abstraktionsstufen m. a. anton. planungs- & analyseraster für den unterricht ziele thema...
TRANSCRIPT
Abstraktionsstufen
M. A. Anton
Planungs- & Analyseraster für den Unterricht
Ziele
ThemaFachperspektive Schülerperspektive
Lehrerperspektive
LehrplanBildungsstandards Bildungsrelevanz
Fachinhalt
Artikulation FLnZ, Inhalt, U-form, U-methode, Medien
Lernerrelevanz
Evaluationsinstrumente Evaluationsergebnisse
Evaluationskonsequenzen & Unterrichtsentwicklung
PARU
Motivation
InstruktionAnwendung
Artikulation
Inhalt
PARU
Motivation
InstruktionAnwendung
Artikulation
InhaltVorbereitung
Nachbereitung
Fachliche Sicherheit (LLI)-eng inhaltsbezogen-systematisch überblickend
Ziele-operationalisiert
•Wissensmodell-global
•Basiskonzepte•Kompetenzbereiche
Strukturierung-Felder!-inhaltlich (DR)-aktional-sozial-methodisch-zeitlich-lernpsychologisch
Strukturierung-Felder!-inhaltlich (DR)-aktional-sozial-methodisch-zeitlich-lernpsychologisch
Hilfsmittel- Knowledge-Mapping- Demonstration- Experiment - TA + Heft- OH + Buch Fixierung
Veranschaulichung
Bed
eutu
ng
Reflexion, EvaluationOptimierungen
Wertschätzung &Feedback (SuS):Kompetenzzuwachs
Unterrichtsmodell: PARU u.a. Lehrlern-Modell:Moderater KonstruktivismusHeterogenität der Lerngruppen:„Matthäus-Prinzip“
Erklärung
Hauptorientierungen in der Unterrichtsarbeit
Bedeutung von Strukturierungen von Unterricht
Untersuchung an GSHS-Klassen, Mchn (1985), Fach Math. hinsichtlich: Leistungszuwachs und Verringerung der Leistungsstreuung (MPI Psycholog. F.)(Quelle: Terhart, 2005, S. 92)
Optimalklassen:Kl. mit überdurch-schnittlichem Leistungszuwachs und ebensolcher Verringerung der Leistungsstreuung
Auffallend: Die je individuellen Merkmalprofile der Lehrer in der O-Gruppe streuen sehr breit (? „Echtheit!“)
Deutliches
Alleinstellungsmerkmal
für Unterrichtsqualität:
Strukturierung des Unterrichts!
verständlich vortragen
Wichtiges festhaltenstrukturiert arbeiten strukturiert arbeiten
Sinne aktivierenhandeln lassen
laut denken
Kompetenzzuwachs rückmelden
Theorie
Hauptorientierungen in der Unterrichtsarbeit
Erfolg erleben
PARU
Motivation
InstruktionAnwendung
Inhalt
Ziele
Hilfsmittel
Problembasiertes Lernen PBLEntdeckendes Lernen EL
Struktur
InstruktionsstufenTheoriefeld/Praxisfeld
Kleinschrittigkeit„k.l.a.r.“
Experimentierphasen Aspektbetonung / Wahrnehmungsführung
Experimentierphasen Aspektbetonung / Wahrnehmungsführung
Artikulation
Experimentierphasen
Präexperimentelle Phase:Untersuchungsfragen, Vorwissensaktivierung,
vorläufige (hypothetische) Antworten, Vorgehensweise
Experimentelle Phase:Zielorientiert, beobachtend,
protokollierend
Postexperimentelle Phase:Abstraktionen, Modellbildungen, Verallgemeinerungen
Problementstehung, etwa durch Beobachtung;
Kognitiver Konflikt mit Lösungsnutzen!
Aspektbetonung I
Fe-Wolle
Luft
Sperrflüssigkeit
Steigrohr
CuSO4-Lsg.
Fe-Nagel
Wasserzersetzungnach Hofmann*
Demo von EnergieformenBeisp.: Elektr. E.
