Unterrichtsmaterialien Teilgebiete der Chemie: Ganze Werke Seite 2/11
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Chemie
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Gesamtwerk
Säuren, Basen und die Umwelt
Entdecken Sie die Geheimnisse des Neuhausener Sees und die Wirkung von Säuren sowie Basen auf unsere Umwelt. In der Unterrichtsreihe sind Ihre Schülerinnen und Schüler Teil eines Teams junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, das mit einer wichtigen Mission betraut wurde: den mysteriösen Fall des Neuhausener Sees zu lösen. Der einst klare See voller Lebewesen und Pflanzen hat sich in ein trübes Gewässer verwandelt, in dem Fische sterben und Pflanzen verkümmern. Was ist passiert und wie kann der See gerettet werden? Durch praktische Experimente, interessante Fallstudien und interaktive Gruppenarbeiten erlangen die Schülerinnen und Schüler das nötige Wissen über Säuren und Basen und erfahren, wie diese unsere Gewässer und Böden beeinflussen.
Gesamtwerk
Die Säure-Base-Titration
Das Themenfeld Säuren, Basen und analytische Verfahren ist fest in den Lehrplänen der Sekundarstufe II verankert. Mithilfe dieser Materialien werden Ihre Schülerinnen und Schüler mit dem bekanntesten Verfahren zur Bestimmung der Säurekonzentration, der Säure-Base-Titration, bekannt gemacht. Sie führen selbstständig Titrationen zur Bestimmung des Säuregehalts in den Alltagsprodukten, Essig und Orangensaft durch. In einer passenden Klausuraufgabe beschäftigen sie sich abschließend mit der Frage "Greift Orangensaft den Zahnschmelz an?"
Gesamtwerk
Chemische Analytik am Beispiel "Doping"
Doping im Sport ist heute weit verbreitet und betrifft sowohl den Leistungs- als auch den Breitensport. Der zunehmende Leistungsdruck führt dazu, dass immer mehr Sportler zu Dopingmitteln greifen, was eine große Herausforderung für die chemische Analytik darstellt. In diesem Beitrag werden verschiedene analytische Methoden der Chemie aufgezeigt, die in der Dopinganalytik genutzt werden. Dabei werden insbesondere verschiedene chromatografische und spektroskopische Analysemethoden behandelt.
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Gesamtwerk
Kohlenstoffdioxid und der Klimawandel
Kohlenstoffdioxid (CO₂) ist ein bekanntes Gas, das aktuell eine zentrale Rolle im Kontext des Klimawandels spielt. Die CO₂-Problematik ist eng mit der Erderwärmung verbunden, da der Anstieg der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre wesentlich zur globalen Temperaturerhöhung beiträgt. Diese Problematik hat in den letzten Jahren verstärkt Aufmerksamkeit erregt, da die negativen Auswirkungen des Klimawandels immer deutlicher werden. In dieser Einheit werden verschiedene Übungen im Bezug zu dieser Problematik vorgestellt. Diese beinhalten stöchiometrische Rechnungen, Aufgaben zur chemischen Energetik sowie zur Kinetik.
Gesamtwerk
Egg-Races
Egg-Races sind eine experimentelle Möglichkeit des selbstständigen Erkenntnisgewinns. Sie sind seit den 2000er-Jahren im deutschen Chemieunterricht angekommen. Aufgrund von Zeitmangel wird die motivierende Methode mit Wettbewerbscharakter allerdings nur selten angewendet. Im Folgenden werden einige zum Lehrplan passende Egg-Races vorgestellt, die in den normalen Unterrichtsalltag eingebracht werden können.
