Der Sprung zu den Atomen von Peter Buck, Markus Rehm und Thomas Seilnacht Studienseminar für Gymnasien Heppenheim Fachseminar Chemie 2. Hauptsemester 2009

Der Sprung zu den Der Sprung zu den AtomenAtomen

von Peter Buck, Markus Rehm von Peter Buck, Markus Rehm und Thomas Seilnachtund Thomas Seilnacht

Studienseminar für Gymnasien HeppenheimStudienseminar für Gymnasien HeppenheimFachseminar ChemieFachseminar Chemie2. Hauptsemester 20092. Hauptsemester 2009Seminarleitung:Seminarleitung: Herr Dr. GräberHerr Dr. GräberReferenten:Referenten: Jochen Kohlmann und Jens Jochen Kohlmann und Jens NickelsNickels

02.06.2009

InhaltInhalt Allgemeine BuchdatenAllgemeine Buchdaten Gründe und Aufbau des BuchesGründe und Aufbau des Buches Kapitel 3: Erster Unterrichtsbericht von Peter Buck. Kapitel 3: Erster Unterrichtsbericht von Peter Buck.

Ausnutzung der Differenz zw. der englischen und Ausnutzung der Differenz zw. der englischen und deutschen Sprache. deutschen Sprache.

Kapitel 4: Ein zweiter Unterrichtsbericht von Thomas Kapitel 4: Ein zweiter Unterrichtsbericht von Thomas Seilnacht. Von der systemischen Welt der Stoffe zu Seilnacht. Von der systemischen Welt der Stoffe zu einem phänomenologischen orientierten Unterricht.einem phänomenologischen orientierten Unterricht.

Kapitel 5: Ein dritter Unterrichtsbericht von Markus Kapitel 5: Ein dritter Unterrichtsbericht von Markus Rehm. Erzieherisches Potenzial des im Rehm. Erzieherisches Potenzial des im Chemieunterricht vollzogenen Sprungs zu den Chemieunterricht vollzogenen Sprungs zu den Atomen.Atomen.

ZusammenfassungZusammenfassung Literatur Literatur

Allgemeine BuchdatenAllgemeine Buchdaten

Verlag: Seilnacht VerlagVerlag: Seilnacht Verlag 130 Seiten130 Seiten 1. Auflage 1. Auflage 20042004 5 Kapitel5 Kapitel Kapitel 1+2 Hinführung, Kapitel 1+2 Hinführung,

Kapitel 3-5 UnterrichtsberichteKapitel 3-5 Unterrichtsberichte Autoren: Buck ,P., Rehm, M., Seilnacht, T. Autoren: Buck ,P., Rehm, M., Seilnacht, T.

Hinführende EpisodenHinführende Episoden Max Born (Physiknobelpreis 1954)Max Born (Physiknobelpreis 1954)

In einem Vortrag zu „Modell und In einem Vortrag zu „Modell und Wirklichkeit“:Wirklichkeit“:

… … Später hat es mich interessiert wo das Hindernis lag, Später hat es mich interessiert wo das Hindernis lag, dass mich von der Chemie fernhielt. Es hat etwas zu dass mich von der Chemie fernhielt. Es hat etwas zu tun mit der weiten Kluft zwischen wahrgenommener tun mit der weiten Kluft zwischen wahrgenommener Wirklichkeit und Symbol zu tun. Das Wasser, das ich Wirklichkeit und Symbol zu tun. Das Wasser, das ich trinke […] und das Symbol H2O schienen mir keine trinke […] und das Symbol H2O schienen mir keine Beziehung zu haben. […] als später von Pauling das Beziehung zu haben. […] als später von Pauling das Wesen der chemischen Kräfte auf physikalische Wesen der chemischen Kräfte auf physikalische Prinzipien zurückführte […] habe ich versucht etwas Prinzipien zurückführte […] habe ich versucht etwas beizutragen, aber was wurde nicht viel, weil ich zu beizutragen, aber was wurde nicht viel, weil ich zu wenig von Chemie wusste.wenig von Chemie wusste.

