V04 induktive deduktive erkenntnisgewinnung im chemieunterricht PDF

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Folien der Vorlesung "Didaktik der Chemie I"...

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Studentenmaterial zur Vorlesung “Induktive und Deduktive Erkenntnisgewinnung im Chemieunterricht” Theoretische Wege der Erkenntnis: FREGE: Schriften zur Logik. In der Schule ist es nötig von der vollen wissenschaftlichen Strenge abzulassen, weil die Schüler nicht die geistige Reife haben, um auch nur das Bedürfnis danach zufühlen, bewusst die Regeln des Denkens anzuwenden, sich Rechenschaft über die Resultate ihres Denkens abzugeben, aber sie denken intuitiv logisch. Und das ist zunächst auch wohl notwendig, aber es sollte nicht dabei bleiben. Die Strenge der Beweisführung sollte nachgeholt werden, indem das Bedürfnis dafür geweckt und dann befriedigt wird. Aber nur zu leicht geschieht es, dass die Lehrer in dem Bestreben den Schülern alles gerecht zu machen, diesen zweiten Teil ihrer Aufgabe ganz vergessen. Besser ist es etwas weniger Stoff zu geben, dafür aber die logische Durchbildung gründlicher zu betreiben. WEIERSTRASS: „Was ist eine Zahl?“ Wie ist es möglich, fragt man da, dass ein so angesehener Mathematiker in dieser Sache so ganz versagen konnte? Hätte er ihr nur etwas Nachdenken gewidmet, hätte er zu größerer Klarheit gelangen müssen, aber er hat eben gar nicht darüber nachgedacht. Und warum nicht? Er glaubte offenbar, dass gar kein Denken erforderlich war. Ihm fehlte das erste Erfordernis: Die Erkenntnis des Nichtwissens. „Man kann dasjenige, was man besitzt, nicht rein erkennen, bis man das, was andere vor uns besessen, zu erkennen weiß.“

Goethe

Analoges Schließen Ein Analogieschluss ist ein reduktiver Schluss, bei dem geschlossen wird, dass zwei oder mehrere Objekte, die in bestimmten Merkmalen übereinstimmen, auch in anderen Merkmalen, von denen das noch nicht bekannt ist, übereinstimmen. Induktives Schließen Ein Induktionsschluss ist ein reduktiver Schluss, bei dem aus der Tatsache, dass eine repräsentative Zahl von Objekten einer Klasse übereinstimmende Merkmale ( Eigenschaften ) hat, geschlossen wird, dass dies die invarianten Merkmale der Klasse sind. Beispiel: Induktiver Schluss + Molekül von Chlorwasserstoff besteht aus einem Wasserstoff- und einem Chloratom. + Molekül von Methan besteht aus einem Kohlenstoff- und vier Wasserstoffatomen + Molekül von Schwefeldioxid besteht aus einem Schwefel- und zwei Sauerstoffatomen Moleküle bestehen aus mindestens zwei Atomen Deduktives Schließen Ein Schließprozess ist immer mindestens dann deduktiv, wenn bekannt ist: - dass ein Objekt zu einer bestimmten Klasse gehört und geschlossen wird, dass es dann die invarianten Merkmale der Klasse hat - dass ein Objekt der invarianten Merkmale einer Klasse hat und geschlossen wird, dass das Objekt zu dieser Klasse gehört aber auch - O gehört nicht zu K O hat nicht die invarianten M von K - O hat nicht die invarianten M von K O gehört nicht zu K Deduktives Schließen ist Schließen, dass immer dann, wenn die Prämissen wahr sind und die Regeln des Schließens eingehalten werden, zu wahren Konklusionen führt. Reduktives Schließen ist Schließen, bei dem man auch dann nur zu wahrscheinlich wahren Konklusionen kommt, wenn die Prämissen wahr und die Regeln des Schließens eingehalten sind 1

Beachten Sie: - Denken muss geübt werden! - Wer nicht weiß, dass er nichts weiß, fängt auch nicht an, über das Schließen seiner Wissenslücke nachzudenken! 1. Addiert Hexen Brom? Lösung: da bekannt:

a.) experimentell b.) theoretisch, Hexen ist ein Alken (Alle) Alkene addieren Brom.

