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Institut Dr. Flad
Berufskolleg für Chemie, Pharmazie und Umwelt

Ausbildung mit Markenzeichen. Seit 1951.

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Prof. Dr. Ilka Parchmann

Didaktik der Chemie am IPN und an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Kerstin Haucke und Maren Stine Jaeckel

Didaktik der Chemie, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg

Energie als Lernkontext - von überraschenden Phänomenen zum Verständnis eines Basiskonzepts

Freitag, 02.12.2011, 11:00 Uhr Uhr
Vortrag am Institut Dr. Flad, Großer Hörsaal

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größer Das Internationale Jahr der Chemie neigt sich dem Ende zu. Nach vielen abwechslungsreichen Veranstaltungen widmete sich einer der letzten Vorträge dem Thema "Energie als Lernkonzept". Prof. Ilka Parchmann, Direktorin der Abteilung Didaktik der Chemie am Leibnitz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik in Kiel, stellte zu Beginn ihrer Ausführungen fest, dass im Chemieunterricht primär die Stoffbilanz eine Rolle spielt und die Energiebilanz eher ein Nebenschauplatz ist. Deshalb verwundert es kaum, weshalb bei Befragungen über den Aufbau und die Wirkungsweise von Brennstoffzellen eher diffuse Vorstellungen herrschen. Solch falsche "Bilder" gilt es mittels Chemieunterricht zu korrigieren. Aufbauend auf einem Basiskonzept Energie werden die unterschiedlichen Stufen des Verständnisses wie Quelle, Form, Umwandlung und Erhaltung von Energie veranschaulicht. Anknüpfend an Erkenntnisse der Lernforschung stellt sich für Schüler die Frage, wie Energie grundsätzlich verstanden wird. Sie betrachten sie in erster Linie als nutzenorientiert. Im Alltag erfährt man die Abgabe oder Aufnahme von Energie am Beispiel Kaminofen, Kerze… Dabei wird deutlich, dass Umwandlungsprozesse stattfinden. In einem weiteren Schritt wird der Frage der Energiespeicherung nachgegangen. Anhand einfacher Experimente wird z. B. geklärt, wie Wasser als Energiespeicher funktioniert. Ein mit Wasser gefüllter Luftballon platzt nicht über der Flamme eines Teelichts, da die Temperatur, die dazu benötigt wird, nicht erreicht wird.

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Auch das Vorwissen über Batterien eignet sich für den Lernkontext Chemie. Was passiert in einer Batterie? Ist sie l e e r, wenn sie leer ist? Nein, es haben chemische Reaktionen stattgefunden; Energie wandelt sich um, sie geht nicht verloren. Gibt man in warmes Wasser kaltes, gleicht sich die Wassertemperatur aus. Gibt man allerdings warmes Wasser auf Eis, ergibt sich bei 0°C keine Veränderung mehr. Mithilfe relativ einfacher Experimente kann geklärt werden, wie chemische Bindungen gebildet und gelöst werden. Ähnlich anschaulich demonstrierte Prof. Parchmann, was Farbe energetisch bedeutet. Beispielsweise kann Berliner Blau auf Metallflächen aufgetragen werden. Durch den Einsatz galvanischer Elemente kann diese Farbe verändert werden. In der Alltagspraxis spielt dies bei Verdunkelungssystemen eine Rolle. Überhaupt dient das Lernkonzept Energie u.a. dazu, zu vermitteln, wie chemische Reaktionen für die Technik, für unseren Alltag genutzt werden können. Hierbei bietet auch der Treibhauseffekt einen interessanten Ansatzpunkt. Den Schülern wird vermittelt, dass Treibhausgas einen Teil der Strahlung absorbiert: Energie wird umgewandelt, Kohlendioxidmoleküle geraten in Schwingung. Zukunftsträchtige Technologien wie die Brennstoffzelle oder Lithiumionenakkus passen ebenfalls in das Lernkonzept Energie. Wo kommt Wasserstoff her? Spannend zu erfahren, dass Algen Wasserstoff als Nebenprodukt erzeugen. Wie ist es um unsere zukünftige Elektromobilität bestellt? Durch die Kombination von effektvollen Experimenten und spannenden Fragestellungen geraten Schüler zu der grundlegenden Erkenntnis: Es findet kein Energieverbrauch statt, sondern eine Umwandlung!

größer Abschließend stellte Kerstin Haucke, Doktorandin an der Universität Oldenburg, ein erprobtes Schülerprojekt vor. Die Schüler waren dazu aufgefordert, im Bereich Energie eigenständig Themen zu finden und über sie zu recherchieren. So waren z. B. Biogas und Bioethanol Gegenstand der Untersuchungen. Es zeigte sich: Aus Biomasse kann in 7-8 Minuten Kohle hergestellt werden. Kaum zu glauben, aber wahr: Die Mikrowelle macht es möglich. Eine andere Projektarbeit befasste sich mit den energetischen Missständen der eigenen Schule. Dabei wurden Hausmeister, Stromexperten, Stromanbieter… einbezogen. Woher bezieht die Schule ihre Energie? Wo zeigen sich mittels Einsatz einer Wärmebildkamera Schwachstellen? Wie hoch sind die Stromkosten? Gibt es Alternativen für das bisherige Energiekonzept? Lernen im Verbund: Für manch einen Schüler bietet ein solcher praxisnaher Kontext berufliche Orientierung, zumal während der Projektphase eng mit Unternehmen kooperiert wurde.

Chemie trägt dazu bei, Probleme zu lösen. Diese Botschaft wurde durch den Vortrag der beiden Referentinnen auf anschauliche Art vermittelt.

Prof. Parchmann versteht ihre Arbeit als Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Schule. Das Institut Dr. Flad, das seit vier Jahrzehnten Lehrerfortbildung anbietet, zeichnete sie bereits 1996 mit dem Manfred und Wolfgang Flad-Preis aus.

Angela Schmitt-Bucher

 

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