Hinführende EpisodenHinführende Episoden

An die junge GenerationAn die junge Generation

Der Chemeiunterricht geht nicht mehr von Der Chemeiunterricht geht nicht mehr von Stoffen und Versuchen aus. An deren Stelle Stoffen und Versuchen aus. An deren Stelle isr all zu häufig eine naturwissenschaftlich isr all zu häufig eine naturwissenschaftlich unhaltbare Präsentation von Atom- und unhaltbare Präsentation von Atom- und Orbital- „Modellen“ getreten, welche Orbital- „Modellen“ getreten, welche bestens dazu geeignet ist, jungen Menschen bestens dazu geeignet ist, jungen Menschen die Freude an naturwissenschaftlicher die Freude an naturwissenschaftlicher Erkenntnis auf immer zu vergällen. Das ist Erkenntnis auf immer zu vergällen. Das ist ein Frevel an der Jugend.ein Frevel an der Jugend.

Die Kluft zwischen der erfahrbaren

Welt der Tische und Stühle und die

Andersartigkeit der atomaren Welt,

soll durch den Sprung zu den

Atomen überbrückt werden!

Minimum des Minimum des GedankengangsGedankengangs

System- Komponente:System- Komponente:

MaterialMaterial: Zinkplatte, Kupferplatte, : Zinkplatte, Kupferplatte, Papierhandtuch, Coca-Cola, 2 Kabel, 1 Papierhandtuch, Coca-Cola, 2 Kabel, 1 Gleichstrommotor.Gleichstrommotor.

In einer einzigen Anordnung ergibt sich In einer einzigen Anordnung ergibt sich ein System : die Cola-Batterie!ein System : die Cola-Batterie!

Kupferplatte / Papier mit Cola getränkt / Kupferplatte / Papier mit Cola getränkt / Zinkplatte, Kabel an beide Platen, Zinkplatte, Kabel an beide Platen, Motor anschließenMotor anschließen


Das System Cola-Batterie ist nur in Das System Cola-Batterie ist nur in dieser einen Anordnung wirksam. dieser einen Anordnung wirksam.

Das System hat Eigenschaften, die die Das System hat Eigenschaften, die die Komponenten nicht haben.Komponenten nicht haben.

Die Komponenten haben Eigenschaften, Die Komponenten haben Eigenschaften, die das System nicht hatdie das System nicht hat

Welche weiteren Systeme fallen Welche weiteren Systeme fallen euch ein? euch ein?



Jedes System ist System und Komponente Jedes System ist System und Komponente zugleichzugleich

Systeme lassen sich also ineinander Systeme lassen sich also ineinander schachteln. schachteln.

Jeder kann ein übergeordnetes System Jeder kann ein übergeordnetes System nennen.nennen.

Von einem System zum nächsten wird auch Von einem System zum nächsten wird auch immer ein „Wesenssprung“ durchgeführt!immer ein „Wesenssprung“ durchgeführt!

Das Signifikante eines Stiftes ist anders als das Das Signifikante eines Stiftes ist anders als das einer Stadt. einer Stadt.

Der Sprung zum System Atom kann

also nicht von den Schülern geleistet

werden.Der Systemsprung muss durch den

Lehrer stattfinden.


Wieder zurück zu immer kleineres Wieder zurück zu immer kleineres Systeme!Systeme!

Die optische Grenze ist an der Haut Die optische Grenze ist an der Haut oder den Haaren des Schülers oder den Haaren des Schülers erreicht, denn optische Mikroskope erreicht, denn optische Mikroskope können nicht weiter auflösen. können nicht weiter auflösen.


Optische Bilder:Farben sind erkennbar

Virtuelle Bilder:• Farben sind irrelevant.• Bilder sind errechnet.


Kapitel 3Kapitel 3

Erster Unterrichtsbericht von Peter Buck: Erster Unterrichtsbericht von Peter Buck: Ausnutzung der Differenz zw. der englischen Ausnutzung der Differenz zw. der englischen und deutschen Spracheund deutschen Sprache

Beispiel: „System und Komponente“ im Beispiel: „System und Komponente“ im deutschen weniger gebräuchlichdeutschen weniger gebräuchlich

„„To de-compose“ zerlegen statt zersetzenTo de-compose“ zerlegen statt zersetzen Vorteil compount (Verbindung) und Vorteil compount (Verbindung) und

componentscomponents Im deutschen: Verwechslung Bildung und Im deutschen: Verwechslung Bildung und

BindungBindung Im Englischen Einführung leichterIm Englischen Einführung leichter

Kapitel 3Kapitel 3

Internationale Schule Internationale Schule École d´Humanité in École d´Humanité in

Goldern/SchweizGoldern/Schweiz 9 SuS zw. 14-17 Jahren9 SuS zw. 14-17 Jahren Beispiele: Kugelschreiber, Beispiele: Kugelschreiber,