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Gesamtwerk
Digitale Lernumgebungen
Die Digitalisierung hat in den letzten Jahren nahezu alle Lebensbereiche durchdrungen. Mittlerweile sind die meisten Schulen technisch gut aufgestellt, verfügen über WLAN-Zugänge und ausreichend digitale Endgeräte. Klassische Lehrmethoden werden durch digitale Werkzeuge ergänzt und digitale Lernumgebungen entwickelt, die den Lernprozess interaktiver und individueller gestalten. Digitale Lernumgebungen ermöglichen die Einbindung von multimedialen Elementen, unterschiedlichen Repräsentationsformen. Sie erweiterten Kommunikations- und Kollaborationsmöglichkeiten. Sie fördern das selbstständige, eigenverantwortliche Lernen und ermöglichen ein individuelles Feed-Back. Trotz vieler Vorteile stellen digitale Lernumgebungen Lehrer:innen wie Schüler:innen vor enorme Herausforderungen. Dazu gehören technische Probleme, Datenschutzfragen und die Notwendigkeit, den Umgang mit digitalen Medien zu erlernen. Die Beiträge in dieser Ausgabe von Unterricht Chemie zeigen die Potenziale, aber auch die Herausforderungen digitaler Lernumgebungen. Sie stellen erprobte Unterrichtsbeispiele vor, aber auch Apps und Programme, mit denen Sie relativ einfach eigene Lernumgebungen erstellen können. Probieren Sie es aus! Aus dem Inhalt: Digitale Lernumgebungen für den Chemieunterricht gestalten und einsetzen; Eigene interaktive Selbstlernbücher gestalten; Ein mysteriöser Partyunfall - Eine binnendifferenzierte Lernumgebung mit Keynote erstellen; Rätselhafter Gasbrenner - Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Erstellung von digitalen Escape Rooms; Eis, das nicht schmilzt - „Abenteurliche Spurensuche“ mittels Webquest; Galvanische Zellen erkunden - Eine Lernumgebung zur Einführung in die elektrochemische Spannungsreihe; Die Modifikationen des Kohlenstoffs - Erstellen einer digitalen Lernumgebung nach dem Vorbild von Instagram; Die Teilchenebene in 3D erkunden - Potenziale von Virtual Reality im Unterricht. Extra: Aufgabe: Welche Schutzhandschuhe für welchen Zweck? - Struktur-Eigenschafts-Beziehungen bei Kunststoffen.
Gesamtwerk
Ein Übungszirkel zu Säuren und Basen im Alltag
In diesem Übungszirkel zu Säuren und Basen im Alltag können Ihre Schülerinnen und Schüler ihr Wissen rund um das Thema Säuren und Basen vertiefen. Dabei trainieren sie an fünf Beispiele aus dem Alltag ihre experimentellen Fähigkeiten. Sie können die Stationen in beliebiger Reihenfolge und mit einer abgestimmten Menge an Hilfen bearbeiten und so weitestgehend selbstständig arbeiten. Die Säure-Base-Theorie nach Arrhenius und vor allem Brønsted liefern dazu die Grundlagen zur Beschreibung von Phänomenen aus dem Alltag und der Wissenschaft.
Gesamtwerk
Stationenlernen Chemie 5.-8. Klasse
Differenziert unterrichten und eigenverantwortlich lernen im Chemieunterricht der 5. bis 8. Klasse! Wie können Sie Ihre Lernenden für das Fach Chemie begeistern und Inhalte des Unterrichts nicht nur rein kognitiv vermitteln? Wie gehen Sie zudem mit einer sehr leistungsheterogenen Lerngruppe um? Mit dem Stationenlernen gelingt moderner Chemieunterricht, denn es ermöglicht eigenverantwortliches, selbstgestaltetes und kooperatives Lernen. Zur Einführung werden die Methode des Stationenlernens und die praktische Umsetzung im Unterricht kurz erläutert. Im Praxisteil des E-Books sind die vier Themen „Sicherheit im Chemieunterricht: Experimentieren, Laborgeräte, Gefahrstoffe“, „Die Welt der Stoffe: Stoffe im Alltag, Stoffe trennen, Stoff- und Energieumsätze bei chemischen Reaktionen“, „Schätze der Erde: Luft, Wasser, Metalle“ sowie „Klare Verhältnisse: Periodensystem, quantitative Betrachtungen, Salze“ für Ihre Lernenden motivierend aufbereitet. Im digitalen Zusatzmaterial erhalten Sie die Lösungen zu den Stationen.
