Skizze des Unterrichtsablaufs

Unterrichtskonzepte – Arbeitsgruppe 1
Hauptthema: Atmosphäre und Umwelt als Raum chemischer Prozesse (2)
Struktur:
1) Diskussion möglicher Themen
2) Lehrplanbezug
3) Vorgabe des Lernziels
4) Umfang der Einheit
5) Einstieg in die Thematik
6) Skizze des Inhalts
7) Bedarf an Materialien
8) Experimenteller Zugang
9) Erwartungen an die Schüler
10) Skizze des Unterrichtsablaufes
Ziel des Workshops:
Es soll in Gruppenarbeit eine Unterrichtseinheit skizziert
werden zum einen basierend auf der Summe der
Erfahrungen der Kolleginnen und Kollegen in der Gruppe,
zum anderen unter Berücksichtigung der wichtigsten Themen
der derzeitigen Klimaforschung und der Vorgaben der
Lehrpläne.
Hintergrund:
Der durch menschliche Eingriffe in die Natur ausgelöste Klimawandel
stellt eine der größten Bedrohungen für ein angemessene Lebensweise
der Spezies Mensch auf unserem Planeten dar.
Die Lehrpläne heben daher die Bedeutung der Einbeziehung von
Umweltaspekten und Handlungsanleitungen in den
naturwissenschaftlichen Unterricht besonders hervor:
Es ist Ziel des [Chemie]unterrichtes, Problembewusstsein,
Einstellungen und Handlungsbereitschaft zu wecken, Kenntnisse über
und Einsichten in [...]
die Einbindung von Stoffen in das Kreislaufgeschehen der Ökosphäre
[...]
die Verantwortung gegenüber der Natur und dem Schutz der Umwelt zu
vermitteln.
Lehrerseminar „Klima im Wandel“ – MPI Mainz, 28.06.2007 – Gruppe 2 – Name: ____________
Themenvorschläge:
Säuren, Laugen, Salze: Eigenschaften von Säuren
Diskussion des Säuregehaltes in der Luft (SO2, SO3, H2SO4, NO2, HNO3) und der Problematik des
sauren Regens -> Bodenversauerung, Gewässerschäden, etc.
Experimentalvorschlag: Lösen von Carbonatgestein / Marmor in schwacher Schwefelsäure
Säuren, Laugen, Salze: Säure-Base-Theorie
Besprechung des Protolysegleichgewichtes bei Kohlensäure und des Gleichgewichtes von CO2 zwischen
Atmosphäre und Ozean. Carbonatbildung im Meer als Speicher für CO2 und Teil des
Kohlenstoffkreislaufs. Versauerung der Ozeane durch zu starken Eintrag von Kohlendioxid.
Experimentalvorschlag: Messen des pH-Wertes von Leitungswasser und kohlensäurehaltigem Sprudel
Sprudelwasser erwärmen: http://www.atmosphere.mpg.de/enid/33z.html
Säuren, Laugen, Salze: Aufbau und Funktion von Böden
Stickstoffkreislauf zwischen Boden und Atmosphäre, Problematik zu starker Düngung, Zusammensetzung
von Düngern, Belastung des Grundwassers und der Küstengewässer durch Dünger -> Algenblüte
Brennstoffe: Erdöl und Erdgas – Energieträger und Verbrennungsmotor
Besprechung von Konsumentenverhalten, globalen Trends, Anteil des Verkehrssektors an den CO2
Emissionen. Welche Zukunftsperspektiven gibt es? Welche Handlungsalternativen haben wir (Reduktion
zurückgelegter Wegstrecken im Personen- und Frachtverkehr)?
Experiment: Verkehrsbeobachtung als Hausaufgabe – Fahrzeuggrößen, Insassen pro Pkw
Lehrerseminar „Klima im Wandel“ – MPI Mainz, 28.06.2007 – Gruppe 2 – Name: ____________
Themenvorschläge:
Kohlenstoffchemie: Alkene / Diene
Quellen von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, technisch und natürlich. Große Mengen an Alkenen
(Isopren, Terpene) sind natürlichen Ursprungs und werden von Bäumen und anderen Pflanzen emittiert.
