| Einsatzvorschläge | Konzeption und Gestaltung | Integration in MOODLE | Literatur |
Die folgenden didaktischen Überlegungen sollen einerseits Anregungen für verschiedene Einsatzzwecke bieten, sowie andererseits den inneren Aufbau und den Bezug der Programme zueinander verdeutlichen.
Einsatzvorschläge
- Schüler können im Unterricht
in Einzel- oder Gruppenarbeit
mit Hilfe der Programme am Rechner selbsttätig
gezielt Übungsaufgaben bearbeiten.
Neben der Bearbeitung vorgebener Übungsaufgaben ist zur Binnendifferenzierung für Fortgeschrittene auch die Erstellung eigener Aufgaben empfehlenswert. Umgekehrt finden schwächere Schüler hier zusätzliche Übungsmöglichkeiten, die zu Hause oder in Intensivierungsphasen ohne Zeitdruck in der eigenen Geschwindigkeit bearbeitet werden können. - Schüler können so eigenständig zu Hause ihren Lernstand, insbesondere zum jeweiligen Grundwissen, überprüfen.
- Im Falle sich anhäufender Lücken, oder falls die Chemie aus Schülersicht bereits als scheinbar
unberechenbares "Angstfach" erlebt werden sollte, können diese Programme
bei konsequenter Durcharbeitung
auch ergänzend zu, oder als autodidaktischer Ersatz für
eine kostspielige Nachhilfe eingesetzt werden.
In diesem Fall sollte man als Schüler den eigenen Chemie-Lehrer darum
bitten, dass dieser unter Angabe der Schule per Mail an
die Passwörter zu den Übungsaufgaben erfragt, um die Lösungen dann
möglichst portioniert dem Schüler bekanntzugeben.
Der eigene Chemie-Lehrer ist ohnehin immer der geeignete Ansprechpartner,
wenn es um die Frage geht, welche Programme man als Schüler
zum Aufarbeiten von Lücken
passend zum aktuellen Stoff am Besten bearbeiten sollte. - Fachlich oder an Programmierung besonders interessierte Schüler können anhand der Quelltexte die zugrundeliegenden Regelwerke erkunden und so die Gesetzmäßigkeiten ableiten oder sogar die Quelltexte anpassen, z.B. um ein Programm um neue Moleküle zu erweitern.
- Im Rahmen von Projekten oder P-Seminaren kann eine solche Programmerweiterung auch arbeitsteilig erfolgen, indem neue Formeln, Textbeschreibungen, Bildmedien, Animationen oder Videosequenzen erstellt und eingebettet werden. Evlt. ließen sich manche Programme auch Fächer übergreifend in andere Sprachen übersetzen.
- Im Falle von, z.B. durch den Lehrermangel in MINT-Fächern oder auch eine unvorhersehbare Erkrankung verursachtem Unterrichtsausfall, kann in einem begrenzten Zeitraum mit Hilfe der Programme mit relativ geringem Zusatzaufwand eine Art Notprogramm betreut werden. Damit ein solches aber erfolgreich sein kann, müssen dann unbedingt auch die betroffenen Schüler aktiv werden und sich möglichst in kleinen Lerngruppen gegenseitig unterstützen!
Konzeption und Gestaltung
- Bei den einfacheren Einsteiger-Programmen werden zunächst die häufig benötigten Routine-Techniken (z.B. beim Aufstellen von Formeln und Reaktionsgleichungen oder zur Benennung von Verbindungen verschiedener Stoffklassen) mit Hilfe einfacher "Drill and Practice"-Sequenzen eingeübt, wobei der Schwierigkeitsgrad innerhalb einer Aufgabenfolge zunimmt.
- Bei den etwas komplexeren Programmen stehen zentrale Basis-Konzepte (etwa das Donator-Akzeptor-Konzept oder das Gleichgewichtskonzept) im Mittelpunkt.
- Die Programme innerhalb eines Themegebiets bauen schrittweise
aufeinander auf. In den Übungsaufgaben wird aber immer auch
auf andere Themengebiete Bezug genommen, so dass letztendlich
eine Vernetzung mehrerer Stoffgebiete erfolgt.
In der anorganischen Chemie werden daher zunächst immer die eher qualitativen Veränderungen betrachtet, an die sich das später behandelte chemische Rechnen als ergänzender Aufsatz modular anschließt.
