mini|Im Chemieunterricht sollen Schüler dazu angeleitet werden, Stoffe, Stoffeigenschaften und Stoffumwandlungen zu entdecken, zu untersuchen und ihre Untersuchungsergebnisse auf neue Problemstellungen anzuwenden
Chemiedidaktik ist die Didaktik für die Chemie. Als Fachdidaktik stellt sie die Lehre dar, wie Chemieunterricht inhaltlich sowie methodisch-systematisch so erteilt werden kann, dass die Schüler möglichst motiviert und effektiv in das Grundwissen der Chemie eingeführt werden. Neben den Methoden des Unterrichtens im Fach Chemie werden daher auch Inhalte des Grundwissens der Chemie logisch verknüpft und motivierend und lernzielorientiert präsentiert (vgl. Artikel Didaktische Reduktion und Chemieunterricht in Schule und Berufsschule).
Chemiedidaktik wird einerseits während des Studiums an Universitäten bzw. Hochschulen, andererseits in der zweiten Phase der Lehrerausbildung (Referendariat) im Fachseminar an Lehrer- bzw. Studienseminaren vermittelt.
Der Friedrich-Stromeyer-Preis, der Heinrich-Roessler-Preis, Manfred-und-Wolfgang-Flad-Preis und der Heinz-Schmidkunz-Preis der Gesellschaft Deutscher Chemiker werden auf der jährlichen Tagung der Fachgruppe Chemieunterricht (FGCU) für die Chemiedidaktik verliehen. Mehr an Lehrkräfte richtet sich der Lehrerverband MNU, der Deutsche Verein zur Förderung des MINT-Unterrichts. In der Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik sind verschiedene Fachdidaktikerinnen und Fachdidaktikern der Chemie und Physik tätig und sie ist auf die Forschung ausgerichtet.
Die „fachdidaktische Landkarte der Chemie“ gibt Auskunft über Standorte und Schwerpunkte der fachdidaktischen Forschung und Lehre in Deutschland und angrenzenden Gebieten.
Themen der Chemiedidaktik Geschichte Die Genese des Schulfaches Chemie ist eng mit der Entwicklung der Realschulen und Realgymnasien sowie der Landwirtschaftsschulen verknüpft. Rudolf Arendt (Didaktik und Methodik des Chemieunterrichts, 1895) aus Leipzig gilt als der Begründer der Chemiedidaktik. Er und der Hildesheimer Ferdinand Wilbrand1840–1914, Professor und Direktor der Landwirtschaftsschule Hildesheim haben das Verdienst, den Chemieunterricht in Schulen von der Stoffsystematik der Hochschulen befreit zu haben. Im späten 19. Jahrhundert entstanden drei Ansätze, die bis heute vorhanden sind: der stoffsystematische Ansatz: Die bekannten Stoffe und Stoffklassen werden nach dem Vorbild der universitären Lehre in fester Reihenfolge behandelt. (Baenitz)Carl Baenitz, 1837-–1913, Lehrer in Königsberg/Pr., verfasste Der naturwissenschaftliche Unterricht in Bürger-, Mittel- und höheren Töchterschulen, Berlin 1869 der synthetische Ansatz: Vom Einfachen zum Komplexeren fortschreitend, wird die Chemische Reaktion als didaktische Leitlinie genutzt. (Arendt) der analytische Ansatz: In Themenkreisen werden kompliziertere Vorgänge in einfachere Faktoren zerlegt. (Wilbrand)Just hat das späte 19. Jahrhundert bearbeitet. online
Erste Ansätze einer naturwissenschaftlich-chemisch orientierten Fachdidaktik gehen u. a. auf die Pädagogen Martin Wagenschein und Georg Kerschensteiner (Wesen und Wert naturwissenschaftlichen Unterrichts, 1913) zurück. Im NS-Staat wurde überwiegend eine deskriptive Stoffchemie betrieben. Nach 1945 wurde der Wert des Experimentes erhöht und erstmals 1962 vom Schweizer Hans Rudolf Christen ein Struktur-Eigenschaftskonzept beschrieben. Erst etwa seit 1970 mit dem Ausbau der Hochschulen und der Naturwissenschaften sowie dem Aufkommen der Fachdidaktiken wurden chemiedidaktische Professuren eingerichtet.