Bedeutung für Partikelbildung, atmosphärische Reaktionen und Ozonsmog erwähnen.
Experimentalvorschlag: Bildung von blauem Dunst im Tannennadel-Ozon-Reaktor
Kohlenstoffchemie: Methan
Biogasherstellung, Gashydrate; Diskussion von Methan als Treibhausgas – Quellen (Wiederkäuer, Reis,
Mülldeponien … anaerobe Prozesse), hohes Treibhauspotential, Gefahren durch Auftauen von
Permafrost, Freisetzung von Gashydraten bei globaler Erwärmung.
Kohlenstoffchemie: Alkansäuren
Alkansäuren als Produkte auf dem Weg zur atmosphärischen Reinigung. Erwähnung des
Oxidationspotentials der Atmosphäre (OH, O3, NO3) -> Oxidation von Kohlenwasserstoffen zu
Alkansäuren (insbesondere Ameisensäure u. Essigsäure). Auswaschung mit Regen.
Experimentalvorschlag: Oxidation von KWS-Gemisch im UV-Licht und Lösen der Produkte in Wasser ->
pH-Test gegen Blindprobe (nicht erprobt)
Lehrerseminar „Klima im Wandel“ – MPI Mainz, 28.06.2007 – Gruppe 2 – Name: ____________
Themenvorschläge:
Kohlenstoffchemie: Naturstoffe / Stoffkreisläufe
Schwefelorganische Verbindungen, Aminosäuren mit Schwefel, Schwefelbrückenbindung in Proteinen;
weitere Schwefelorganika im marinen Ökosystem -> Dimethylsulfid: eine der größten natürlichen Quellen
für Schwefel in der Atmosphäre, Oxidation zu SO2 und Schwefelsäure -> Wolkenkondensationskeime,
Quelle für Wolken über dem Ozean.
Aufgaben: Internet-Quiz http://www.atmosphere.mpg.de/enid/2pq.html
Chemisches Gleichgewicht: Reaktionsgeschwindigkeit
Reaktivität von Radikalen und hohe Reaktionsgeschwindigkeit am Beispiel OH. OH-Radikale sind die
wichtigsten Reaktionspartner für organische Reaktionen in der Atmosphäre. Die Reaktionsgeschwindigkeit
ist extrem hoch, so dass sie nur in kleinsten Konzentrationen vorkommen. Besprechung der organischen
Chemie in der Atmosphäre und von OH als Reinigungsmittel der Atmosphäre.
Wahlthema Angewandte Chemie: Großtechnische Verfahren
z.B. vom Raps zum Biodiesel, Arten von Biokraftstoffen, Anwendbarkeit von Biodiesel, Verfügbarkeit von
Ackerflächen, EU Gesetzgebung – Beimischungspflicht, Ökobilanz von Biodiesel, Diskussion des
möglichen Beitrags zur Umweltentlastung im Straßenverkehr
Wahlthema Angewandte Chemie: Nutzenergiegewinnung
Möglichkeiten der CO2 Vermeidung: Diskussion von Ökobilanz, Vor- und Nachteilen verschiedener
Methoden; Kernenergie, Kernfusion, Brennstoffzellen, Elektromotoren, Solarthermik, Photovoltaik, CO2Abscheidung und Einlagerung; Betrachtung technischer und ökonomischer Aspekte; Diskussion von
Handlungsbereitschaft und Akzeptanz in der Bevölkerung.
Lehrerseminar „Klima im Wandel“ – MPI Mainz, 28.06.2007 – Gruppe 2 – Name: ____________
Themenbewertung und -auswahl:
Bewerten Sie (jedes Gruppenmitglied einzeln) die in den Themenvorschlägen angeführten Beispiele nach
ihrer Priorität für eine mögliche Anwendung in Ihrem Unterricht. Schreiben Sie eine Zahl vor die Überschrift
des Themas. Dieses Thema ist für meinen Unterricht …
1 = sehr geeignet
2 = gut anwendbar
3 = brauchbar
4 = mit Vorbehalt einsetzbar
5 = nicht einsetzbar
Wählen Sie in der Arbeitsgruppe 3 Themen aus, die Sie gerne in einer Unterrichtseinheit durchnehmen
würden.
