Chemie vermitteln: Fachdidaktische Grundlagen und Implikationen

250 Pages·2022·4.276 MB·German

by  Christiane S. Reiners

Christiane S. Reiners
Chemie
vermitteln
Fachdidaktische Grundlagen und
Implikationen
2. Auflage
Chemie vermitteln
Christiane S. Reiners
Chemie vermitteln
Fachdidaktische Grundlagen und Implikationen
2. erweiterte Auflage
Christiane S. Reiners
Mathematisch-Naturwiss. Fakultät
Institut für Chemiedidaktik
Universität zu Köln
Köln, Deutschland
ISBN 978-3-662-65510-8 ISBN 978-3-662-65511-5 (eBook)
https://doi.org/10.1007/978-3-662-65511-5
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Planung/Lektorat: Désirée Claus
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V
Vorwort zur 2. Auflage
Wie bereits im Vorwort der ersten Auflage erwähnt, stellt ein solches Lehrbuch
immer eine Momentaufnahme dar. Die Bedingungen haben sich zwischenzeit-
lich – nicht zuletzt auch durch die COVID-19-Pandemie – verändert. Und so er-
scheint die Neuauflage in einer Zeit, in der die „Digitale Bildung“ Hochkonjunk-
tur hat, wenngleich der Begriff eher eine wenig sinnvolle Verkürzung von Bil-
dung in einer digitalen Welt darstellt. Die Digitalisierung unserer Welt und damit
unserer Kultur wurde von der Pandemie nachhaltig vorangetrieben und beein-
flusst. So formulierte die UNESCO neun Vorstellungen von Bildung in einer Welt
nach Corona, in denen sie unter anderem fordert, dass die naturwissenschaftli-
che Bildung im Curriculum zu verankern sei: „This is the right time for deep re-
flection on curriculum, particularly as we struggle against the denial of scientific
knowledge and actively fight misinformation.“ (vgl. 7 https://unesdoc.unesco.org/
ark:/48223/pf0000373717) Überhaupt geraten heutzutage Kompetenzen stärker in
den Fokus, die es Lernenden ermöglichen sollen, an einer digitalen Welt mit ihren
neuen Herausforderungen teilzuhaben. Nach dem sogenannten 4K-Modell sind
es beispielsweise Kreativität, Kollaboration, Kommunikation und kritisches Den-
ken, die den Erwerb von Wissen im 21. Jahrhundert prägen.
Der Einfluss der Medien auf die Rezeption von Wissen hat bereits zu Beginn
des Jahrtausends dazu geführt, den Begriff der Medienkompetenz einzuführen,
zu begründen, und veranlasste die UNESCO dazu, Strategien und Richtlinien
für Medien- und Informationskompetenz zu formulieren. Seitdem ist der Um-
gang mit neuen Medien auch innerhalb der fachdidaktischen Forschung Gegen-
stand zahlreicher Forschungsprojekte, die sich sowohl mit dem Lernen über als
auch mit dem Lernen mit neuen Medien beschäftigen und einen Beitrag zur kri-
tischen Medienbildung zu leisten versuchen. Allerdings sind sowohl die Gesell-
schaft insgesamt als auch die Lernenden in Schule und Hochschule häufig über-
fordert, den Wahrheits-, oder besser Verlässlichkeitsgehalt von Medienaussagen
einschätzen zu können. Darüber hinaus verstärkt die Problematik um „alterna-
tive Fakten“ die Forderung nach erlernbaren Strategien, die im Rahmen der Leh-
rerbildung beantwortet werden müssen, damit angehende Lehrende angemessen
kritisch mit Aussagen aus (sozialen) Medien und deren Informationsgehalt um-
gehen können. Als Vermittler und somit Multiplikatoren von naturwissenschaft-
lichem Wissen sowie von den spezifischen Denk- und Arbeitsweisen der Natur-
wissenschaften an zukünftige Generationen kommt den Lehrenden bei der Begeg-
nung mit solchen neuen Herausforderungen eine wichtige Schlüsselposition zu.
