Unterrichtsmaterialien Teilgebiete der Chemie: Ganze Werke Seite 3/11
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Chemie
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Differenzieren
Tom ist beim Schreiben der Versuchsauswertung schneller als Lisa, obwohl sie eigentlich klüger ist. So wirklich fesselt sie das Experiment aber nicht, im Gegensatz zu Anna. Doch Anna ist schnell abgelenkt, gerade wenn sie mit Tarek in einer Gruppe arbeitet und er ständig Späße macht, weil ihm eigentlich alles zu langsam geht. Sie kennen solche Situationen sicherlich aus Ihrem eigenen Chemieunterricht. Die Schüler:innen einer Klasse unterscheiden sich hinsichtlich Vorwissen, Motivation, Leistungsbereitschaft, Lerntempo, Alter, Geschlecht, Interesse, ethnischer, kultureller und sozialer Herkunft, Verhalten, Sozialkompetenz und/oder Entwicklungsstand. Einigkeit besteht hingegen darin, dass alle Schüler:innen, egal welche Voraussetzungen sie mitbringen, das gleiche Anrecht auf eine optimale Unterstützung im Lernprozess haben. Die praktische Umsetzung jedoch ist anspruchsvoll. Die Vielfalt, die Schüler:innen in den Unterricht mitbringen, ist eine Bereicherung. Diese Erkenntnis ist grundlegend für einen differenzierenden Unterricht. Indem Sie Ihre Unterrichtsplanung anpassen und unterschiedliche Lernvoraussetzungen durch differenzierende Methoden berücksichtigen, können Sie individuelle Bedürfnisse und Stärken einzelner Schüler:innen besser beachten. Dies fördert nicht nur das Verständnis und die Lernmotivation, sondern trägt auch zur Entwicklung von sozialen Kompetenzen bei. Es ist eine Herausforderung, die sich lohnt!
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Aufgaben zu Reaktionsgleichungen
In dieser Unterrichtseinheit lösen Ihre Schülerinnen und Schüler verschiedene Aufgaben zum Thema Reaktionsgleichungen. Die Aufgaben können dabei zu verschiedenen Zeitpunkten bzw. nach verschiedenen Themen in der Sekundarstufe I eingesetzt werden: Nach der grundlegenden Vorstellung zu Atomen und Molekülen, nach der Einführung des Schalenmodells sowie der Kenntnis von Elektronegativitätswerten zur Lösung von Redoxgleichungen. Neben digitalen Aufgaben als LearningApp werden hier auch Aufgaben in verschiedenen Niveaus vorgeschlagen.
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Wortgleichungen in der organischen Chemie
In dieser Unterrichtseinheit finden Sie ein Kartenspiel zu Wortgleichungen und Reaktionstypen der organischen Chemie als Kopiervorlage zum Nachbau. Spiele erleichtern das Lernen. Da man nicht das Gefühl hat, dass man was lernen muss, geht man mit einer ganz anderen Motivation daran. Dies erhöht die Aufnahmebereitschaft und man lernt sozusagen nebenbei, denn die eigentliche Konzentration gehört dem Spiel.
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Der Geburtstag von Justus Liebig
In dieser Unterrichtseinheit wird die Geschichte von dem Treffen einiger bekannter Personen aus der Naturwissenschaft im Liebig-Museum erzählt. Um herauszufinden, welche Personen das sind, bedarf es der Lösung mehrerer Rätsel. Zwei ebenfalls zu findende Zahlen-Kombinationen öffnen schließlich die Tür zum Auditorium. Dort nimmt die Geschichte eine überraschende Wendung.
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Aromaten und Kunststoffe
Die Aromatische und Kunststoffchemie sind ein zentraler und wichtiger Bestandteil der Chemie in der Sekundarstufe II und werden häufig in den Abiturprüfungen abgefragt. Zur Vorbereitung für Ihre Schülerinnen und Schüler haben wir Ihnen zu beiden Themengebieten vier bzw. drei verschiedene Klausuren zusammengestellt. Die Klausuren sind für eine Bearbeitungszeit von 90 Minuten vorgesehen. Die verschiedenen Aufgaben der Klausuren können auch untereinander kombiniert werden, um möglichst verschiedene Basiskonzepte abzufragen.