Gesamtwerk
Mündliche Abiturprüfung: Säure-Base-Theorie
Die Säure-Base-Theorie nach Arrhenius und vor allem Brønsted ist fester Bestandteil in Abiturprüfungen im Fach Chemie. Beide Theorien liefern dazu die Grundlagen zur Beschreibung von Phänomenen aus dem Alltag und der Wissenschaft. Im Rahmen dieses Artikels werden Aufgaben in verschiedenen Kontexten und Anforderungsbereichen zur Vorbereitung auf eine mündliche Abiturprüfung bereitgestellt. Mithilfe ausführlicher Musterlösungen und Beispielerklärungen können die Aufgaben selbstständig und nachvollziehbar kontrolliert werden.
Gesamtwerk
Chemie & Energie
Welche energetischen Zusammenhänge verbergen sich hinter dem Klimawandel? Wie lassen sich alternative Treibstoffe anhand energetischer Kennwerte beurteilen? Wie lässt sich ein steigender Energieverbrauch mit grundlegenden Einsichten zur Energieumwandlung bei chemischen Reaktionen erklären? Energetische Betrachtungen sind für die Teilhabe an gesellschaftlichen Entscheidungsprozessen von großer Bedeutung. Sie sind das Fundament, auf dem nahezu alle naturwissenschaftlichen Erklärungen aufbauen. Im Chemieunterricht spielen sie eine Schlüsselrolle für ein Verständnis darüber, warum Teilchen bestimmte Strukturen aufweisen oder chemische Reaktionen in bestimmter Weise verlaufen – also für das, was „die Welt im Innersten zusammenhält“. Zwei grundlegende Triebkräfte sind für Strukturbildungen und chemische Reaktionen leitend: die Tendenz zur Energieminimierung und zur Entropiemaximierung eines Systems. Doch so einfach wie dies scheint, ist es nicht: Der Begriff Energie ist kaum fassbar, Energie zeigt sich nur anhand ihrer Auswirkungen! Kein Wunder also, dass das Lernen über Energie für Schüler:innen häufig mit großen Problemen verbunden ist. Genau an dieser Stelle setzt diese Ausgabe von Unterricht Chemie an: Der Basisartikel rollt das Problemfeld des Energiebegriffs auf. Die Praxisbeiträge geben Anregungen, wie der Chemieunterricht in der Sekundarstufe I gestaltet werden kann, damit Lernende ein tragfähiges Energiekonzept mit Blick auf die Sekundarstufe II entwickeln. Aus dem Inhalt: Energie – kaum fassbarer Begriff oder zentraler Erklärungsansatz für die Chemie?; Was treibt chemische Reaktionen an?; Ein Funktionsmodell zur Veranschaulichung der Startenergie einer chemischen Reaktion; Standardreaktionsenthalpien anschaulich machen; Wärme für Grönland – ein kontext- und problemorientierter Zugang zur Kalorimetrie; Was ist Entropie?
Gesamtwerk
Versuche zur Erzeugung von Ölen und Fetten im Unterricht
Öle und Fette, auch Lipide genannt, sind recht komplex aufgebaute organische Stoffe. Fette sind feste bzw. halbfeste Stoffe oder flüssige Stoffe, die als fette Öle bezeichnet werden. Sie dienen der Ernährung, werden aber auch in der Industrie z. B. zur Herstellung von Seifen und Waschmitteln eingesetzt. Öle und Fette werden aus Pflanzen oder tierischen Produkten gewonnen oder durch lebensmitteltechnische Verfahren hergestellt. In dieser schülerzentrierten Einheit stellen die Lernenden selbst Öle und Fette her. Beim selbstständigen Recherchieren erkunden sie außerdem die Bedeutung von Ölen und Fetten in der Ernährung.