Diese neuen Herausforderungen haben die Neuauflage des Lehrbuches ini-
tiiert. Sie lassen sich allerdings nicht additiv in einem Kapitel zusammenfassen,
sondern beeinflussen den Vermittlungsprozess auf allen Ebenen, weshalb die da-
mit verbundenen neuen Aufgaben an verschiedenen Stellen thematisiert werden.
An dieser Stelle danke ich erneut Herrn Dr. Karl Marniok, der bereits die
Formatierung der Erstauflage unterstützte und durch die sehr sorgfältige und
VI Vorwort zur 2. Auflage
gründliche Lektorarbeit auch die zweite Auflage kompetent und zuverlässig be-
gleitet hat.
Schließlich danke ich dem Springer-Verlag für die Möglichkeit, das Lehrbuch
in einer zweiten, erweiterten Auflage zu veröffentlichen.
Christiane S. Reiners
Köln
Frühjahr 2022
VII
Vorwort
Eine Vorlesung zum Thema „Einführung in die Chemiedidaktik“ oder „Grund-
lagen der Chemiedidaktik“ ist an nahezu allen lehrerbildenden Universitäten in
Deutschland vorgesehen, und zwar unabhängig vom Studienprogramm. Sie war
Bestandteil der ehemaligen Studiengänge, die mit einem Staatsexamen abschlos-
sen, und gehört auch zum Curriculum der Lehrerbildung in den neuen Bachelor-/
Master-Strukturen. Auch wenn die Inhalte der Vorlesung von Standort zu Stand-
ort leicht variieren mögen, ist das grundsätzliche Ziel dieser Lehrveranstaltung,
Studierende in eine theoriegeleitete Analyse und Reflexion ihres späteren Berufs-
feldes einzuführen, wobei dies mehr oder weniger praxisorientiert erfolgen kann.
Grundlage dieses Buches sind sowohl die Erfahrungen einer zwanzigjähri-
gen Lehre in diesem Bereich als auch die Überzeugung, dass die Gestaltung von
Vermittlungsprozessen alle betrifft, die um ein Verständnis von Chemie bemüht
sind – sei es in der Forschung, der Fachdidaktik oder im Unterricht. Diese Er-
fahrungen können und wollen nicht frei sein von biografischen Einflüssen, die
auch in diesem Werk ihren Niederschlag finden.
Sie können auch nie abgeschlossen sein, da die Entwicklung der Chemiedidak-
tik ein grundsätzlich offener Prozess ist, der hier nur als eine Art Momentaufnahme
unter Berücksichtigung bisheriger Problemstellungen wiedergegeben werden kann.
Die Entwicklung wird auch in Zukunft weitergehen und sich den verändernden Be-
dingungen anpassen müssen, die durch bildungspolitische Vorgaben, Veränderun-
gen im Medienzeitalter, Änderungen in den Lerngruppen und Dingen, die derzeit
kaum abschätzbar sind, neue Herausforderungen mit sich bringen werden.
Bei allem Wandel werden aber grundsätzliche Betrachtungen weiterhin für das
Verständnis der Chemie Bestand haben. So finden sich auch viele der in diesem
Buch behandelten Themen in anderen Lehr- und Studienbüchern zur Chemiedi-
daktik wieder. Sie zeigen, dass man die Chemiedidaktik nicht neu erfinden, aber
in Abhängigkeit von dem eigenen Selbstverständnis unterschiedlich beleuchten
kann. In diesem Buch geschieht dies auf der Grundlage des Transformationsmo-
dells, das als eine Art Leitlinie die Chemiedidaktik als eine Vermittlungswissen-
schaft zu begründen versucht und hoffentlich nicht nur – wenn auch primär – den
Lehramtsstudierenden, sondern auch allen an Vermittlungsprozessen Interessier-
ten eine Orientierung zu geben vermag.