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Kunststoffe
Seit mehr als 30 Jahren bestimmen Kunststoffe unseren Alltag und sind ein Indikator für den zunehmenden Lebensstandard. Die Struktur der Kunststoffmoleküle bestimmt ihre besonderen Eigenschaften. Dies erkennen Schüler:innen, indem sie eigene Modelle von Thermoplasten und Duroplasten anfertigen. Aufgrund der Langlebigkeit von Kunststoffen sind mit ihrer Verwendung auch zahlreiche ökologische Probleme verbunden. Sogenannte Biokunststoffe gelten als biologisch abbaubar und ersetzen herkömmliche Kunststoffe bereits in vielen Bereichen, wie z.B. als Verpackungsmaterialien, in der Textilherstellung oder in medizinischen Produkten. Die Beiträge in dieser Ausgabe von Unterricht Chemie thematisieren die genannten Aspekte, zeigen am Beispiel von 3D-Druck, Zahn-Compositen und Leiterpolymerisaten aber auch neue Zugänge zum Verständnis von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen und dem Mechanismus der Polymerisation auf. In der abschließenden Klausuraufgabe sollen die Schüler:innen ihr Wissen zur Bewertung des Einsatzes von Kunststoffen anwenden. Erforschen Sie gemeinsam mit Ihren Schüler:innen die faszinierende Welt der Kunststoffe und fördern Sie ein Verständnis für Eigenschaften, Nutzung und ökologischen Herausforderungen dieser vielseitigen Materialien.
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Ein Internetforum zu Vitaminen und deren Präparate
Sind Nahrungsmittel, die Vitamine enthalten, auch automatisch gesund für den menschlichen Körper? Benötigen wir noch zusätzliche Vitamine durch Tabletten? Mit diesen Fragestellungen beschäftigen sich Ihre Schülerinnen und Schüler in dieser Unterrichtseinheit. Dafür beschäftigen sie sich gemeinsam mit einem Internetforum, in welchen solche Fragestellung meist breit diskutiert werden. Die Schülerinnen und Schüler sollen die verschiedenen Meinungen im Forum kritisch hinterfragen, denn nicht jede Meinung muss zwangsläufig auf wissenschaftlich richtigen Fakten basieren.
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Funktionelle Gruppen
In dieser Unterrichtseinheit geht es darum eine Übersicht der organischen sauerstoffhaltigen Stoffklassen mit ihren funktionellen Gruppen sowie deren Nachweisen und Eigenschaften zu erstellen. Die Schülerinnen und Schüler sollen dies möglichst eigenständig tun und arbeiten daher bei den Schülerversuchen in Gruppen bzw. bei Aufgaben mit dem Molekülbaukasten in Zweierteams zusammen. Mit Hilfe von Videos, einem digitalen Molekülbauprogramm und mehrerer LearningApps, können sie zudem ihre Ergebnisse und eigenen Lernfortschritte eigenständig überprüfen.
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Das Tripeptid Glutathion
In dieser Unterrichtseinheit betrachten die Schülerinnen und Schüler das Tripeptid Glutathion und seine wichtigen Funktionen im menschlichen Organismus. Es ist aus den Aminosäuren L Glutaminsäure, L-Cystein und Glycin aufgebaut und besitzt damit die Hydrogensufidgruppe, die auch den Namen Thiolgruppe trägt. Das Glutathion kann mit der Bildung seines Dimeren Disulfidbrücken ausbilden und Disulfidbrücken z. B. in größeren Proteinen spalten. Dabei ist das Glutathion das Reduktionsmittel, also das Antioxidants. Nachweisreaktionen zu Glutathion und zu Cystein erfolgen mit verschiedenen Redoxreaktionen, Bestimmungen mit Redoxtitrationen. Die genannten Aminosäuren haben auch in anderen Peptiden eine große Relevanz.
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Klausuren zum Inhaltsfeld Elektrochemie
Das Inhaltsfeld der Elektrochemie ist ein zentraler und wichtiger Bestandteil der Chemie in der Sekundarstufe II und wird häufig in Abiturprüfungen abgefragt. Zur Vorbereitung für Ihre Schülerinnen und Schüler haben wir Ihnen 7 verschiedene Klausuren zu unterschiedlichen Themengebieten der Elektrochemie zusammengestellt. Die Klausuren sind für eine Bearbeitungszeit von 90 Minuten vorgesehen. Die verschiedenen Aufgaben der Klausuren können auch untereinander kombiniert werden, um möglichst verschiedene Basiskonzepte abzufragen.
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Reaktionsmechanismen
Was passiert im Verlauf einer chemischen Reaktion? Welche Vorgänge laufen zwischen dem sichtbaren Ausgangs- und Endzustand ab? Die Aufklärung von Mechanismen in der Chemie ist wichtig, um den prozesshaften Verlauf chemischer Umwandlungen zu verstehen. Eine zentrale Rolle in dieser Ausgabe von Unterricht Chemie nimmt die experimentelle Untersuchung von Reaktionsprozessen direkt im Chemieunterricht ein. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Nutzung digitaler Medien zur Veranschaulichung der nicht sichtbaren Vorgänge auf Teilchenebene während der chemischen Reaktionen.