Gesamtwerk
Escape Rooms für den Chemieunterricht 5- 10
Trend Escape Rooms für den Unterricht: mehr Abwechslung, Motivation und Lernerfolg bei der Vermittlung der Lehrplanthemen Chemie. Live Escape Rooms, Exit Games oder Escape Storys in Buchform - gerade Jugendliche lieben es, die kniffligen Rätsel zu knacken und so die gestellten Herausforderungen zu meistern. Warum also nicht den Trend in die Schule holen, um so Lehrplanthemen des Faches Chemie der Klassen 5 bis 10 spannend aufzubereiten? Doch wie lässt sich das Prinzip möglichst einfach im Unterricht umsetzen? Und was muss bei der Übertragung auf die Schule beachtet werden? Mit diesen sieben komplett ausgearbeiteten Breakouts verwandeln auch Sie Ihr Klassenzimmer ohne großen Aufwand in einen Escape Room. Mithilfe verschiedener spannender Rätsel und Hinweise ermitteln die Schüler*innen einen Zahlencode, mit dem sie sich aus einer spannenden, fiktiven Situation befreien können. Wie bei Escape Rooms üblich, gibt es auch hier eine Einstiegsgeschichte: Sie weckt die Neugierde der Schüler*innen für das Thema und versetzt sie zusätzlich fiktiv in einen abgeschlossenen Raum, aus dem sie sich befreien müssen. Die Befreiungssituation sowie der Wettbewerbscharakter führen dazu, dass die Klasse motiviert und mit viel Freude die lehrplanrelevanten Themen des Chemieunterrichts verinnerlicht. Um die Rätsel zu knacken, sind Fachwissen, problemlösendes Denken und Teamwork notwendig. Die Themen: Arbeit im Labor, Chemische Reaktionen, Periodensystem der Elemente und Atombau, Formeln und Reaktionsgleichungen, Säure-Base-Neutralisation, Kohlenwasserstoffe, Alkohole. Der Band enthält: Eine allgemeine Einführung, 7 Breakouts mit didaktisch-methodischen Hinweisen und einer Übersicht über die Rätsel inklusive Angabe der benötigten Materialien und Lösungshinweisen für die Lehrkraft sowie einer Einstiegsgeschichte und Rätselblätter für die Schüler*innen, In jedem Breakout zusätzlich eine digitale Alternative für die Einstiegsgeschichte sowie digitale Rätsel, die über QR-Codes abgerufen werden können. Inhaltliche Schwerpunkte: Escape Rooms Chemieunterricht, Breakouts im Chemieunterricht, Spiele und Rätsel für den Chemieunterricht, Gruppenarbeit im Chemieunterricht.
Gesamtwerk
Fette, Proteine, Kohlenhydrate
Welche Nährstoffe und wie viele Kalorien sind z.B. in Nudeln, Yoghurt oder Brot enthalten? Dies können Sie mittels App ermitteln, indem Sie den Barcode der Lebensmittelverpackung scannen und die Masse des gewählten Lebensmittels eingeben. Die App berechnet dann, wie viel Gramm Fett, Kohlenhydrate und Eiweiß eine bestimmte Lebensmittelportion beinhaltet. Diese drei Hauptnährstoffe stecken in nahezu allen Nahrungsmitteln. Sie versorgen uns mit der lebensnotwendigen Energie und ermöglichen den Aufbau körpereigener Strukturen. Kenntnisse über Struktur und Eigenschaften der drei Hauptnährstoffe gehören zum organisch-chemischen Grundwissen. Von Nachweisreaktionen über die Untersuchung von Stoffeigenschaften und die experimentelle Ermittlung des Energiegehalts von Lebensmittelproben bis hin zur Diskussion über eine nachhaltige Ernährung, bieten die Beitrage in der aktuellen Ausgabe von Unterricht Chemie viele neue Ideen für die Behandlung des Themas "Nährstoffe" im Chemieunterricht.
Gesamtwerk
Schmelztemperaturen wässriger Lösungen
Das Gefrieren des Wassers bei frostigen Temperaturen führt in vielen Bereichen des Alltags zu großen Problemen. Dem Wasser zugesetzte Frostschutzmittel verhindern die Eisbildung auf Straßen und Gehwegen und schützen geschlossene Rohrleitungssysteme. Die zugrunde liegende Gesetzmäßigkeit ist die im Vergleich zum reinen Lösungsmittel niedrigere Schmelztemperatur der Lösung. Da diese Gefrierpunktserniedrigung von der Menge, aber nicht von der Art des gelösten Stoffes abhängig ist, lassen sich mit einfachen Versuchen molare Massen, Osmolaritäten und Schmelzenthalpien bestimmen.
