9. – 10. Schuljahr

Claudia Bohrmann-Linde

Elektrolyse von Zinkiodid

Sprachfördernde Arbeitsmaterialien mit Wechsel der Darstellungsformen

„Das Eisenoxid wird schwerer, da es zwei Sauerstoffmoleküle aufgenommen hat., „Die Wasserteilchen ändern ihren Aggregatzustand, „Wasserstoff besteht aus zwei Wasserstoffatomen oder „Kupfer ist ein edleres Metall als Eisen und darum zieht das Eisen die Kupferteilchen aus der Lösung.“  – Die Liste von Zitaten, die aus Protokollen von Lehramtsstudierenden des Faches Chemie stammen, ließe sich weit fortführen. Den Zitaten ist gemeinsam, dass jeweils Elemente der Stoffebene und der Teilchenebene vermischt sind und unpräzise Formulierungen zu fachlich nicht haltbaren Aussagen führen.
Formulieren (zukünftige) Lehrkräfte derart, so ist es nicht verwunderlich, wenn Schülerinnen und Schüler keine klaren Konzepte über Materie und deren Metamorphosen entwickeln können. Äußerungen wie „Das Zink wird reduziert mögen im geeigneten Kontext und im Kreise von Personen, die über chemisches Wissen verfügen, korrekt als die Reduktion von Zink-Ionen zu Zink-Atomen interpretiert werden. Für Lehrkräfte der Chemie ist es hingegen unverzichtbar, gegenüber Lernenden, die über weitaus weniger stark ausgeprägte Fachkonzepte verfügen, sehr präzise zu formulieren.
Die chemische Fachsprache ist geprägt durch eine bemerkenswerte Vielfalt. Einerseits werden über sie kontinuierlich wahrnehmbare Prozesse beschrieben, andererseits bedient man sich ihrer in unterschiedlich differenzierter Weise zur Erklärung von Prozessen auf der Ebene des Diskontinuums. Stoffliche Veränderungen lassen sich z.B. durch Formulierungen wie „Auf der Elektrode bildet sich ein grauer Belag. beschreiben. Die Ursache dafür kann auf der Teilchenebene wie folgt erklärt werden: „Zink-Ionen werden zu Zink-Atomen reduziert.
Darstellungsformen chemischer Fachinhalte
Im fachdidaktischen Diskurs werden verschiedene Darstellungsformen chemischer Inhalte betrachtet und das Aufeinanderbeziehen dieser propagiert. So beschreibt Alex H. Johnstone ein chemisches Dreieck, (vgl. Abb.1 ), das auf Überlegungen zur fachlichen Struktur der Wissenschaft Chemie basiert. Laut Johnstone ist die Chemie aus drei sich ergänzenden Perspektiven zu verstehen und zu beschreiben: „[It] has three components macro and tangible; molecular and invisible; symbolic and mathematical the three ways we look at or represent chemistry and its chemical changes [1, S. 24]. Zielt die makroskopische Ebene auf das direkt Wahrnehmbare ab, unterscheidet Johnstone im Bereich des nicht mit den Sinnen Erkennbaren zwischen einer submikroskopischen Ebene und einer symbolhaften Ebene. Erstere hat Atome, Moleküle, Ionen und andere Teilchenverbände zum Gegenstand. Letzterer lassen sich Reaktionsgleichungen und mathematische Beziehungen zuzuordnen, die zur präzisen und effizienten Kommunikation über Chemie genutzt werden.
Alle drei Perspektiven oder Ecken des chemischen Dreiecks sollten im Unterricht betrachtet werden. Jedoch geht Johnstone unter Bezug auf die Kognitionspsychologie davon aus, dass ein zu häufiger und unreflektierter Wechsel zwischen diesen Perspektiven für das Arbeitsgedächtnis ungünstig sei. Eine unklare Vermischung und ein häufiger, nicht explizit gemachter Wechsel steigere die Wahrscheinlichkeit fachlich nicht adäquater Schülervorstellungen. Daher ist die Empfehlung für den Unterricht, zunächst mit der makroskopischen Ebene zu beginnen, die anderen beiden Ebenen gezielt einzuführen und Wechsel reflektiert vorzunehmen [2].
Josef Leisen unterscheidet zwischen gegenständlicher, bildlicher, sprachlicher, symbolischer und mathematischer Repräsentationsform von Sachinhalten [3]. Diese steigen im Abstraktionsgrad hin zur symbolischen und schließlich zur mathematischen Abstraktionsform. Auch Leisen propagiert explizite Wechsel der Darstellungsformen als Unterrichtsprinzip [4] als besonders lernwirksam.
Mit dem Argument, dass symbolische Darstellungen in Form von...

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