Thema:
Begründung für die Auswahl in Stichworten:
1)
2)
3)
Welche anderen, nicht aufgeführten Themen wären für Sie interessant?
Lehrerseminar „Klima im Wandel“ – MPI Mainz, 28.06.2007 – Gruppe 2 – Name: ____________
Thema für die Erarbeitung einer Unterrichtseinheit:
Die Entwicklung einer Unterrichtseinheit auf dieser und den nächsten Seiten erfolgt in Gruppenarbeit. Einigen Sie sich auf
einen Teilnehmer, der die folgenden Seiten vollständig ausfüllt und diskutieren Sie in der Gruppe. Alle Gruppenmitglieder
erhalten eine Kopie der Ausarbeitung.
Thema
Für welches Thema möchten Sie in Ihrer Arbeitsgruppe eine Unterrichtseinheit skizzieren?
Lehrplanbezug
Wo im Lehrplan sehen Sie einen Bezug zu diesem Thema?
Lernziel
Formulieren Sie in Stichworten zu diesem Thema Lernziele für die Schüler.
Lehrerseminar „Klima im Wandel“ – MPI Mainz, 28.06.2007 – Gruppe 2 – Name: ____________
Umfang und Einstieg der Unterrichtseinheit:
Umfang
Für wieviele Schulstunden würden Sie die Einheit konzipieren?
Wäre diese Einheit innerhalb des regulären Unterrichtes einsetzbar?
Einstieg
Schlagen Sie einen Einstieg in die Thematik vor? (Experiment, Photos, Zeitungsartikel, …)
Die Vorschläge müssen nicht auf Materialien basieren, die Ihnen aktuell zur Verfügung stehen, sollten aber für die
durchschnittliche Schule realistisch sein.
Lehrerseminar „Klima im Wandel“ – MPI Mainz, 28.06.2007 – Gruppe 2 – Name: ____________
Inhalt und Methodik der Unterrichtseinheit:
Inhalte
Notieren Sie in Stichworten, welche Inhalte Sie in die Einheit aufnehmen würden.
Was geben Sie vor?
Welche Fragen werden an die Schüler gestellt?
Welche Methoden (Gruppenarbeit, Frontalunterricht, Mindmapping, Internetrecherche) würden Sie einsetzen?
Lehrerseminar „Klima im Wandel“ – MPI Mainz, 28.06.2007 – Gruppe 2 – Name: ____________
Material und Experimente:
Material
Welche Materialien werden benötigt?
Sie müssen nicht ausschließlich Materialien angeben, die Ihnen zur Verfügung stehen. Die Angaben sollten aber für eine
durchschnittliche Schule realistisch sein.
Experimente
Welche Experimente schlagen Sie für diese Einheit vor? Skizzieren Sie kurz.
Lehrerseminar „Klima im Wandel“ – MPI Mainz, 28.06.2007 – Gruppe 2 – Name: ____________
Erwartungen an die Schüler:
Vorraussetzungen
Welches Vorwissen sollten die Schüler schon mitbringen?
(Geben Sie Stichworte an. In welcher Jahrgangsstufe wäre die Einheit bevorzugt anzusiedeln?)
Fertigkeiten
Welche Fähigkeiten und Fertigkeiten der Schüler werden in der Einheit besonders trainiert?
Lehrerseminar „Klima im Wandel“ – MPI Mainz, 28.06.2007 – Gruppe 2 – Name: ____________
Unterrichtsablauf:
Skizze des Unterrichtsablaufs
Beschreiben Sie den zeitlichen Rahmen für Aufgaben, Besprechungen, Einzelarbeit, Gruppenarbeit,
Experimente, Recherchen, etc. während des Unterrichtes. Entwickeln Sie über die vorgeschlagene
Stundenanzahl hinweg ein Flussdiagramm für den Unterrichtsablauf.
Lehrerseminar „Klima im Wandel“ – MPI Mainz, 28.06.2007 – Gruppe 2 – Name: ____________
Unterrichtsablauf:
Skizze des Unterrichtsablaufs (Fortsetzung)
Lehrerseminar „Klima im Wandel“ – MPI Mainz, 28.06.2007 – Gruppe 2 – Name: ____________