Um die potenziellen Adressaten über die Inhalte der zu Beginn allgemeinen
und am Ende speziellen Kapitel zu informieren, werden eingangs Fragen aufge-
worfen, die in dem jeweiligen Kapitel behandelt und am Ende des Kapitels zu-
sammenfassend beantwortet werden. Auch die Literatur ist unterteilt in eine um-
fassende Liste am Ende eines jeden Kapitels und eine grundlegende, die spezi-
ell den Lehramtskandidaten bei der Vorbereitung auf bestimmte Teilaspekte zur
Lektüre empfohlen wird.
Die aktuellen Herausforderungen des derzeitigen Chemieunterrichts deuten
darauf hin, dass nicht nur chemiedidaktische Forschung, sondern auch chemie-
didaktische Lehre einem stetigen Wandel unterworfen ist, der nicht nur durch
VIII Vorwort
Reformen in der Lehrerbildung, sondern maßgeblich auch durch neue Heraus-
forderungen in der Unterrichtspraxis bedingt wird. Der enge Zusammenhang
zwischen Forschung und Lehre wird auch in den Beiträgen meiner ehemaligen
Doktorandinnen und Doktoranden1 deutlich, die aus der Perspektive ihrer je-
weiligen Forschungsprojekte den Blick auf die Unterrichtspraxis fokussieren, um
daraus wiederum neue Impulse für die chemiedidaktische Lehre abzuleiten. Ih-
nen allen sei an dieser Stelle sehr herzlich dafür gedankt, dass sie sich neben den
beruflichen Aufgaben an diesem Buchprojekt beteiligt haben!
Mein ganz besonderer Dank geht an Jörg Saborowski, der durch Rat und Kri-
tik die Entstehung des Buches unterstützt und mir in zahlreichen Gesprächen und
Diskussionen wertvolle Anregungen gegeben hat.
Mein großer Dank geht auch an meinen Doktoranden, Karl Marniok, der
nicht nur in unermüdlicher Kleinarbeit bei der Formatierung dieses Buches mit-
wirkte und sämtliche Abbildungen erstellte, sondern auch „pingeligst“ die Litera-
turangaben überprüfte.
Darüber hinaus danke ich auch meinem gesamten Kölner Team, das mir wäh-
rend meines Forschungssemesters den Rücken frei gehalten hat, damit ich mich
möglichst uneingeschränkt diesem Buchprojekt widmen konnte.
Bedanken möchte ich mich auch bei Markus Narres und dem Team des Me-
dienlabors für die Unterstützung bei der Erstellung vieler Fotos.
Schließlich danke ich Frau Stella Schmoll und Frau Margit Maly für die kon-
struktive und kompetente redaktionelle Unterstützung während der gesamten
Zeit.
Es würde mich sehr freuen, wenn dieses Lehrbuch allen Lehramtskandidaten
den Einstieg ins Studium erleichtern und all jenen, die an der Vermittlung einer
naturwissenschaftlichen Grundbildung interessiert sind, den Weg in die Chemie-
didaktik ebnen könnte.
Christiane S. Reiners
Köln
Frühjahr 2016
1 Zur besseren Lesbarkeit wird in diesem Buch oft nur die männliche Form verwendet. Dabei sind
stets alle geschlechtlichen Identitäten gemeint.