REDOX-Reaktion bei Verwendungvon Oxidationszahlen (OZ)
Demo einer Reduktion
Elektrolyse von Schwefelsäure:•Reihenfolge der Ionenentladung•Akku•ELOXAL-Verfahren
Herleitung der Summenformelvon H2 und O2
Herleitung der Faraday-Konstanten
Herleitung der Volumengesetze(AVOGADRO)
Nachweis: Wasser ist eine Verbindung,kein „Element“
Reaktionstyp: Analyse
Gewinnung einesstöchiometrischenKnallgasgemisches
„geschlossener Stromkreis“
Glimmspan- & KnallgasprobeAspektbetonung II
6 H
2O
4 H
3O+ +
4 e
- + O
2
4 H
3O+ +
2 e
- 4
H2O
+ 2
H2
(*August W. v. Hofmann, 1818-1892; 1866)
Wahrnehmungsführung
• Figur-Grund-Kontrast
• Einfachheit
• Gleichartigkeit
• Nähe
• Durchlaufende Linie
• Symmetrie
• Links-Rechts
PARU Artikulation
Motivation
InstruktionAnwendung
Inhalt
Ziele
Hilfsmittel
Problembasiertes Lernen PBLEntdeckendes Lernen EL
Struktur
InstruktionsstufenTheoriefeld/Praxisfeld
Kleinschrittigkeitk.l.a.r.
Realer Versuchsaufbau und -ausführungRealer Versuchsaufbau und -ausführung
Nawi-Unterrichtsfelder
TheoriefeldArgumentation/Fähigkeiteninstruktiv-Fachsprache-Basiskonzepte der BS-Modell- vorstellungen-Ordnungs- systeme-Erklärprinzipien-Portfolio-Präsentation
Erklärung
Mitteilung
Aufträge
PraxisfeldHandlungs-orientierung/ Fertigkeiten
explorativ-Gerätekunde-Stoffkunde-Technikkunde-Sicherheit-Modellkunde-Forschungs- zyklus-Experimentier- protokolle-Optimierung
Kumulieren
Kombinieren
Organisieren
Fakten
Ko
nd
ition
en F
un
ktion
en
WissensqualitätenInstruktionsstufen
Fachwissen – Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewertung
kognitionsfördernd interessefördernd
Transformations-Methode/Hypothesen-(prüfung)
Experte
Fakten
Novize
Strukturierungdes „Problemraums“(PBL)
Zielzustand
Definition/Abgrenzung (PA)
Authentisches Problem (PE)
Lösungssuche (PB)
Moderater Konstruktivismus „Moko“
Problembasiertes Lernen PBLA
Heuristik (PL)
Schwierigkeiten-Analyse/Frage
Anfangszustand
Funktionen
Kon
ditio
nen
EntdeckendesLernen (EL)
Konfliktinduktion &-lösung
Authentisches Problem (PE)
Entdeckendes LernenB
Beispiele &Erklären
Explorieren &Experimentieren
Konstruieren &Erfinden
Heuristik (PL)
Realer Versuchsaufbau und -ausführungRealer Versuchsaufbau und -ausführung
abstrakt
konkret
Phä
nom
en
Zeit
Realer Versuchsaufbau und -ausführung
Skizze/Abbildung
abstrakt
konkret
Phä
nom
en
Zeit
Realer Versuchsaufbau und -ausführung
Skizze/Abbildung
Verbalisierung: Beschreibung von Aufbau und Ablauf
abstrakt
konkret
Gen
eral
isie
rung
Phä
nom
en
Zeit
Realer Versuchsaufbau und -ausführung
Skizze/Abbildung
Verbalisierung: Beschreibung von Aufbau und Ablauf
Symbolisierung und ModellierungTeilchen-, Modell-, Symbolebene (TMS)
abstrakt
konkret
Phä
nom
enA
bstr
aktio
n
Zeit
Realer Versuchsaufbau und -ausführung
Skizze/Abbildung
Verbalisierung: Beschreibung von Aufbau und Ablauf
Symbolisierung und ModellierungTeilchen-, Modell-, Symbolebene (TMS)
Mathematisierung
abstrakt
konkret
Phä
nom
enA
bstr
aktio
n
Zeit
Realer Versuchsaufbau und -ausführung
Skizze/Abbildung
Verbalisierung: Beschreibung von Aufbau und Ablauf
Symbolisierung und ModellierungTeilchen-, Modell-, Symbolebene (TMS)
Mathematisierung
abstrakt
konkret
Phä
nom
enA
bstr
aktio
n
Zeit
Abstraktionsstufen
Synthese von Eisensulfid aus den Elementen
Entzündet man ein Gemenge aus Eisen- & Schwefelpulver mit einem glühenden Eisendraht, so entsteht eine Glühfront,
die sich langsam und ohne weitere Energiezufuhr durch das Gemisch hindurch bewegt.
Fe + S FeS
n(Fe) : n(S) = 1 : 1
Metallnadel,glühend
Fe/S-Pulver-Gemenge
Glühfront
schwarzes, porösesProdukt
abstrakt
konkret
Phä
nom
enA
bstr
aktio
n
Zeit
VerbrennungAbhängigkeit der Brenndauer vom Luftvolumen
Stülpt man über ein brennendes Teelicht Gläser unterschiedlicher Größe, dann brennt die Kerze nur für einige Zeit weiter und geht dann aus.