Feuerlöscher, Walkman (Gerät zum Feuerlöscher, Walkman (Gerät zum Abspielen einer Kassette)Abspielen einer Kassette)

Weitere Beispiele: … Weitere Beispiele: …

Kapitel 3Kapitel 3

Kapitel 3Kapitel 3

Vorteile dieser Methode:Vorteile dieser Methode: Bsp.: Kugelvolumen Sonnensystem und AtomBsp.: Kugelvolumen Sonnensystem und Atom Beispiel Wasserzerlegung (Hofmannscher Beispiel Wasserzerlegung (Hofmannscher

Zersetzungsapparat)Zersetzungsapparat) Der Stoff Wasser ist ein anderes System als Der Stoff Wasser ist ein anderes System als

Wasserstoff und Sauerstoff Wasserstoff und Sauerstoff Erklären nicht über Modelle, sondern durch Erklären nicht über Modelle, sondern durch

zuordnen.zuordnen. Erscheinungen in das Spektrum der Erscheinungen in das Spektrum der

Weltgegebenheiten einordnen Weltgegebenheiten einordnen (Gesamtzusammenhang) (Gesamtzusammenhang)

Kapitel 3Kapitel 3

Wenige Vergleiche zwischen der Wenige Vergleiche zwischen der deutschen und englischen Sprache!deutschen und englischen Sprache!

Von Thomas Seilnacht:Von Thomas Seilnacht:

Über die systemische Welt der Stoffe Über die systemische Welt der Stoffe zu einem phänomenologisch zu einem phänomenologisch orientiertem Unterricht über Atomeorientiertem Unterricht über Atome

Kapitel 4Kapitel 4WeltformelWeltformelWenn wirWenn wir

alle Berge bestiegen,alle Berge bestiegen,

alle Meere befahren,alle Meere befahren,

alle Höhen erforscht,alle Höhen erforscht,

alle Planeten erkundet,alle Planeten erkundet,

wenn wirwenn wir

Krankheiten besiegt,Krankheiten besiegt,

unseren Durst gestillt, unseren Durst gestillt,

Und alle Drachen getötetUnd alle Drachen getötet

haben.haben.

Was bleibt dann noch übrig?Was bleibt dann noch übrig?

Kapitel 4Kapitel 4

1.) Systeme sind Ganzheiten 1.) Systeme sind Ganzheiten 2.) Natürliche Systeme sind holarchisch 2.) Natürliche Systeme sind holarchisch verschachtelt verschachtelt 3.) Die Eigenschaften von Systemen sind nicht 3.) Die Eigenschaften von Systemen sind nicht reduzierbar auf ihre Komponenten (Subsysteme) reduzierbar auf ihre Komponenten (Subsysteme)

4.) Systeme sind einzigartig und kommunizieren 4.) Systeme sind einzigartig und kommunizieren 5.) Systeme sind voneinander abhängig und 5.) Systeme sind voneinander abhängig und miteinander verbunden miteinander verbunden 6.) Wie geordnete Systeme entstehen 6.) Wie geordnete Systeme entstehen 7.) Das System Materie ist komponiert7.) Das System Materie ist komponiert

Beispiele aus dem Unterrichtsgang.Beispiele aus dem Unterrichtsgang.

Kapitel 4Kapitel 4

40 Liter Wasser, 7 kg Fett, 8 kg Eiweiß, 40 Liter Wasser, 7 kg Fett, 8 kg Eiweiß, 2 kg Kalk, 200 g Zucker, 100g Salz.2 kg Kalk, 200 g Zucker, 100g Salz.

Schüler: Das ist ein Mensch ! ?Schüler: Das ist ein Mensch ! ?

Erst das Zusammenspiel von Erst das Zusammenspiel von Komponenten macht einen Menschen. Komponenten macht einen Menschen.

Und Systeme sind als ihre Und Systeme sind als ihre Komponenten.Komponenten.

Kapitel 4Kapitel 4

Von einfachen chemischen Reaktionen zu Von einfachen chemischen Reaktionen zu höheren Systemen. höheren Systemen.

Systeme kommunizieren!Systeme kommunizieren!

Bsp.: ein Fluoritkristall reagiert auf Bsp.: ein Fluoritkristall reagiert auf Wärme durch blaues leuchten. Der Wärme durch blaues leuchten. Der Kristall „antwortet“ auf die Kristall „antwortet“ auf die Erwärmung.Erwärmung.

