Beschreibung und Ziele:

Schülerinnen und Schüler wünschen sich selbstständiges Experimentieren und Arbeiten. Darüber hinaus arbeiten sie gerne in kleinen Schülergruppen. Die geplante Anschaffung von Experimentierboxen zum Thema Saure und basische Lösungen als Klassensatz kann gleichzeitig bis zu 32 Schülerinnen und Schüler im experimentellen Arbeiten fördern. Neben inhaltlichem Wissen zum pH-Wert und zu Indikatoren werden manuelle Fähigkeiten und Fertigkeiten im Bereich der Erkenntnisgewinnung und der Verwendung von Fachsprache gefördert. Die Schülerinnen und Schüler können zunächst ohne Einfluss der Lehrkraft vorhandenes Vorwissen austauschen und sich selbstständig Zusammenhänge erklären. Unterschiedliche Stärken der Schülerinnen und Schüler können in die Gruppenarbeit eingebracht werden und zum Gesamterfolg des jeweiligen Schülerteams beitragen. Die Experimentierboxen wurden an der Universität Duisburg-Essen speziell für das erste Jahr Chemieunterricht Jahrgangsstufe 7 konzipiert und sind mit dem Kerncurriculum Chemie abgestimmt. Die Lernwirksamkeit des Materials wurde in mehreren empirischen Studien nachgewiesen. Die Reihe umfasst fünf experimentelle Unterrichtsstunden und ist so angelegt, dass die einzelnen Experimentiersequenzen von den Schülerinnen und Schülern selbstständig bearbeitet werden können: 1. Box: Gruppierung von Lösungen anhand ihrer Eigenschaften, Einführung der Begriffe sauer und basisch, Indikator 2. Box: Einführung des pH-Wertes als Maß für den sauren oder basischen Charakter einer Lösung 3. Box: Einführung der pH-Skala anhand der Neutralisationsreaktion 4. Box: Eigenschaften von Lösungen von Nichtmetalloxiden in Wasser 5. Box: Eigenschaften von Lösungen von Metalloxiden, Anwendung der Neutralisation In Kleingruppen aus vier Schülerinnen und Schülern planen, forschen und diskutieren die Kinder gemeinsam. Hierzu erhält jede Kleingruppe zu jeder der fünf Unterrichtsstunden jeweils eine Interaktionsbox, die inhaltlich speziell auf die entsprechende Stunde abgestimmt ist. Die Box enthält zum einen den Arbeitsauftrag, zum anderen auch weiterführende Informationen wie Infokarten und die Experimentiermaterialien. Bei der Entwicklung der Materialien wurde darauf geachtet, dass die Aufgaben als offene Problemaufgaben formuliert worden sind, so dass ein Abarbeiten "kochbuchartiger" Experimentiervorschriften bewusst vermieden wurde. Die Experimentiermaterialien sind so ausgewählt, dass sie gezielt bekannte Schülerfehlvorstellungen aufgreifen und die Schülerinnen und Schüler diese selbstständig revidieren können. Weiterhin ist die Aufgabenstellung so gewählt, dass die Schülerinnen und Schüler eigene Entscheidungen über mögliche unterschiedliche Lösungswege treffen und in ihrem Team diskutieren müssen. Auch kreativere experimentelle Ansätze können zu den richtigen Lösungen kommen. Jede Gruppenarbeitsphase dauert ca. 20-30 Minuten und kann anschließend in einer Sammelphase kurz verglichen und im Klassenverband besprochen werden.

Über die im Kerncurriculum geforderten konzeptbezogenen Kompetenzen zum Thema Saure und basische Lösungen hinaus sollen mithilfe der Materialien vor allem auch prozessbezogene Kompetenzen gemäß der nationalen Bildungsstandards aus dem Bereich der Erkenntnisgewinnung und Kommunikation vermittelt werden. Dabei ist wichtig, dass alle Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit haben, selber experimentell zu arbeiten, mit den anderen Gruppenmitgliedern über die durchgeführten Experimente ins Gespräch zu kommen und ihre eigenen Fähigkeiten ins Team einzubringen. Die Anschaffung der Materialien würde es ermöglichen, eine ausgearbeitete und nachweislich lernwirksame kooperative Lernphase dauerhaft in den Unterricht zu integrieren, was aufgrund der Komplexität der Materialien sonst in diesem Umfang nicht möglich wäre. Einmal vorhanden müssen die Experimentierboxen nur nach Gebrauch wieder um verbrauchte Chemikalien ergänzt und gereinigt werden.

Wie wurden die Kinder in das Projekt eingebunden?

Die Kinder arbeiten in 4er-Gruppen im Rahmen der Unterrichtsreihe selbstständig mit den aufeinander aufbauenden Experimentiermaterialien. Zwischen den einzelnen praktischen Arbeitsphasen werden die Ergebnisse mit der Lehrkraft besprochen.

Rückblick:

In den letzten Monaten waren die Schülerinnen und Schüler am Städtischen Gymnasium in Selm dem pH-Wert schon des Öfteren mit den neu angeschafften Experimentierboxen auf der Spur. Durch die Möglichkeit einen kompletten Klassensatz anzuschaffen bekommen nun alle Schülerinnen und Schüler in dieser Unterrichtsreihe die Möglichkeit zu kleinen Forschern zu werden. Aussagen wie "Können wir in der nächsten Stunde wieder mit den Boxen arbeiten?" zeigen die Begeisterung der Siebtklässler. Während der einzelnen kooperativen Arbeitsphasen wurde zuvor in 4er Gruppen aus vier kleinen Forschern überlegt, wie man die Fragestellung der heute zu bearbeitenden Box am besten angehen könnte, Ideen wurden entwickelt, wieder verworfen, Experimente wurden durchgeführt und bestätigt. Nahezu selbstständig erarbeiteten sich die Gruppen verschiedene Inhalte zu Thema Säuren, Basen und Neutralisation. Wenn man nicht sofort weiterkam, überlegte man gemeinsam in der Kleingruppe. Das muss doch rauszukriegen sein! Und irgendwann hatte man die zündende Idee und alle in der Gruppe freuten sich über den Erfolg. "Die Boxen sind richtig cool," bemerkt eine Schülerin am Ende der Stunde. Das finden auch die Chemielehrkräfte am SGS, die die Boxen zukünftig immer wieder gerne einsetzen werden, um den Schülerinnen und Schülern neben inhaltlichem Wissen zum pH-Wert und zu Indikatoren, manuelle Fähigkeiten und Fertigkeiten im Bereich der Erkenntnisgewinnung und die Verwendung von Fachsprache zu vermitteln. Herzlichen Dank!