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Das Element Zinn im Kontext Elektrochemie und chemische Energetik
In dieser Einheit werden verschiedene Aufgaben, die sich mit dem Element Zinn beschäftigen, vorgestellt. Die Aufgaben wurden dabei zu abiturrelevanten Themen, wie Elektrochemie, chemischer Energetik sowie zu Atombau und Arbeitssicherheit, konzipiert. In den Aufgaben beschäftigen sich die Lernenden u. a. mit dem Gefahrenpotenzial von Blei/Zinn-Legierungen, berechnen Standardreaktionsenthalpien bzw. Standardreaktionsentropien sowie die Zellspannung eines galvanischen Elements. Die Einheit kann als Übung im Unterricht, als schülerzentrierte, eigenständige Übungseinheit oder als Klausurvorbereitung eingesetzt werden.
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Grundlagen der organischen Chemie: Übungsaufgabensammlung
Diese Einheit stellt eine umfassende Aufgabensammlung zum Thema „Grundlagen der organischen Chemie“ für die Sekundarstufe II dar. Die Übungsaufgaben zielen darauf ab, das Basiswissen organischer Verbindungen auszubauen sowie zu festigen. Der inhaltliche Fokus der Aufgaben liegt bei den Themen „Alkane, Alkene und Alkine“. Es werden Aufgaben auf drei Komplexitätsniveaus angeboten, welche mittels drei Differenzierungssymbolen gekennzeichnet sind. So ist eine gezielte und einfache Einsatzweise der Aufgaben möglich. Der Einsatz der Aufgaben dient zu Zwecken der Lernstoffüberprüfung, der Übung oder als Zusatzmaterial zum Selbststudium.
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Kontextorientierte Abituraufgaben
Diese Materialien enthalten zwei Klausuraufgaben mit dem Fokus auf der Aminosäure L Cystein. Beide Aufgaben orientieren sich an den Vorgaben für den Grundkurs zum Zentralabitur in NRW und wurde nach den einheitlichen Prüfungsanforderungen für das Fach Chemie erstellt. Während sich die erste kontextorientierte Klausuraufgaben mit der Verwendung von L-Cystein als Backhilfsmittel beschäftigt, geht es in der zweiten Aufgabe um die Verwendung der Aminosäure als Batterie. Im Zusammenhang mit Säure-Base-Titrationen werden Aufnahme, Darstellung und Interpretation von Messkurven erwartet. Die Vorgänge an den Elektroden galvanischer Zellen und Potentialdifferenzen unter Standard- und anderen Bedingungen sind ebenfalls zu erwarten.
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Chemie III - kompetenzorientierte Aufgaben
Ob chemische Bindungen, Säuren und Basen, Alkohole oder Kunststoffe – mit diesen Unterrichtsmaterialien erforschen und entdecken Ihre Lernenden die spannende Welt der Chemie. Das Buch bietet Unterrichtsmaterialien für den weiterführenden Chemieunterricht auf unterschiedlichen Niveaustufen. Dabei werden alle geforderten Kompetenzbereiche abgedeckt: chemische Phänomene, Begriffe, Gesetzmäßigkeiten kennen und Basiskonzepten zuordnen, experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle nutzen, Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen sowie chemische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen und bewerten.Die Lösungen zu allen Arbeitsblättern erhalten Sie als kostenlosen Download, der Ihnen sofort nach dem Kauf in Ihrem Kundenkonto zur Verfügung steht.
Gesamtwerk
Das Gewürz Muskat als Fettlieferant
Das Thema „Fette“ spielt nicht nur im Lehrplan eine Rolle, sondern begegnet uns auch in unserem Alltag. Beispielhaft sind hier Themen wie „der Fettgehalt von Lebensmitteln“, „fettreduzierte Produkte“ oder „fettarme Ernährung“. Im Unterricht findet man das Thema „Fette“ meist unter der Überschrift „Nährstoffe“ oder „biologisch wichtige organische Verbindungen“. Zusammen mit Kohlenhydraten, Eiweiß und Aminosäuren bildet es eine thematische Einheit. Die Eigenschaften von Fetten (sowohl chemisch als auch biologisch) sowie die Verwendung von Fetten (und Ölen) bei der Produktion von Seifen und anderen Reinigungsmitteln werden ebenfalls erarbeitet. Als Fettlieferant dient in diesem Lernzirkel die Muskatnuss. Dieses Gewürz weist einen hohen Fettanteil auf. Das Fett Trimyristin lässt sich relativ leicht aus der Muskatnuss isolieren und für alle Experimente einsetzen.
