment (einheitlich, differenziert)
• Einsatz eines Arbeitsblattes und dessen Funktion
• Größenordnung (Makro- oder Halbmikromaßstab)

Bewertet werden können die theoretische Vorbereitung (Planung), die praktische Vorbereitung, die Durchführung und die Auswertung. Dies ist insbesondere auch in Verbindung mit Klausuren, Facharbeiten und Referaten (Bereich Sonstige Mitarbeit, Leistungsbewertung) möglich.

• Vorbereitung
  - Entwickeln der Fragestellung bzw. Problemstellung
  - Planung unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten, sinnvollen Geräten und Chemikalien
  - Einsatz von Fachliteratur
• Durchführung (Handlungskompetenz)
  - manuelles Geschick, sachgerechter Umgang mit Geräten und Chemikalien
  - planvolles Vorgehen bei der Durchführung
  - Einhalten von Arbeitsanweisungen
  - sauberes und exaktes Arbeiten
  - Versuchsergebnisse (qualitativ und quantitativ)
• Auswertung und Dokumentation
  - Deutung von Versuchsbeobachtungen
  - Fehlerdiskussion
  - Verwendung der Fachsprache
  - Umgang mit der Nomenklatur, Formeln, Symbolen
  - Umgang mit Einheiten und Größengleichungen
  - Art der zeichnerischen Darstellung und der grafischen Auswertung (Diagramme)

Literatur

• siehe Literatur zur Fachdidaktik (Literatur)
• Hermanns/Wambach
  Funktionen des Experiments im Chemieunterricht   Der Chemieunterricht 2/1984
• Halbmikrotechnik   Praxis der Naturwissenschaften Chemie 1/1990
• Schlüsselexperimente   Praxis der Naturwissenschaften Chemie 3/2001

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