Die Brenndauer ist im großen Glas länger als im kleinen Glas.
Wachs + Luft VerbrennungsgaseKohlenwasserstoffe + Sauerstoff Kohlenstoffdioxid + Wasserdampf
C + O2 CO2 / „4 H“ + O2 2 H2O
„Je größer das Glasvolumen, desto länger brennt die Kerze“ (= Proportionalität!)V ~ t /
abstrakt
konkret
V (mL)
200 400 800
T (sec)
6 9 21
t
V
Phä
nom
enA
bstr
aktio
n
Zeit
Wirkung eines geladenen Glasstabs auf einen Wasserstrahl und auf einen Strahl Hexen.
Wasserstrahl Hexenstrahl
Hält man einen geladenen Glasstab an einen dünnen Wasserstrahl, so wird dieser abgelenkt.
Der Hexenstrahl verändert seine Richtung nicht.
Wasserstoffbrückenbindungen
Sauerstoff besitzt eine höhere Elektronegativität als Wasserstoff. Im Wassermolekül werden die bindenden Elektronen vom Sauerstoff stärker angezogen.
Das Sauerstoffatom erhält so eine negative und die Wasserstoffatome erhalteneine positive Partialladung Das Wassermolekül ist ein Dipol
abstrakt
konkret
Phän
omen
Abst
rakti
on
Zugabe eines Indikators zu einer Lösung führt unter Umständen zu einer Farbänderung.
Gibt man einen Säure-Base-Indikator in eine Lösung,so zeigt dieser durch seine Farbe an, ob die Lösung
sauer, neutral oder basisch ist.
abstrakt
konkret
Phä
nom
enA
bstr
aktio
n
Zeit
Henderson-Hasselbalch-Gleichung
Massenwirkungsgesetz
Indikator wird zu zwei verschiedenen Lösungen gegeben und es kommt jeweils zu einer charakteristischen Farbänderung.
Farbänderung
Darstellung einer Säure durch die Verbrennung eines Nichtmetalloxids. Das entstandene Oxid wird
mit Wasser aufgenommen und mit Indikator getestet
Verbrennt man Schwefel, so entsteht Schwefeldioxid. Leitet man dieses in Wasser (hier mit Bromthymolblau versetzt), bildet sich
Schweflige Säure und die saure Lösung verfärbt sich von grün nach gelb.
1) S + O2 SO2 (Verbrennung von Schwefel Schwefeldioxid entsteht)
2) SO2 + H2O H2SO3 (Schweflige Säure entsteht bei der Aufarbeitung mit Wasser)
Zu 1: S + O2 SO2 ∆HR = -297 kJ/mol
abstrakt
konkret
Phän
omen
Abst
rakti
on
Zeit
Wasser mit Bromthymolblau
brennender Schwefel
Schwefeldioxid in Wasser gelöst Bromthymolblau färbt sich gelb
abstrakt
konkret
Zeit
Mögliche Stufenfolge in der Primar- und Unterstufe
Phä
nom
enA
bstr
aktio
n
Leitfähigkeit einer Kochsalzlösung
abstrakt
konkret
Phän
omen
Abst
rakti
on
Zeit
Löst man Salze in Wasser, so dissoziieren sie in ihre Ionen. In der wässrigen Lösung liegen somit die Ionen als frei bewegliche Ladungsträger (Hydratisierte Anione und Kationen) vor und
vermögen so den elektrischen Strom zu leiten. Beim Anlegen einer Spannung leuchtet das Glühlämpchen folglich auf!
NaCl Na+ (aq) + Cl- (aq)
Kochsalz-Lsg.
Eine Mathematisierung ist an dieser Stelle wohl eher sinnfrei! Eine elektrochemische Betrachtung im tieferen Sinne würde zu weit führen!
U=15 V~
abstrakt
konkret
Zeit
Mögliche Stufenfolge in der Mittel- und Oberstufe
Phä
nom
enA
bstr
aktio
n
Landolt-Zeitreaktion in Abhängigkeit von der Temperatur
Erhöht man bei einer chemischen Reaktion die Temperatur, so sinkt die Reaktionszeit (RGT-Regel).
Dies erklärt die unterschiedlichen Zeitpunkte für den Farbumschlag nach blau!
abstrakt
konkret
Phän
omen
Abst
rakti
on
Zeit
Iodat-Lsg.
Sulfit-/Stärke-Lsg.
T1 T2
t1 t2
IO3- + 3 SO3
2- I- + 3 SO42-
5 I- + IO3- + 6 H30+ 3 I2 + 9 H2O
I2 + SO32- + 3 H2O 2 I- + SO4
2- + 2 H3O+
t
TT in°C T1 T2 Tn
t in s t1 t2 tn
Konkretes Beispiel
X Beispiele!