Kapitel 4Kapitel 4

Stoffzerlegung: Die Analyse von KupferacetatStoffzerlegung: Die Analyse von Kupferacetat

Experimentelle Hausaufgabe:Herstellung von Kupferacetat aus Kupfer und Essigesäure:

Und die Zerlegung durch erhitzenUnd die Zerlegung durch erhitzen

Kapitel 4Kapitel 4 Kreisreaktionen:Kreisreaktionen:Zeigen eine Möglichkeit, wie aus einfachen Zeigen eine Möglichkeit, wie aus einfachen

Stoffsysteme Systeme höherer Ordnung entstehen Stoffsysteme Systeme höherer Ordnung entstehen können.können.

Kapitel 4Kapitel 4

Geordnete Systeme entstehen durch Geordnete Systeme entstehen durch Kommunikation: Bsp: Liessgangschen Ringe.Kommunikation: Bsp: Liessgangschen Ringe.

Oszillationsreaktion von Belousov-Oszillationsreaktion von Belousov-ZhabotinskyZhabotinsky

Rückgekoppelte Systeme als Bsp. Für höhere Rückgekoppelte Systeme als Bsp. Für höhere Systeme wie lebendige Systeme und Systeme wie lebendige Systeme und ÖkologieÖkologie

Phänomenologische Einstieg, weil das Phänomenologische Einstieg, weil das Staunen dem Schüler ein ganzheitliches Staunen dem Schüler ein ganzheitliches Bewusstsein vermittelt.Bewusstsein vermittelt.

Kapitel 4Kapitel 4WeltformelWeltformel

Wenn wirWenn wir

alle Berge bestiegen,alle Berge bestiegen,

alle Meere befahren,alle Meere befahren,

alle Höhen erforscht,alle Höhen erforscht,

alle Planeten alle Planeten erkundet,erkundet,

wenn wirwenn wir

Krankheiten besiegt,Krankheiten besiegt,

unseren Durst unseren Durst gestillt, gestillt,

Und alle Drachen Und alle Drachen getötetgetötet

haben.haben.

Was bleibt dann noch Was bleibt dann noch übrig?übrig?

Erst wenn wir das Staunen über Naturphänomene erleben, entwickeln wir so etwas wie Ehrfurcht und dann vielleicht auch Verantwortungsbewusstsein gegenüber dem, worüber wir staunen.

Kapitel 5Kapitel 5

Ein dritter Unterrichtsbericht von Ein dritter Unterrichtsbericht von Markus Rehm: Hier wird gezeigt, Markus Rehm: Hier wird gezeigt, worin das erzieherische Potential worin das erzieherische Potential des im Chemieunterricht des im Chemieunterricht vollzogenen Sprungs zu den Atomen vollzogenen Sprungs zu den Atomen liegt.liegt.

Kapitel 5Kapitel 5

Pädagogische Dimension im Pädagogische Dimension im MittelpunktMittelpunkt

Anlehnung an Martin Wagenschein – Anlehnung an Martin Wagenschein – genetisch-sokratisch-exemplarische genetisch-sokratisch-exemplarische Methode Methode

Ziel: SuS Methoden aufzeigen, die zum Ziel: SuS Methoden aufzeigen, die zum Erwerb der moralischen und ethischen Erwerb der moralischen und ethischen Kompetenzen notwendig sind, ohne ein Kompetenzen notwendig sind, ohne ein „moralisches“ Thema zu behandeln.„moralisches“ Thema zu behandeln.

Kapitel 5Kapitel 5

Einstieg über Sofies WeltEinstieg über Sofies Welt „„Aus nichts kann nichts werden“ Aus nichts kann nichts werden“

(Postulat von Parmenides)(Postulat von Parmenides) „„Alles fließt“Alles fließt“ „„vier Grundstoffe“vier Grundstoffe“ „„Etwas von allem ist in allem“Etwas von allem ist in allem“ SuS kamen auf Atom und sollten dies SuS kamen auf Atom und sollten dies

zeichnen (Kreise, Vierecke, Kugeln)zeichnen (Kreise, Vierecke, Kugeln)

Kapitel 5Kapitel 5

Einstieg System-Komponenten-Einstieg System-Komponenten-Schema am Bsp. Zerlegung FahrradSchema am Bsp. Zerlegung Fahrrad

„„Nur wenn die Teile des Fahrrads Nur wenn die Teile des Fahrrads richtig zusammengebaut sind, richtig zusammengebaut sind, erhalten wir die Eigenschaften eines erhalten wir die Eigenschaften eines Fahrrads.“Fahrrads.“

„„das Ganze und seine Komponenten“das Ganze und seine Komponenten“ 2. Beispiel Wasserkochen (Zerlegung 2. Beispiel Wasserkochen (Zerlegung

von Wasser)von Wasser)

Kapitel 5Kapitel 5

Reflexion: Wie habe ich gelernt? Was ist Reflexion: Wie habe ich gelernt? Was ist da bei mir passiert?da bei mir passiert?