Für die organische Chemie ergibt sich beispielsweise die folgende Übersicht zu einem Zusammenspiel verschiedener Lernprogramme. - Bei Formeldarstellungen, Animationen und Simulationen wird hier bewusst nicht auf eine möglichst detailgetreue, fast fotorealistische Wiedergabe Wert gelegt, sondern die verschiedenen schematischen Darstellungsebenen auf Teilchenebe stehen im Mittelpunkt, mit ihrem jeweils unterschiedlichen Informationsgehalt. Um eine häufige Quelle für Verständnisschwierigkeiten auszuschließen, wird hierfür zunächst immer zur Einführung eine möglichst ausführliche Darstellungsweise gewählt, die dann erst später zugunsten einer weniger aufwändigen Symbolschreibweise verkürzt wird.
- Soweit möglich, wird immer der Zusammenhang zwischen den Beobachtungen des Realexperiments und den Vorgängen auf der Teilchenebene betont.
- Die Farbgebung orientiert sich möglichst einheitlich an folgender Übersicht:
Symbolfarbe Themengebiet(e) Bedeutung Rot Ionen, Moleküle und Zwischenmolekulare Kräfte Kationen, positive Ladungen, formale Ladungen und positive Teilladungen Säuren und Basen, ionische Reaktionsmechanismen Säuren (S) mit positiv polarisiertem Wasserstoffatom, Elektrophile, Substitutenen mit Elektronenzug (negative Induktive und Mesomere Effekte) Redoxreaktionen Oxidationsmittel (Oxm) mit hoher Oxidationszahl und Elektronenmangel Blau Ionen, Moleküle und Zwischenmolekulare Kräfte Anionen, negative Ladungen, formale Ladungen und negative Teilladungen Säuren und Basen, ionische Reaktionsmechanismen Basen (B) mit freiem Elektronenpaar an negativ polarisiertem Atom, Nucleophile, Substitutenen mit Elektronenschub (positive Induktive und Mesomere Effekte) Grün Redoxreaktionen Reduktionsmittel (Redm) mit niedriger Oxidationszahl und Elektronenüberschuss Orange Zwischenmolekulare Kräfte, Reaktionsmechanismen Wasserstoffbrückenbindungen als gestrichelte Linie, unpolare Moleküloberflächen (besser sichtbar als Gelb), Elektronenpaarverschiebungspfeile - Bei Donator-Akzeptor-Reaktionen wird immer die folgende Reihenfolge eingehalten:
Reaktionstyp korrespondierende Paare Gründe für diese Anordnung Säure-Base-Reaktionen: B1 + S2 ⇌ S1 + B2 Das freie Elektronenpaar der Base 1 greift wie bei den ionischen Mechanismen in der Leserichtung von links nach rechts als Nukleophil am positiv polarisierten, elektrophilen Wasserstoffatom der Säure 2 an und deprotoniert diese. Redoxeaktionen: Redm1 + Oxm2 ⇌ Oxm1 + Redm2 Bei einer Redoxreaktion werden Elektronen vom Reduktionsmittel auf das Oxidationsmittel übertragen. In der Oxidationsteilreaktion werden diese Elektronen zunächst vom Reduktionsmittel abgegeben und im Verlauf der Reduktionsteilreaktion vom Oxidationsmittel aufgenommen. Beide Teilreaktionen laufen natürlich gekoppelt ab, jedoch lässt sich durch eine räumliche Trennung der beiden Vorgänge ein Stromfluss durch einen metallischen Leiter erreichen.
Integration in MOODLE
Einen möglichen Weg, wie man die Lernprogramme in einen eigenen MOODLE-Kurs einbauen könnte, zeigt die folgende Übersicht.
∧Literatur
- Struktur-Wirkungs-Denken in der Chemie: Eine Chance für mehr Nachhaltigkeit,
B. Jastorff, R. Störmann, U. Wölcke,
Isensee, Florian, GmbH; Auflage: 1 (14. August 2003),
ISBN-13: 978-3895989209 - Chemiedidaktik heute. Lernprozesse in Theorie und Praxis,
H.-D. Barke, G. Harsch,
Springer, Berlin; Auflage: 1 (1. Januar 2000),
ISBN-13: 978-3540417255 - Kompedium multimediales Lernen (X.Media.Press),
H. M. Niegemann, S. Domagk, S. Hessel, A. Hein, M. Hupfer, A. Zobel,
Springer, Berlin; Auflage: 1 (17. Juni 2008),
ISBN-13: 978-3540372257 - Advanced Chemistry (Advanced Science),
M. Clugston, R. Flemming,
Oxford University Press (8. Juni 2000),
ISBN-13: 978-0199146338 - Introduction to Chemistry,
R. Bauer, J. Birk, P. Marks,
McGraw-Hill Science/Engineering/Math; 2 edition (January 9, 2009),
ISBN-13: 978-0077274306