Experimentelle Aufgabenstellung im Chemieunterricht

1. Experimente im Bildungsplan

Aus dem Bildungsplan 2004 ergeben sich zwingend nur eine eingeschränkte Anzahl an Experimenten. Die Bedeutung des experimentellen Arbeitens ergibt sich im Bildungsplan neben den Kompetenzfeldern aus den Arbeitsweisen, die Schülerinnen und Schüler können:

• … mit Laborgeräten sachgerecht umgehen und die Sicherheitsmaßnahmen anwenden;
• Maßnahmen zum Brandschutz planen, durchführen und erklären;
• unter Beachtung der Sicherheitsmaßnahmen einfache Experimente durchführen, beschreiben und auswerten;
• Stoffeigenschaften experimentell ermitteln ;
• bei chemischen Experimenten naturwissenschaftliche Arbeitsweisen anwenden ;
• ein einfaches quantitatives Experiment durchführen ;
• eine Titration zur Konzentrationsermittlung einer Säure durchführen;
• einfache Experimente mit organischen Verbindungen durchführen .

Unter anderen Punkten finden sich Hinweise auf chemische Reaktionen, die aber nicht zwingend im Schülerexperiment erfolgen müssen:

• Nachweise wichtiger Stoffe bzw. Teilchen beschreiben (Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Wasser, Wasserstoff; saure, neutrale, alkalische Lösungen; Alken, Chlorid-Ion) .
• Typische Eigenschaften ausgewählter organischer Stoffe beschreiben (Alkane, ein Alken, Alkanole, ein Alkanal, Aceton, Alkansäuren, Glucose, Ester).

2. Kategorien experimenteller Aufgabenstellungen

Experimentelle Aufgabenstellungen können in drei Kategorien unterteilt werden:

• Nachbearbeitendes Experimentieren :
  kurze und verständliche Formulierungen, wenige Fachbegriffe, ggf. Visualisierung durch Abbildungen. Hinführung auf das Ergebnis durch Experimental-Anleitung.
• Anwendungsorientiertes Experimentieren :
  Vorwissen wird auf neue Phänomene sowie Anwendungen im Alltag übertragen.
• Problemlösendes Experimentieren :
  Der naturwissenschaftliche  Erkenntnisweg wird unter einem hohen Maß an Eigenständigkeit nachvollzogen.

3. Kompetenzfelder

Das Chemische Experiment sowie experimentelle Aufgabenstellungen sind unter den vier Kompetenzfeldern Fachwissen, Erkenntnisgewinn, Kommunikation und Bewerten zu sehen:

Die Definitionen der Kompetenzfelder für das Fach Chemie können den Beschlüssen der Kultusministerkonferenz 2004 entnommen werden:
Kompetenzbereiche im Fach Chemie

• Fachwissen:
  chemische Phänomene, Begriffe, Gesetzmäßigkeiten kennen und Basiskonzepten zuordnen.
• Erkenntnisgewinnung:
  experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle nutzen.
• Kommunikation:
  Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen.
• Bewertung:
  chemische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen und bewerten.

Mit dem chemischen Experiment werden die Kompetenzen Fachwissen und Erkenntnisgewinn i.A. problemlos abgedeckt, wohingegen die Kompetenzbereiche Kommunikation und Bewertung noch stärker berücksichtigt werden können / sollten.

4. Voraussetzungen und Einschränkungen

Schwierigkeiten bei der Umsetzung ergeben sich aus verschiedenen Rahmenbedingungen: z. B. Räumlichkeiten, Internet-Verfügbarkeit, Klassengrößen, … und v.a. Sicherheit (Wie weit kann ich meinen Schülerinnen und Schülern Freiheiten beim Experimentieren lassen?).

Viele Experimente eignen sich nicht für offene Aufgabenstellungen , da ein zu großes Gefahrenpotenzial vorliegt: Reaktion von Lithium mit Wasser, Schwefel-Reaktionen, ...

5. Umsetzung

Es ist wünschenswert, dass in der Schule erprobte und bewährte Schülerexperimente gemäß der Kompetenzorientierung umgebaut werden. Da die Kompetenzfelder Fach-wissen und Erkenntnisgewinn ausreichend abgedeckt sind, liegt der Schwerpunkt auf den Kompetenzfeldern Kommunikation und Bewertung .

Bei der Umsetzung bekannter Versuche kann an die beiden angesprochenen Kompe-tenzfelder auf verschiedene Weisen herangegangen werden.

Eine Umstellung des Unterrichtsverlaufs oder der Fragestellung ermöglicht den Einsatz von Schülerexperimenten im Sinne der Kompetenzorientierung.

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