Aushandlung: System immer andere Aushandlung: System immer andere Eigenschaften als seine KomponentenEigenschaften als seine Komponenten

System-Komponenten Schema System-Komponenten Schema unausgefüllt an SuS (Nur Mensch)unausgefüllt an SuS (Nur Mensch)

SuS sollten Atome zeichnen SuS sollten Atome zeichnen Aushandlung: Atome können lediglich Aushandlung: Atome können lediglich

gedacht werden; sind Komponenten; gedacht werden; sind Komponenten; ganze Materie besteht aus Atomenganze Materie besteht aus Atomen

Kapitel 5Kapitel 5

Folgende erzieherische Folgende erzieherische Kompetenzen sollen gefördert Kompetenzen sollen gefördert werden:werden:

1. Förderung von Empathie und 1. Förderung von Empathie und PerspektivenübernahmePerspektivenübernahme

2. Förderung von Fähigkeiten zur 2. Förderung von Fähigkeiten zur IdentitätsbildungIdentitätsbildung

3. Förderung der Fähigkeit zum 3. Förderung der Fähigkeit zum moralischen Urteilsvermögenmoralischen Urteilsvermögen

Kapitel 5Kapitel 5

1. Förderung von Empathie und 1. Förderung von Empathie und Perspektivenübernahme:Perspektivenübernahme:

Aushandlungsprozesse in der Aushandlungsprozesse in der GemeinschaftGemeinschaft

Gegenseitiges VerstehenGegenseitiges Verstehen Beziehungsebene zwischen den SuS Beziehungsebene zwischen den SuS

wird aufgebautwird aufgebaut

Kapitel 5Kapitel 5

2. Förderung von Fähigkeiten zur 2. Förderung von Fähigkeiten zur Identitätsbildung :Identitätsbildung :

Kritik- und ArgumentationsfähigkeitKritik- und Argumentationsfähigkeit Identitätsgefühl und reflektiertes Identitätsgefühl und reflektiertes

SelbstverständnisSelbstverständnis Zur Förderung des SelbstgefühlsZur Förderung des Selbstgefühls Zur Förderung des KohärenzgefühlsZur Förderung des Kohärenzgefühls Zur Förderung des Zur Förderung des

SelbstverständnissesSelbstverständnisses

Kapitel 5Kapitel 5

3. Förderung der Fähigkeit zum 3. Förderung der Fähigkeit zum moralischen Urteilsvermögen :moralischen Urteilsvermögen :

Auseinandersetzung mit Problemen Auseinandersetzung mit Problemen und Konfliktenund Konflikten

Abstraktionsvermögen für die Abstraktionsvermögen für die Kärung von FragenKärung von Fragen

Gerechte Lösung für alle BeteiligtenGerechte Lösung für alle Beteiligten

LiteraturLiteratur Buck/Rehm/Seilnacht: Buck/Rehm/Seilnacht: Der Sprung zu den Der Sprung zu den

Atomen,Atomen, Seilnacht-Verlag, Bern 2004 Seilnacht-Verlag, Bern 2004 Internetquellen:Internetquellen:

http://www.seilnacht.com/PoStreit.htmhttp://www.seilnacht.com/PoStreit.htm http://www.break.com/usercontent/2007/3/Zoom-100-http://www.break.com/usercontent/2007/3/Zoom-100-

million-light-years-away-from-earth-in-tw-248443.htmlmillion-light-years-away-from-earth-in-tw-248443.html http://www.seilnacht.com/versuche/index.htmlhttp://www.seilnacht.com/versuche/index.html

Bildnachweis:Bildnachweis: http://www.uni-mainz.de/FB/Physik/Magnetismus/Magnetismus/http://www.uni-mainz.de/FB/Physik/Magnetismus/Magnetismus/

Gallery/Atome.htmGallery/Atome.htm http://www.mynetcologne.de/~nc-wittweal/http://www.mynetcologne.de/~nc-wittweal/

UltraschallbildSSW13.jpgUltraschallbildSSW13.jpg

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