IX
Inhaltsverzeichnis
1 Von der Lehrkunst zur Vermittlungswissenschaft ...................... 1
Christiane S. Reiners
1.1 Entwicklung der Fachdidaktik ................................................ 2
1.2 Fachdidaktik im Spannungsfeld zwischen Allgemeiner Didaktik und
Fachwissenschaft ............................................................ 7
1.3 Chemiedidaktik auf dem Weg zur Professionswissenschaft .................... 9
1.4 Fachdidaktik als Vermittlungswissenschaft ................................... 14
1.5 Wissensvermittlung als Transformationsprozess .............................. 18
Literatur ..................................................................... 22
2 Wissensvermittlung als Bildungsauftrag ................................ 25
Christiane S. Reiners
2.1 Das Bildende der Naturwissenschaften ....................................... 26
2.2 Das Wesen der Chemie ....................................................... 30
2.3 Das Lernen von Chemie ...................................................... 35
Literatur ..................................................................... 37
3 Wissensvermittlung durch Transformation ............................. 39
Christiane S. Reiners und Jörg Saborowski
3.1 Naturwissenschaft Chemie als Vermittlungsgegenstand ...................... 41
3.1.1 Chemiespezifische Inhalte ...................................................... 41
3.1.2 Chemiespezifische Methoden ................................................... 45
3.2 Voraussetzungen der Lernenden ............................................. 64
3.2.1 Denkstrukturen ............................................................... 64
3.2.2 Wissensstrukturen ............................................................. 68
3.2.3 Verfahren zur Erhebung kognitiver Voraussetzungen .............................. 72
3.2.4 Mögliche Lernwege ............................................................ 76
3.3 Ziele der Vermittlung ........................................................ 80
3.3.1 Von der Inhaltsorientierung zur Lernzielorientierung .............................. 81
3.3.2 Von der Lernzielorientierung zur Kompetenzorientierung .......................... 86
3.3.3 Kompetenzentwicklungsmodelle ............................................... 89
3.4 Die Transformation am Beispiel von „Nature of Science “ (NOS) ................ 91
3.4.1 Was ist NOS? .................................................................. 92
3.4.2 Warum soll NOS vermittelt werden? ............................................. 93
3.4.3 Welche Voraussetzungen bringen die Lernenden zu NOS mit? ...................... 98
3.4.4 Wie kann ein Verständnis von NOS gefördert werden? ............................. 101
Literatur ..................................................................... 105
X Inhaltsverzeichnis
4 Auf dem Weg zum Chemieunterricht .................................... 113
Christiane S. Reiners und Jörg Saborowski
4.1 Medien ...................................................................... 114
4.1.1 Fachsprache .................................................................. 120
4.1.2 Experimente .................................................................. 130
4.1.3 Modelle ...................................................................... 137
4.1.4 Weitere Medien ............................................................... 149
4.2 Methoden ................................................................... 152
4.2.1 Methodische Entscheidungen in prinzipiellen Schritten ............................ 154
4.2.2 Methodische Entscheidungen in konkreten Schritten .............................. 163
4.2.3 Methodenwerkzeuge .......................................................... 168
Literatur ..................................................................... 175
5 Besondere Herausforderungen bei der Gestaltung
von Chemieunterricht ..................................................... 181
Christiane S. Reiners, Katharina Groß, Adejoke Adesokan
und Andrea Schumacher
5.1 Individuelle Förderung im Chemieunterricht ................................. 183
5.1.1 Diagnose im Chemieunterricht .................................................. 184
5.1.2 Differenzierung im Chemieunterricht ............................................ 193
5.1.3 Differenzierungsmöglichkeiten im Chemieunterricht .............................. 195
5.1.4 Konsequenzen der Diagnose und der inneren Differenzierung
im Chemieunterricht ........................................................... 203
5.2 Inklusion im Chemieunterricht ............................................... 205
5.2.1 Von der Exklusion zur Inklusion ................................................. 205
5.2.2 Gestaltungsmöglichkeiten ...................................................... 211
5.2.3 Probleme und Problemverkürzungen ............................................ 213
5.2.4 Chemiedidaktische Lösungsansätze ............................................. 215
5.2.5 Ausblick ...................................................................... 216
5.3 Forschendes Lernen im Chemieunterricht .................................... 217
5.3.1 Forschendes Lernen als Ziel des Chemieunterrichts ............................... 218
5.3.2 Forschung und Schule ......................................................... 219
5.3.3 Konzepte und Möglichkeiten zum Forschenden Lernen in der Schule ............... 220
5.3.4 Darstellung eines Unterrichtsbeispiels ........................................... 224
5.3.5 Konsequenzen ................................................................ 226
Literatur ..................................................................... 227
Serviceteil
Ausgewählte Literatur zur Vertiefung .......................................... 236
Stichwortverzeichnis .......................................................... 241