Chemie vermitteln: Fachdidaktische Grundlagen und Implikationen PDF
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Christiane S. Reiners Chemie vermitteln Fachdidaktische Grundlagen und Implikationen Chemie vermitteln Christiane S. Reiners Chemie vermitteln Fachdidaktische Grundlagen und Implikationen Christiane S. Reiners Universität zu Köln Mathematisch-Naturwiss. Fakultät Köln, Deutschland ISBN 978-3-662-52646-0 ISBN 978-3-662-52647-7 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-52647-7 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen National- bibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Springer Spektrum © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2017 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikro verfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. 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Planung: Margit Maly Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer Spektrum ist Teil von Springer Nature Die eingetragene Gesellschaft ist Springer-Verlag GmbH Berlin Heidelberg V Vorwort Eine Vorlesung zum Thema „Einführung in die Chemiedidaktik“ oder „Grundlagen der Chemiedidaktik“ ist an nahezu allen lehrerbildenden Universitäten in Deutsch- land vorgesehen, und zwar unabhängig vom Studienprogramm. Sie war Bestandteil der ehemaligen Studiengänge, die mit einem Staatsexamen abschlossen, und gehört auch zum Curriculum der Lehrerbildung in den neuen Bachelor-/ Master-Struktu- ren. Auch wenn die Inhalte der Vorlesung von Standort zu Standort leicht variieren mögen, ist das grundsätzliche Ziel dieser Lehrveranstaltung, Studierende in eine theoriegeleitete Analyse und Reflexion ihres späteren Berufsfeldes einzuführen, wobei dies mehr oder weniger praxisorientiert erfolgen kann. Grundlage dieses Buches sind sowohl die Erfahrungen einer zwanzigjährigen Lehre in diesem Bereich als auch die Überzeugung, dass die Gestaltung von Vermittlungs- prozessen alle betrifft, die um ein Verständnis von Chemie bemüht sind – sei es in der Forschung, der Fachdidaktik oder im Unterricht. Diese Erfahrungen 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 Chemiedidaktik 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 Bedin- gungen anpassen müssen, die durch bildungspolitische Vorgaben, Veränderungen 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 Ver- ständnis der Chemie Bestand haben. So finden sich auch viele der in diesem Buch behandelten Themen in anderen Lehr- und Studienbüchern zur Chemiedidaktik wieder. Sie zeigen, dass man die Chemiedidaktik nicht neu erfinden, aber in Abhän- gigkeit von dem eigenen Selbstverständnis unterschiedlich beleuchten kann. In die- sem Buch geschieht dies auf der Grundlage des Transformationsmodells, das als eine Art Leitlinie die Chemiedidaktik als eine Vermittlungswissenschaft zu begründen versucht und hoffentlich nicht nur – wenn auch primär – den Lehramtsstudieren- den, sondern auch allen an Vermittlungsprozessen Interessierten 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 aufgeworfen, die in dem jeweiligen Kapitel behandelt und am Ende des Kapitels zusammenfassend beantwortet werden. Auch die Literatur ist unterteilt in eine umfassende Liste am Ende eines jeden Kapitels und eine grundlegende, die speziell den Lehramtskandi- daten bei der Vorbereitung auf bestimmte Teilaspekte zur Lektüre empfohlen wird. VI Vorwort Die aktuellen Herausforderungen des derzeitigen Chemieunterrichts deuten darauf hin, dass nicht nur chemiedidaktische Forschung, sondern auch chemiedidaktische Lehre einem stetigen Wandel unterworfen ist, der nicht nur durch Reformen in der Lehrerbildung, sondern maßgeblich auch durch neue Herausforderungen 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 jeweiligen Forschungsprojekte den Blick auf die Unterrichtspraxis fokussieren, um daraus wiederum neue Impulse für die chemiedidaktische Lehre abzuleiten. Ihnen 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 Kritik die Entstehung des Buches unterstützt und mir in zahlreichen Gesprächen und Diskus- sionen 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 mitwirkte und sämtliche Abbildungen erstellte, sondern auch „pingeligst“ die Literaturangaben überprüfte. Darüber hinaus danke ich auch meinem gesamten Kölner Team, das mir während 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 Medienla- bors für die Unterstützung bei der Erstellung vieler Fotos. Schließlich danke ich Frau Stella Schmoll und Frau Margit Maly für die konstruktive 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 natur- wissenschaftlichen Grundbildung interessiert sind, den Weg in die Chemiedidaktik ebnen könnte. Christiane S. Reiners Köln im Frühjahr 2016 1 Auch wenn im Verlauf des Buches aus Gründen der Lesbarkeit die männliche Form bevorzugt werden wird, sind derartige Formulierungen geschlechtsneutral zu verstehen. VII 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.............................................................6 1.3 Chemiedidaktik auf dem Weg zur Professionswissenschaft ...................8 1.4 Fachdidaktik als Vermittlungswissenschaft ..................................12 1.5 Wissensvermittlung als Transformationsprozess .............................15 Literatur......................................................................18 2 Wissensvermittlung als Bildungsauftrag ............................... 21 Christiane S. Reiners 2.1 Das Bildende der Naturwissenschaften ......................................22 2.2 Das Wesen der Chemie.......................................................25 2.3 Das Lernen von Chemie......................................................29 Literatur......................................................................31 3 Wissensvermittlung durch Transformation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Christiane S. Reiners, Jörg Saborowski 3.1 Naturwissenschaft Chemie als Vermittlungsgegenstand.....................34 3.1.1 Chemiespezifische Inhalte.....................................................34 3.1.2 Chemiespezifische Methoden .................................................37 3.2 Voraussetzungen der Lernenden ............................................54 3.2.1 Denkstrukturen...............................................................54 3.2.2 Wissensstrukturen ............................................................58 3.2.3 Verfahren zur Erhebung kognitiver Voraussetzungen ...........................60 3.2.4 Mögliche Lernwege...........................................................64 3.3 Ziele der Vermittlung ........................................................68 3.3.1 Von der Inhaltsorientierung zur Lernzielorientierung ...........................68 3.3.2 Von der Lernzielorientierung zur Kompetenzorientierung.......................72 3.3.3 Kompetenzentwicklungsmodelle..............................................75 3.4 Die Transformation am Beispiel von „Nature of Science“ (NOS)...............77 3.4.1 Was ist NOS?..................................................................77 3.4.2 Warum soll NOS vermittelt werden?............................................78 3.4.3 Welche Voraussetzungen bringen die Lernenden zu NOS mit?...................81 3.4.4 Wie kann ein Verständnis von NOS gefördert werden? ..........................83 Literatur......................................................................85 4 Auf dem Weg zum Chemieunterricht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Christiane S. Reiners, Jörg Saborowski 4.1 Medien ......................................................................92 4.1.1 Fachsprache..................................................................96 4.1.2 Experimente.................................................................105 VIII Inhaltsverzeichnis 4.1.3 Modelle .....................................................................111 4.1.4 Weitere Medien..............................................................121 4.2 Methoden ..................................................................124 4.2.1 Methodische Entscheidungen in prinzipiellen Schritten........................125 4.2.2 Methodische Entscheidungen in konkreten Schritten..........................133 4.2.3 Methodenwerkzeuge ........................................................137 Literatur.....................................................................143 