Thema: Schüler erklären "Teilchenphänomene"

Im Sinne konstruktivistischer Lerntheorien muss für ein erfolgreiches Lernen das Vorwissen der Schüler aktiviert und anschlussfähig werden. Für die Einführung des Teilchenkonzeptes können dafür Assoziationen zu bekannten makroskopischen Vorgängen hergestellt werden, etwa zu körnigen Strukturen und dem Trennverfahren des Siebens: Abhängig von der Größe der Körner fallen kleinere Bestandteile durch die Löcher eines Siebes, während größere Bestandteile aufgehalten werden. Dieses Prinzip wird im Experiment des "Molekularen Siebens" auf die Teilchenebene übertragen. In diesem Experiment werden verschiedene Farbstofflösungen mit einer selektiv-permeablen Membran (Einmachfolie) "gesiebt". Je nach Größe der Farbstoffmoleküle können sie die Einmachfolie durchdringen oder werden zurückgehalten. In einer Unterrichtsstudie wurde der Einsatz des Experiments in jeweils zwei siebten und achten Klassen einer Realschule getestet (N = 108). Fragebögen und ergänzende halbstandardisierte Leitfaden-Interviews gehen dabei folgenden Fragen auf den Grund:

1. Sind Schüler im Anfangsunterricht Chemie in der Lage, mithilfe des "Molekularen Siebens" selbstständig eine Teilchenvorstellung zu entwickeln bzw. erleichtert dieses Experiment Schülern im Gegensatz zu anderen Experimenten die Einführung in die Teilchenvorstellung?
   
   
2. Können Schüler die auf diesem Wege eingeführte Teilchenvorstellung auch auf andere chemisch-physikalische Phänomene übertragen?
   
   
3. Wie stabil ist die auf diesem Wege eingeführte Teilchenvorstellung?

Die Unterrichtsstudie zeigt, dass Schüler für das Experiment "Molekulares Sieben" trotz der - für uns! - sehr nahe liegenden Analogie zum makroskopisch bekannten Sieben eine Fülle alternativer Lösungsvorschläge anbieten. Um im einen zweiten Schritt mehr über die Wege der Schüler zu diesen Vorstellungen zu erfahren, werden die Untersuchungen zum "Molekularen Sieben" durch eine Interviewstudie erweitert: Schüler erklären in diesen Interviews verschiedene Experimente und Alltagsphänomene und erläutern ihre Lösungswege. Die gewählten Experimente (Molekulares Sieben, Lösungsprozesse beim Kaffeekochen und die Volumenkontraktion von Wasser und Alkohol) können mithilfe eines Teilchenkonzepts gedeutet werden, müssen es aber nicht. Interviewt werden sowohl Schüler aus der 6. Klasse als auch aus dem GK 13 Chemie (N = 18). Erstere haben im Unterricht noch keine Einführung in die Teilchenvorstellung erhalten, letztere sollten bereits über ein stabiles Teilchenkonzept verfügen. So sollen weitere Erkenntnisse über Einflüsse auf Erklärungsmuster in Bezug auf "Teilchenphänomene" gewonnen werden.

Betreuende Lehrende: Prof. Dr. Ilka Parchmann, Prof. Dr. Marco Oetken

Wilms et al. (2004). Molekulares Sieben: Mit Einmachfolie ins Diskontinuum. Chemkon 11(3), 127-130.

Wilms et al. (2005). Die Abhängigkeit der Gaslöslichkeit von der Temperatur - ein Experiment mit Brausetabletten. Chemkon 12(1), 27.

Wilms et al. (2005). Warum wird Herr Gummibär unter einer Taucherglocke nicht nass und weshalb erlischt die Kerze unter einem Glas? - Wie Grundschüler im Sachunterricht zu Forschern werden. In: Hellmich, F. (Hrsg.). Lehren und Lernen nach IGLU. Grundschulunterricht heute. Oldenburg: BIS, S. 191 - 205.