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CO2 speichern und so das Klima schützen?
In dieser Unterrichtseinheit beschäftigen sich Ihre Schülerinnen und Schüler mit dem CCS, dem Carbon Capture and Storage. Auf anspruchsvollem Niveau sollen sie wissenschaftlich über die verschiedenen Möglichkeiten zur Speicherung von Kohlenstoffdioxid diskutieren und diese im Anschluss bewerten. Es werden die Thematiken rund um Makromoleküle und Kohlenstoffdioxid angewendet, indem die Herstellung von Weichmachern und recycelbaren Kunststoffen näher betrachtet wird. Ebenso werden die Stoffklassen Ester und Polymere mit der Thematik verknüpft und so ebenfalls wiederholt. In einem Schülerversuch stellen Ihre Schülerinnen und Schüler Biodiesel durch eine Umesterung von Fetten und Ölen selbstständig her.
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Aufbau und Funktion der Brennstoffzelle
Die meisten Autos auf unseren Straßen nutzen einen sogenannten Verbrennungsmotor, welcher Abgas erzeugt. Jeder weiß, dass die Energiewende schnellstens vollzogen werden müsste, würden wir den Klimawandel noch aufhalten wollen. Dennoch ist wenig über echte Alternativen zur Nutzung des Verbrennungsmotors im Alltag bekannt. In diesen Materialien werden auf anschauliche, moderne und kompetenzorientierte Art und Weise der Aufbau und die Funktion der Brennstoffzelle verdeutlicht. Zudem wird eine fundierte Diskussion über Nachhaltigkeit sowie Vor- und Nachteile der Brennstoffzelle angestoßen.
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Zeichnen organischer Moleküle
Dieses Unterrichtsmaterial ermöglicht gezielt die individuelle Verbesserung der Kompetenz zum Zeichnen organischer Moleküle. Berücksichtigt werden dabei die Stoffklassen der Alkane, Halogenalkane, Alkene, Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und Ester. Es werden sowohl Halbstrukturformeln als auch Skelettformeln verwendet. Über eine Eingangsdiagnose ermitteln Ihre Schülerinnen und Schüler, welche Teilkompetenzen ihnen beim Zeichnen organischer Moleküle Schwierigkeiten bereiten, und wählen dann Übungen aus, die diese Teilkompetenzen gezielt stärken.
Gesamtwerk
Citizen Science
Citizen Science – Bürgerwissenschaften haben eine lange Tradition. Sicher kennen Sie die Aktion „Stunde der Gartenvögel“ des NABU. Vielleicht haben Sie schon einmal mit einer Schulklasse an dem Projekt „Plastikpiraten“ teilgenommen und das Plastikvorkommen an Bächen oder Flüssen in Ihrer Umgebung dokumentiert. Die Beteiligung von Schüler:innen in Citizen Science Projekten reicht von der Mitwirkung bei der Datenerhebung über die Analyse bis hin zur (Mit)gestaltung eines Gesamtprojektes. Die Beispiele in diesem Heft wollen zeigen, welche Herausforderungen, aber vor allem welche Chancen die Teilhabe an Citizen Science-Projekten aus Sicht des Chemieunterrichts bietet. Denn es ist Teilhabe an authentischer Forschung möglich – wann gibt es das schon? Bei Citizen Science auf jeden Fall!
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Escape-Rooms und Breakouts: Chemie
Escape-Rooms, auch Escape-Games oder Breakouts genannt, liegen im Trend – ob live in einem echten Raum, auf Papier in Form von Brettspielen und Rätselbüchern oder virtuell am Computer. Bei diesem Spielprinzip gilt es, allein oder als Gruppe eine Reihe von Rätseln zu lösen, um in einer vorgegebenen Zeit aus einem verschlossenen Raum zu entkommen. Auch in die Schule hat das Thema mit den sogenannten EduBreakouts bereits Einzug gehalten: Sie bieten Abwechslung vom Lernalltag, fordern heraus, schweißen zusammen und machen Spaß! Im vorliegenden E-Book finden Sie zehn fertig vorbereitete Escape-Games zu wichtigen Lehrplanthemen wie etwa Wasser, Salze, Säuren und Basen oder Metalle. Lassen Sie Ihre Klasse das Geheimnis der unsichtbaren Botschaften lüften, die Bergdörfer vor dem hungrigen Drachen retten oder den Goldschatz in der magischen Höhle finden. Mit diesen packenden Rätselspielen fördern Sie logisches Denken, Teamwork und Problemlösefähigkeiten.