Schwerpunkte mini|Entdeckendes Lernen – Experimentalunterricht im Fach Chemie
Als „Berufswissenschaft“ der Chemielehrkräfte weist die Chemiedidaktik nach Pfeifer, Häusler, Lutz u. a. folgende Schwerpunkte auf: Ziele und Inhalte des Chemieunterrichts (allgemein und bezogen auf die jeweils konkrete Schulform von der Grundschule und Sekundarstufe I und II bis hin zur Berufsschule oder der Universität) Umsetzung fachlicher Inhalte auf das jeweilige Niveau der Lernenden und die Kenntnis der hierfür notwendigen Bedingungen (didaktische Reduktion, Elementarisierung) Darbietung fachlicher Inhalte in verständlicher, zeitgemäßer und interessanter Aufbereitung (Methodik der Chemiedidaktik) Kenntnis der Vermittlungsformen und Planung, Durchführung und Auswertung des Chemieunterrichts für bestimmte Adressatengruppen (inkl. Überprüfung der Lernergebnisse, Lernerfolgskontrolle) Herstellung und Beachtung der Arbeitssicherheit und Unfallverhütungsvorschriften im Chemieunterricht (Experimente planen, durchführen und auswerten, sicherer Umgang mit Laborgeräten und Chemikalien/Gefahrstoffen im Klassenraum ebenso wie im Chemielabor) Wissenschaftliche Evaluation der Nationalen Bildungsstandards für den mittleren und höheren Schulabschluss
Fachdidaktische Einzelaspekte und -inhalte mini|Fachdidaktische Herleitung der Formelsprache der Chemie, hier am Beispiel der Stoffumwandlung von Eisen und Schwefel zu Eisen(II)-sulfid
Aspekte und Inhalte der Chemiedidaktik sind dementsprechend:
Die Geschichte des Chemieunterrichts Das Verhältnis von Lebenswirklichkeit und Fachwissenschaft zum Unterricht im Fach Chemie Die Fachsprache im Chemieunterricht (inkl. Benennung von Stoffgruppen und Erstellung von chemische Formeln und Reaktionsgleichungen) Sprachsensibler Chemieunterricht; Fachunterricht in Fremd- bzw. Zweitsprache Erkenntniswege und -gewinnung unter Einbeziehung der Wissenschaftspropädeutik problemorientierte Verfahren (z. B. forschend-entwickelnder Unterricht) Konzeptionen, Kompetenzen und Lernziele im Chemieunterricht Logik, Artikulation, Induktion/Deduktion, empirisches Verfahren, Entdecken und Erschließen der Grundgesetze der Chemie z. B. durch Experimente/Schulversuche Prinzipien der Stoffauswahl und -anordnung (inkl. didaktischer Reduktion/Elementarisierung: Gesetze, Regeln, Erfahrungswerte) Unterrichtsverfahren, Planung, Durchführung und Analyse (inkl. Bewerten) des Unterrichts Makroskopische, submikroskopische und symbolische Ebene im Unterricht unterscheiden und berücksichtigen (vgl. Johnstone-Dreieck) Chemische Experimente im Unterricht und die dazugehörigen didaktischen Überlegungen, wie bspw. Anforderungen an ein Schulexperiment, die didaktische Funktion eines Experiments oder die Offenheit beim Experimentieren Motivation und Veranschaulichung durch Experimente (z. B. Schauversuche wie das Demonstrationsexperiment „Bellender Hund“) Computeranwendungen und weitere Medien im Chemieunterricht (z. B. Modelle, Arbeitstransparente, Chemielehrbuch) Einbindung von digitalen Medien im Chemieunterricht (SAMR-Modell) Schulstufen- und Schulart-Orientierung von Chemieunterricht Beispiele von Unterrichtsreihen für verschiedene Jahrgangsstufen und Schulformen Umgang mit chemiespezifischen Lernerfolgsüberprüfungen (z. B. Klausuren, Übungen, Tests) und Abschlussprüfungen (z. B. Abitur) geschlechtsspezifische Unterschiede in der Motivation für das Fach typische chemische Präkonzepte von Lernenden (auch Lernendenvorstellungen, Fehlvorstellungen genannt) im Chemieunterricht
Standards und Kompetenzen im Fach Chemie Das unerwartet schlechte Abschneiden deutscher Schülerinnen und Schüler in internationalen Schulvergleichsstudien (PISA und TIMSS) führte zu verschiedenen Konsequenzen für die Bildungspolitik. Im Jahr 2004 legte die KMK erstmals bundesweite Bildungsstandards fest. Der Chemielehrplan wird in ein Spiralcurriculum abgeändert, um kumulatives Lernen zu ermöglichen. Der Begriff „Kompetenz“ hält Einzug in das Bildungswesen. Neue Motivationsstrategien und Unterrichtskonzepte werden erforscht.