Induktiver Schluss
Regelfindung/Gesetzmäßigkeit
Theorie
allgemein
speziell
Gen
eral
isie
rung
Ein
zelfa
ll
Zeit
Generalisierungsstufen
Mg in HCl-Sre „auflösen“
Verschiedene unedle Metalle mit unterschiedlichen Säuren reagieren lassen
Metalle reagieren mit Säuren
Metalle (unedle) reagieren mit Säuren (ver.) zu Salz und Wasserstoff
Für die typischen Säurereaktionen sind die Oxonium-Ionen verantwortlich
allgemein
speziell
Gen
eral
isie
rung
Ein
zelfa
ll
Zeit
Generalisierungsstufen
Vereinigung eines Stoffes mit Sauerstoff
Abgabe von Elektronen
Erhöhung der Oxidationszahl
Rückkopplung der Oxidationszahlen mit demquantenmechanischen Atommodell
(Nebengruppenelemente)
Def
initi
onsu
mfa
ng:
hier
: O
xida
tion
Zeit
abstrakt
konkret
Definitionsstufen
(Übertragung der OZ auf die funktionelle Gruppenvon organischen Verbindungen)
Säuren sind Stoffe, die sauer schmecken, Indikatoren verfärben
und unedle Metalle unter H-Entwicklung zersetzen
Säuren sind Stoffe, die in wässeriger Lösung Protonen abspalten(ARRHENIUS)
Säuren sind Protonendonatoren(BROENSTED)
Säuren sind elektrophile Elektronenpaarakzeptoren(LEWIS)
Säure-Base-Reaktionen & Redox-Reaktionen sind Elementarteilchen-Übertragungen
Def
initi
onsu
mfa
ng:
hier
: S
äure
n
Zeit
abstrakt
konkret
Definitionsstufen
Oxidation ist eine Reaktion mit Sauerstoff
Oxidation ist eine Elektronen-Abgabe
Oxidation ist die Erhöhung der Oxidationszahl
Oxidationen sind immer an Reduktionen gekoppelt
Säure-Base-Reaktionen & Redox-Reaktionen sind Elementarteilchen-Übertragungen
Def
initi
onsu
mfa
ng:
hier
: O
xida
tion
Zeit
abstrakt
konkret
Definitionsstufen
Alle Stoffe bestehen aus kleinsten, nicht mehr weiter teilbaren Teilchen (Atom-M.: DEMOKRIT)
Jedes Element und jede Verbindungbesteht aus gleichen kleinsten Teilchen (Kugel-M.: DALTON)
Atome bestehen aus Protonen und Neutronen sowie Elektronen (Rosinenkuchen-M.: THOMSON)
Atome bestehen aus positiv geladenem Kernund negativ geladener Hülle (Kern-Hülle-M.: RUTHERFORD)
Die Atomhülle kann in definierteEnergieniveaus unterteilt werden (Schalen-M.: BOHR)
Def
initi
onsu
mfa
ng:
hier
: A
tom
bau
Zeit
In der Atomhülle besitzen Elektronenräumliche Aufenthaltswahrscheinlichkeiten
(Orbital-M.: PLANCK, SCHRÖDINGER, HEISENBERG)
abstrakt
konkret
Definitionsstufen
Kognitiven Konflikt spürenSchwierigkeiten erkennen
Strategie entwickeln
Vorwissen aktivieren, Übersicht gewinnen, Problem portionieren
Aufmerksamkeit ausrichtenLösbarkeit einschätzen
Lösungsweg vorwegnehmen
Problem lösenKompetenzzuwachs
spüren
Didaktik und Mathetik der Chemie LMU München Schema zur Planung einer Chemiestunde (Anton)
Klasse Datum Thema Stundentyp Neudurchn., Wh, Prüfungsvorber.
Ort
Feinzieleoperationalisiert
Artikula-tionenPhasen
Feininhaltevollständig
Methodeninkl. Experimente
Unterrichts-formenAktions-,
Sozialform
Medien
Zeit-strukturDauer in
Min.
Stundenziel Fachbegriffe (neu)LV, UG, Exp., Demo, Referat,
Stationenarbeit, Lernzirkel, Expertenpuzzle
Lehrer- vs. schülergeleitetKlasse, Abt., Gruppe (2,3,4,5), Einzelarb.
Tafel, OH, PPP, Film
Leistungskontrolle
Problem & Vorwissens-aktivierung
Fragenfindung & Methode
Fragenfindung & Methode
Beantwortung & Erkenntnis
Anwendung & Bedeutungs-extraktion
Wiederholung & Festigung
Artikulationsschema