2. Ist die Ausbeute bei der Herstellung von Ammoniak aus den Elementen durch Druckverminderung zu erhöhen? Lösung: theoretisch Prinzip von Le Chatelier MWG Das Prinzip des kleinsten Zwanges (Henry Le Chatelier 1884) Ein im Gleichgewicht befindliches System weicht einem Zwang aus und es stellt sich ein neues Gleichgewicht ein. Jede Änderung der Bedingungen ist ein solcher Zwang. Konzentrationsänderungen Wird die Konzentration einer Substanz erhöht, so wird sich das Gleichgewicht so verlagern, dass die betreffende Substanz verbraucht wird. Auch die Entfernung einer Substanz aus einem Gleichgewichtssystem verlagert das Gleichgewicht. CaCO3  CaO + CO2 (Entfernen von CO2) DRUCKÄNDERUNGEN Nur für Reaktionen, für die gilt ∆n  O Bei Druckerhöhung auf ein System im Gleichgewicht weicht dieses aus, indem sich das Gleichgewicht auf die Seite verlagert, die eine Druckerniedrigung ermöglicht. (n2 < n1) N2 + 3 H2  2 NH3 Ammoniaksynthese ∆RH = - 92,1 kJ • mol-1 Folglich: Ammoniaksynthese bei hohem Druck Temperaturänderungen Bei Temperaturerhöhung auf ein System im Gleichgewicht weicht dieses dem Druck aus, indem es sich in Richtung der endothermen Reaktion verlagert. Bei Temperaturerniedrigung verlagert es sich in Richtung der exothermen Reaktion. N2 + 3 H2 

2 NH3

∆RH = - 92,1 kJ • mol-1

Folglich: Ammoniaksynthese bei niedriger Temperatur Schließen ist:

Gewinnen und Sichern von Kenntnissen - auf theoretischem Weg - unter Verwendung bereits vorhandener Kenntnisse - unter Beachtung entsprechender Regeln Schließen

Deduktives Schließen

Reduktives Schließen Reduktives Schließen

Induktives Schließen Aufzählende Induktion

Analoges Schließen Ausschaltende Induktion

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Chemieunterricht soll eine praktische Schule der induktiven Logik sein. Die Schüler sollen zu Schlussfolgerungen angeregt werden und zu deren Prüfung auf Richtigkeit. Johann Amos Comenius, Didactica magna. 1. Alles möge aus den unwandelbaren Anfängen der Dinge abgeleitet werden. 2. Nichts soll gelehrt werden auf bloße Autorität hin, sondern alles durch sinnliche und vernünftige Darlegung. 3. Der Anfang des Erkennens muss von den Sinnen ausgehen (denn nichts befindet sich in unserer Erkenntnis, was nicht zuvor in einem Sinne gewesen wäre). 4. Die Wahrheit und Sicherheit der Wissenschaft ist von nichts anderem so sehr abhängig als vom Zeugnis der Sinne, denn die Dinge prägen sich zuerst und unmittelbar den Sinnen ein, dann erst durch Vermittlung der Sinne der Erkenntnis. 5. Wie der Sinn der treueste Sachwalter des Gedächtnisses ist, so wird diese Veranschaulichung aller Dinge bewirken, dass jeder das, was er weiß, treu behält. 6. Zuerst müssen die Kinder ihre Sinne üben (denn das ist am leichtesten), als dann ihr Gedächtnis, darauf ihr Begriffsvermögen und endlich ihr Urteil. So folgt es nämlich stufenweise aufeinander, denn das Wissen beginnt mit der sinnlichen Wahrnehmung und geht durch die Einbildungskraft ins Gedächtnis über, dann bildet sich durch Ableitung vom Besonderen (Induktion) die Erkenntnis des Allgemeinen, endlich kommt über hinreichend bekannte Dinge ein Urteil zustande zur Sicherung des Wissens.

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