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Ernährungstrends
Ernähren Sie sich vegetarisch oder vegan und machen Sie sich dabei Gedanken um das Wohl der Tiere? Schauen Sie in Food-Blogs nach Low-Carb-Rezepten? Nutzen Sie vornehmlich regionale und saisonale Lebensmittel und tragen so dazu bei, Emissionen von Kohlenstoffdioxid zu verringern? Wenn ja, dann folgen Sie einem der zahlreichen Ernährungstrends, die vor allem bei Jugendlichen hoch im Kurs stehen. Aber wie nachhaltig und wie gesund sind bestimmte Ernährungstrends: Sind die neuen Superfoods wirklich super? Sind Haferdrinks besser als Kuhmilch? Und wie nachhaltig ist die Herstellung von Seitan? Schülerinnen und Schüler untersuchen den Aufbau und die Eigenschaften der Inhaltsstoffe von pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln. Sie betrachten den gesamten Zyklus eines Produktes von den Ausgangsstoffen über das Produkt bis hin zu dessen Entsorgung. Über die chemischen Aspekte hinaus sind Fragen der Nachhaltigkeit und des Tierwohls interessant. Dabei geht es letztlich immer um die Frage nach einem ökologisch und ethisch vertretbaren Anteil tierischer Produkte an unserer Ernährung.
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Elektrochemie: Übungsaufgabensammlung
Dieser Beitrag stellt eine umfassende Aufgabensammlung zum Thema „Elektrochemie“ für eine Sekundarstufe II dar. Der Beitrag verfügt über grundlegende Basisaufgaben sowie komplexere Anwendungsbeispiele und bietet Lernenden und Lehrenden eine Auswahl an Übungen unterschiedlicher Schwierigkeitsgrade. Der Einsatz der Aufgaben dient zu Zwecken der Lernstoffüberprüfung, einer gezielten Übung oder als Zusatzmaterial zum Selbststudium.
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Grundlagenthemen der organischen Chemie: Nächste Station, Weihnachtsmarkt!
Die kalte Jahreszeit naht und damit auch die Weihnachtsmärkte mit all ihren Lichtern, wunderabaren Düften und Leckereien, ein wahres Fest für die Sinne. Nutzen Sie den Weihnachtsmarkt als alltagsrelevanten Kontext in Ihrem Unterricht und nehmen Sie Ihre Schülerinnen und Schüler auf eine spannenden Entdeckungsreise der organischen Chemie mit. Lassen Sie die Lernenden in vier spannenden Stationen die chemischen Hintergründe ihrer Sinneseindrücke praktisch und theoretisch entdecken und schließen Sie die Entdeckungsreise spielerisch mit einem Rennen zum Weihnachtsmann ab. Eine tolle Gelegenheit, die Grundlagenthemen der organischen Chemie mit Ihrer 10. Klasse zu wiederholen und zu festigen.
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Strom durch Chemie
Escape-Rooms und Breakouts: Chemie
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Adventskalender zur Säure-Base-Chemie
Mithilfe dieses Adventskalenders überprüfen Ihre Schülerinnen und Schüler auf spielerische Weise ihr Fachwissen zur Säure-Base-Chemie. In 24 Rätselfragen rund um Brønsted-Säuren und -Basen, Ampholyte und pH-Werte wiederholen die Lernenden Türchen für Türchen die wichtigsten Begriffe und Formeln zur Vorbereitung auf ihr Abitur. Alternativ können die Rätsel von Ihren Schülerinnen und Schüler auch innerhalb einer Doppelstunde selbstständig in einem Quiz bearbeitet werden.
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Komplexometrische Bestimmungen von Magnesiumionen in Bittersalzlösungen
Magnesiumsulfat ist das gängige Beispiel für ein in Wasser leicht lösliches Sulfat eines Erdalkalimetalls und daher im Chemieunterricht nahezu aller Jahrgangsstufen präsent. Mit der Bindung von Kristallwasser wird aus Magnesiumsulfat das Bittersalz Epsomit. Magnesiumsulfat hat als Düngemittel, Nahrungsergänzungsmittel und pharmazeutischer Wirkstoff einen breiten Anwendungsbereich. Die Neigung der Magnesiumionen zur Bildung von Ionenaggregaten zeigt sich schon mit der Ausbildung der Hydrathüllen der Ionen. Sie ist die Grundlage für die Bildung stabiler Chelatkomplexe und einer komplexometrischen Bestimmung.