5 Aktuelle Herausforderungen für den Chemieunterricht .............147 Christiane S. Reiners, Katharina Groß, Adejoke Adesokan, Andrea Schumacher 5.1 Individuelle Förderung im Chemieunterricht................................148 5.1.1 Diagnose im Chemieunterricht ...............................................149 5.1.2 Differenzierung im Chemieunterricht .........................................156 5.1.3 Differenzierungsmöglichkeiten im Chemieunterricht ..........................158 5.1.4 Konsequenzen der Diagnose und der inneren Differenzierung im Chemieunterricht............................................................166 5.2 Inklusion im Chemieunterricht..............................................167 5.2.1 Von der Exklusion zur Inklusion...............................................167 5.2.2 Gestaltungsmöglichkeiten ...................................................172 5.2.3 Probleme und Problemverkürzungen .........................................174 5.2.4 Chemiedidaktische Lösungsansätze ..........................................175 5.2.5 Ausblick.....................................................................177 5.3 Forschendes Lernen im Chemieunterricht...................................177 5.3.1 Forschendes Lernen als Ziel des Chemieunterrichts............................178 5.3.2 Forschung und Schule .......................................................179 5.3.3 Konzepte und Möglichkeiten zum Forschenden Lernen in der Schule...........180 5.3.4 Darstellung eines Unterrichtsbeispiels ........................................183 5.3.5 Konsequenzen...............................................................185 Literatur.....................................................................185 Serviceteil ................................................................193 Ausgewählte Literatur zur Vertiefung .........................................194 Stichwortverzeichnis.........................................................197 1 1 Von der Lehrkunst zur Vermittlungswissenschaft Christiane S. Reiners 1.1 Entwicklung der Fachdidaktik – 2 1.2 Fachdidaktik im Spannungsfeld zwischen Allgemeiner Didaktik und Fachwissenschaft – 6 1.3 Chemiedidaktik auf dem Weg zur Professionswissenschaft – 8 1.4 Fachdidaktik als Vermittlungswissenschaft – 12 1.5 Wissensvermittlung als Transformationsprozess – 15 Literatur – 18 © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2017 C. S. Reiners, Chemie vermitteln, DOI 10.1007/978-3-662-52647-7_1 2 Kapitel 1 • Von der Lehrkunst zur Vermittlungswissenschaft - - ? Was sind die Wurzeln des Begriffs Didaktik? 1 Wie kann Fachdidaktik zwischen Fachwissenschaft und Allgemeiner Didaktik verortet wer- - den? 2 - Was zeichnet die Fachdidaktik als Vermittlungswissenschaft im weiteren Sinne aus? Wie lässt sich Fachdidaktik als Vermittlungswissenschaft im engeren Sinne kennzeichnen? 3 1.1 Entwicklung der Fachdidaktik 4 Während der Überfahrt nach Frauenchiemsee (. Abb. 1.1) fragte mich der Fährmann in bes- 5 tem bayerischen Dialekt: „Fahren Sie zur Arbeit oder zum Urlaub auf die Insel?“ „Zur Arbeit“, antwortete ich. „Als was arbeiten Sie denn?“, fragte der Fährmann weiter. „Ich bin Chemiedi- daktikerin“, antwortete ich, ahnte jedoch, dass ihm diese Berufsbezeichnung nicht viel sagen 6 würde. Und so ergänzte ich schnell: „Ich bilde Chemielehrer aus.“ Nach einer kurzen Bedenk- zeit antwortete der Fährmann: „Das heißt, Sie bringen den Lehrern bei, wie sie den Schülern 7 Chemie beibringen sollen.“ Eine eher technische Vorstellung des Bei-Bringens kam auch vor wenigen Jahren im Zeit- 8 Magazin zum Ausdruck, in dem „Über den Wahn, dass Kinder alles können müssen“ berichtet wurde (Zeit-Magazin 2009, . Abb. 1.2). Aus der Abbildung lässt sich die Botschaft ableiten, dass Lerngegenstände (hier Klötze) an die Voraussetzungen der Lernenden (hier Löcher) angepasst 9 werden müssen. Die Anpassung muss notfalls erzwungen werden (hier durch Hammer und Schrauber). 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 . Abb. 1.1 Auf dem Weg zum Bayerischen Forschungskolloquium auf Frauenchiemsee (2013)
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