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Fachdidaktik Chemie Sitzung: 04.05.21 Thema: Modelle nutzen (Teil zum Wissen von Naturwissenschaften) Wiederholung: Naturwissenschaftliche Denk und Arbeitsweise - Verwendung naturwissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweise mit dem Ziel, diese zu können und vor allem zu verstehen - Was heißt das für den Unterricht? o Wissen über Naturwissenschaften entwickelt sich über die Zeit  als langwieriger Prozesse o Benötigt explizite Lernangelegenheiten, wie das Experimentieren o Es reicht nicht aus Denk- und Arbeitsweisen anzuwenden, sie müssen auch reflektiert werden Thema: Modelle nutzen Zum Beispiel: Atommodell - Voraussetzung für ein sinnstiftendes Lernen ist, dass die Grenzen der Modelle für bestimmte Befunde deutlich werden o Bsp: Widerspruch zur Heisenbergsche Unschärferelation (Genauigkeit von Bahnradius und Geschwindigkeit) o Keine räumliche Beschreibung des Atoms - Diese Grenzen sollen deutlich werden Arten von Modellen - Wir unterscheiden zwischen Anschauungsmodell und Denkmodell - Anschauungsmodelle (Sachmodelle, materielle Modelle, wie die Miniatur eines Autos) o Bsp. Strukturmodell wie DNA -Modell - Denkmodelle (auch theoretische Modelle, ideelle Modell genann) o Bsp. Teilchenmodell, Modelle zur chemischen Bindung oder zur chemischer Reaktion

Unterste Zeile: SuS sollen ein Verständnis entwickeln, was zu den jeweiligen Modellen gehört

Fehlvorstellung der SuS, dass ein Denkmodell ein Abbild der Realität ist  deshalb finden sie es irritierend, dass es mehrere Atommodelle gibt und nicht nur eine  passt zu den Fehlvorstellungen

Schwierigkeit: Realität und Bewusstsein - Sachverhalt: Betrachten wir das Gittermodell: dreidimensionale Darstellung der Molekülstruktur - Dazu entwickeln wir ein Denkmodell und anschließend ein Anschauungsmodell für ein besseres Verständnis o Dieser Übergang vom Denkmodell zum Anschauungsmodell unterstützt die Denkweise der SuS, dass das Denkmodell ein Abbild der Realität ist o Sie durchlaufen damit nicht den Zwischenschritt mit dem Denkmodell  Fehlvorstellung Folgerung für den Unterricht  Die Modellarten, sowie den Übergang vom Denkmodell zum Anschauungsmodell mit den SuS besprechen, sowie über die Grenzen des Modells Lernen über Modelle: Komponenten des Modellverständnisses - Modelle werden verwendet, um Phänomene zu interpretieren - Modelle sind kein Abbild der Realität - Zeichnen sich durch die reduzierte Komplexität aus - Modelle sind nicht richtig / falsch, sondern geeignet oder weniger geeignet  Umsetzung im Unterricht: Einführung: Modellauto und echtes Auto (Modellbegriff diskutieren)  Lerngelegenheiten ermöglichen, um sich mit den Modellbegriff auseinanderzusetzen  wichtig für den Umgang mit den Modellen

Lernen über Modelle - Unterscheidung von Erfahrungs- und Modellwelt - Hypothetischer Charakter der konstruierten Modelle - Nutzung sowie kritische Bewertung alternativer Modelle (Bewusstsein) Beispiel: tricky tracks - Beobachtungen o Spuren von den Abdrücken der Tieren o Spuren von mehreren Tieren, die ineinander laufen (laufen in einer Form zusammen) o Spuren vermischen sich o Zusammenkunft und Auseinandergehen - Was kann man damit über die Naturwissenschaften gelernt werden ? o Hypothesen aufstellen (deuten) o Analog: Man hat die Messwerte und die SuS deuten das o SuS differenzieren zwischen Beobachtung und Interpretation nicht o Beobachtungen lassen vielfältige Interpretationen zu  Verschiedene Interpretationen Lernen über Naturwissenschaften  das eine ist eine Beobachtung und das andere ist eine Interpretation  Aktivitäten aussuchen, die dann nicht mit dem Fach zu tun haben, als Spaßfaktor  Fokus des tricky tracks: Lernen über NW Abfolge von Denk- und Arbeitsweisen zur Strukturierung von Unterricht - Vorher hatten wir die Denk- und Arbeitsweisen als Ziel des Chemieunterricht definiert - Wenn man sie aber nacheinander ausführt, kann dies auch zur Strukturierung des Unterricht beitragen - Abfolge von nacheinander folgenden Schritten: Entwicklung zu einer Fragestellung, Hypothese aufstellen  Einteilung in Phasen Inquiry-based Science Education - Inquiry-based Science Education (ISBE) wird oft als Königsweg für das naturwissenschaftliche Lernen beschrieben - Begriffe: inquiry-based learning, inquiry-based teaching, forschend-entdeckendes Lernen, problem-basiertes Lernen - Begriff verweist einerseits auf Erkenntnisgewinnung und andererseits auf den Lernprozess - Lernen den Weg der Erkenntnisgewinnung - Strukturierung des Lernwegs Definition (ISBE) - Forschendes Lernen - SuS nutzen Fähigkeiten, die von den Wissenschaftlern eingesetzt werden, wie eine Forschungsfrage zu stellen, Hypothesenbildung, Daten sammeln, argumentieren, überprüfen, Schlussfolgerungen ziehen und die Ergebnisse diskutieren - SuS sollen in eine Forschung involviert werden

Denk- und Arbeitsweise als Ziel und Strukturierung  nicht linear dargestellt, sondern als Zyklus Grund: Einstieg in die Forschung kann unterschiedlich sein, d.h. es gibt kein Schema F (individuell, kein festgelegtes Vorfahren  NW ist nicht statisch, sondern dynamisch  man lernt nie aus  aus neuer Erkenntnisgewinn kann eine neue Forschungsfrage entstehen  Lernen als kumulatives Lernen (aufeinanderbauendes Lernen) Zusammenfassung: Wissen über Naturwissenschaften - Wissen über NW gehört neben dem inhaltlichen Wissen auch zu einer naturwissenschaftlichen Bildung (Scientific Literacy) - Der Bildungswert wird dabei aus verschiedenen Perspektiven begründet: Nützlichkeitsargument, demokratisches Argument: Partizipation… - Wissen über Naturwissenschaften umfasst Denk- und Arbeitsweisen, Wissen über die Beschaffenheit von Wissen (NOS) und teilweise noch andere Facetten wie die Personen, die die „NW betreiben“ und Socio-scientific issues (SSI) = Schnittstellen zwischen Naturwissenschaften, Technik und Gesellschaft - Die Entwicklung von Wissen über Naturwissenschaften benötigt Zeit und explizite Lerngelegenheiten - Das Durchlaufen des Prozesses der Erkenntnisgewinnung ist einerseits ein Ziel des Unterrichts, andererseits auch ein didaktischer Ansatz, um naturwissenschaftlichen Unterricht zu strukturieren, Inquiry based Science Education...