Gesamtwerk
Experimente digital erleben
Mit diesen Materialien begleiten Sie Ihre Schülerinnen und Schüler beim Entdecken von chemischen Phänomenen mithilfe von PhET-Simulationen und erleichtern ihnen damit den Zugang zu den abstrakten Modellen der Naturwissenschaften. Sie können diese Simulationen ganz einfach in Ihren Unterricht integrieren. Sei es in Verbindung mit Experimenten, zur Vertiefung oder zur Wiederholung von Inhalten, wie Säuren und Basen, Teilchenmodell oder Reaktionsgeschwindigkeiten einfacher chemischer Reaktionen.
Gesamtwerk
Quantitative Betrachtungen in der Chemie
Der Umgang mit quantitativen Betrachtungen stellt viele Schülerinnen und Schüler vor große Herausforderungen. Diese Unterrichtseinheit stellt schülerfreundliche und binnendifferenzierte Arbeitsmaterialien zu den einzelnen Themen der quantitativen Betrachtungen bereit. Das Format der Interaktionsbox fördert ein selbst gesteuertes Lernen, welches durch digitale Hilfekarten gestützt wird.
Gesamtwerk
Mündliche Abiturvorbereitung
Das Thema Elektrochemie ist fester Bestandteil in Abiturprüfungen auf Grund- und Leistungskursniveau. Basierend auf dem Konzept der Redoxreaktionen können elektrochemische Vorgänge beschrieben werden. Darüber hinaus werden in dieser Einheit verschiedene Übungsaufgaben aus verschiedenen Themen der Elektrochemie als Übungsaufgaben bereit- gestellt und mithilfe einer ausführlichen Lösung zur Selbstkontrolle verknüpft. Somit dient dieses Material der Vorbereitung auf eine Abiturprüfung unter Verwendung der gängigen Operatoren.
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Milchsäure
Die vielen als Inhaltsstoff von Joghurt bekannte Milchsäure entsteht aus dem in der Milch enthaltenen Milchzucker. In dieser Unterrichtseinheit werden am Beispiel der Michsäure die Säure-Base-Titration und die Herstellung der Pufferlösungen zusammen mit deren Auswertungen im Donator-Akzeptor-Konzept und im Gleichgewichtskonzept betrachtet. Die Wirkung der Milchsäure ist ein Anwendungsbeispiel für das Struktur-Eigenschafts-Konzept, die optische Isomerie für das Stoff-Teilchen-Konzept. Bei dem Reaktionsverhalten der funktionellen Gruppen in der Milchsäure mit der Bildung von Estern und Polyestern steht das Struktur-Eigenschafts-Konzept im Vordergrund.
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Zucker
Im 13. Jh. war Zucker noch ein teures Luxusgut, das in Apotheken in kleinen Mengen verkauft wurde. Seit dem Bau der ersten Zuckerfabriken 1802 und der Züchtung von ertragreichen Zuckerrüben in Deutschland, die das teurere Zuckerrohr aus Lateinamerika ersetzen konnten, wurde Zucker jedoch immer billiger. Dementsprechend wurde der Honig als traditionelles Süßungsmittel verdrängt und der Zuckerkonsum stieg immer mehr an. Nun, nach gut 200 Jahren, erkennt man die gesundheitlichen Folgen des hohen Zuckerkonsums immer deutlicher. In diesem Beitrag soll zum einen der chemische Aufbau verschiedener Zucker experimentell in Schülerversuchen erkundet werden und zum anderen über die gesundheitlichen Risiken hohen Zuckerkonsums informiert werden.
Gesamtwerk
Kinetik
Diese Unterrichtsmaterialien zeigen eine überwiegend experimentelle Herangehensweise an die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen. Die verschiedenen Einflussfaktoren Temperatur, Zerteilungsgrad oder Molekülgröße können separat behandelt und inhaltlich betrachtet werden. Die Methoden Stationenlernen und Portfolioarbeit schulen dabei die Eigenverantwortlichkeit des Lernens in der gymnasialen Oberstufe und leisten einen wesentlichen Beitrag zum wissenschaftspropädeutischen Arbeiten.
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