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Chemiedidaktik in Übersichten
Kompaktes Basiswissen für den Chemieunterricht: Fachdidaktisches Grundlagenwissen ist essentiell – für die Vorbereitung, Durchführung und Reflexion eines lernwirksamen Chemieunterrichts. In kompakter Form stellt Chemiedidaktik in Übersichten grundlegende Begriffe und Konzepte der Chemiedidaktik vor und verzahnt dabei Theorie und Praxis. Anhand von unterrichtspraktischen Beispielen können Sie sich schnell und gezielt über den aktuellen Stand informieren. Das „Lehren und Lernen von Chemie“ greift fünf zentrale Fragestellungen auf: Welche Ziele werden gewählt? (Bildungsziele, Kompetenzen, Lehrziele); Welcher Inhalt, welches Thema soll bearbeitet werden? (Basiskonzepte, Erkenntnisgewinnung, Didaktische Reduktion, Leitlinien, Didaktische Prinzipien); Was ist bei Schülerinnen und Schülern zu beachten? (Lernpsychologische Grundlagen, Fachsprache, Schülervorstellungen); Wie soll Chemieunterricht gestaltet werden? (Unterrichtskonzeptionen, Artikulation von Unterricht); Womit können Inhalte im Unterricht transformiert werden? (Experimente, Modelle, Medien); Aufgebaut ist der Band nach einem klar strukturierten Doppelseiten-Prinzip. Auf der linken Seite wird der Sachverhalt kurz und verständlich beschrieben. Auf der rechten Seite wird der Sachverhalt an einem Beispiel aus dem Chemieunterricht veranschaulicht bzw. vertieft. Die graphische Darstellung erlaubt einen schnelleren Zugang und verspricht Lebendigkeit. Die Beispiele greifen typische Herausforderungen und Stolpersteine des Chemieunterrichts auf, um sie sichtbar zu machen und zu „entschärfen“. Der Band richtet sich primär an Studierende, Referendare und Quereinsteiger, die sich entweder einen ersten Überblick über die Fachdisziplin und die Grundlagen für die Gestaltung eines qualifizierten Chemieunterrichts verschaffen möchten oder sich auf eine Prüfung in Chemiedidaktik vorbereiten wollen. Aber auch für fachfremd Unterrichtende ist er äußerst hilfreich.
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Chemische Analytik: qualitative und quantitative Nachweismethoden
Die Analytische Chemie ist ein wichtiges Teilgebiet der Chemie, welche sich mit der qualitativen und quantitativen Analyse von verschiedenen chemischen Substanzen beschäftigt. In diesem Beitrag lernen Ihre Schülerinnen und Schüler verschiedene solcher Nachweismethoden kennen und führen diese in Schülerversuchen selbstständig durch. Neben dem Nachweis verschiedener Ionen, wie Halogenid- oder Ammonium-Ionen, wird auch der Nachweis von Wasserstoff anhand verschiedener Aufgaben zum Schülerversuch erarbeitet. Als eine Möglichkeit zur quantitativen Analyse wird die Analysemethode der Gravimetrie näher besprochen.
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Lernstrategien und Arbeitstechniken für MINT-Studiengänge
Sie sind neu im MINT-Studium und haben das Gefühl, von den vielfältigen Anforderungen überrannt zu werden? Sie studieren schon eine Weile, die Zeit rennt Ihnen aber immer noch davon? Sie wissen einfach nicht, wie Sie Ihr Studium effizienter organisieren können? Wenn Sie mindestens eine der Fragen mit „ Ja“ beantwortet haben, bearbeiten Sie die einzelnen Themen in diesem Buch, und Sie werden erfolgreich Schwierigkeiten lösen. Sie erfahren, wie Lernen allgemein funktioniert und wie Sie sich auch in schwierigen Phasen individuell positiv darauf einstimmen können. Sie erproben effektive, vielfach bewährte Lernstrategien und Arbeitstechniken speziell für die MINT-Fächer – für Ihre Vorlesungen, Tutorien oder Praktika, für das Erschließen von Fachliteratur, für die Prüfungsvorbereitung oder Ihr Zeitmanagement. Über viele Jahre von Studierenden erprobte Strategien und Techniken, Erfahrungen, Tipps, Tricks und authentische Praxisbeispiele unterstützen Sie dabei, Ihren eigenen Weg und Ihre persönliches Best of-Repertoire zu finden.
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