Kompetenzen sind nach Weinert „die bei Individuen verfügbaren oder durch sie erlernbaren kognitiven Fähigkeiten und Fertigkeiten, um bestimmte Probleme zu lösen, sowie die damit verbundenen motivationalen, volitionalen und sozialen Bereitschaften und Fähigkeiten, um die Problemlösungen in variablen Situationen erfolgreich und verantwortungsvoll nutzen zu können“. Bildungsstandards beschreiben fachliche Kompetenzen, die Schülerinnen und Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt ihrer Schullaufbahn erreicht haben sollen. Dazu sind Kernbegriffe als Basiskonzepte festgelegt worden.
Die KMK hat Bildungsstandards für das Fach Chemie für die Sekundarstufe I (bis zum mittleren Schulabschluss) und die allgemeine Hochschulreife erarbeitet. Diese bilden die Grundlage für die Rahmenlehrpläne Chemie der einzelnen Bundesländer. Damit wird trotz föderaler Bildungspolitik ein Konsens über die übergeordneten Anforderungen an das Fach erreicht. Der Beitrag der Naturwissenschaften (Chemie) zur Bildung besteht darin, den Schülern eine naturwissenschaftliche Grundbildung zu vermitteln, deren Ziel (scientific literacy) es nicht ist, über exaktes Detailwissen zu verfügen, sondern durch das Verständnis grundlegender naturwissenschaftlicher Konzepte und Prozesse in Verbindung mit der Kenntnis von Methoden der Erkenntnisgewinnung eine Basis für lebenslanges Lernen zu erwerben.
Kompetenzbereiche im Fach Chemie Die Bildungsstandards im Fach Chemie formulieren vier Kompetenzbereiche mit entsprechenden Ausdifferenzierungen. Die vier Bereiche werden in zwei Dimensionen unterschieden: Der Kompetenzbereich Fachwissen ist der Inhaltsdimension (konzeptbezogene Kompetenzen) und die Kompetenzbereiche Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung sind der Handlungsdimension (prozessbezogene Kompetenzen) zuzuordnen.
Fachwissen (Sachkompetenz) Kenntnis chemischer Phänomene, Begriffe und Gesetzmäßigkeiten und deren Zuordnung zu den Basiskonzepten. Als Basiskonzept wird die strukturierte Vernetzung von aufeinander bezogenen Begriffen, Theorien und Modellvorstellungen verstanden, die sich aus der Systematik eines Faches zur Beschreibung elementarer Prozesse und Phänomene historisch als relevant herausgebildet haben. Im Fach Chemie gibt es vier Basiskonzepte. Andere naturwissenschaftliche Fächer wie Biologie oder Physik haben ebenfalls Basiskonzepte.
Konzept vom Aufbau und Eigenschaften von Stoffen und Teilchen Konzept der chemischen Reaktion Energiekonzept
Erkenntnisgewinnung Kompetenz, experimentelle und andere Untersuchungsmethoden und Modelle anwenden zu können. „Die Erkenntnisgewinnungskompetenz der Lernenden zeigt sich in der Kenntnis naturwissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen und in der Fähigkeit, diese zu beschreiben, zu erklären und zu verknüpfen, um Erkenntnisprozesse nachvollziehen oder gestalten zu können und deren Möglichkeiten und Grenzen zu reflektieren.“
Der Erkenntnisgewinnung dienen Tätigkeiten wie: Beobachten, Vergleichen, Formulieren von Fragestellungen, Planen und Durchführen naturwissenschaftlicher Untersuchungen, Auswerten und Reflektieren, Arbeiten mit Modellen und Anwenden von Mathematik.
Kommunikation Die Fähigkeit, Informationen sach- und fachbezogen zu erschließen und auszutauschen. „Die Kommunikationskompetenz der Lernenden zeigt sich in der Kenntnis von Fachsprache, fachtypischen Darstellungen und Argumentationsstrukturen und in der Fähigkeit, diese zu nutzen, um fachbezogene Informationen zu erschließen, adressaten- und situationsgerecht darzustellen und auszutauschen.“
Der Kommunikation dienen Aktivitäten wie: Informationen beschaffen, aufbereiten und austauschen, argumentieren und (Fach-)Sprache reflektieren.
Bewertung Die Fähigkeit, chemische Sachverhalte in unterschiedlichen Kontexten zu erkennen und zu bewerten. Die Bewertungskompetenz der Lernenden zeigt sich in der Kenntnis von fachlichen und überfachlichen Perspektiven und Bewertungsverfahren und in der Fähigkeit, diese zu nutzen, um Aussagen bzw. Daten anhand verschiedener Kriterien zu bewerten, sich dazu eine begründete Meinung zu bilden, Entscheidungen auch auf ethischer Grundlage zu treffen und Entscheidungsprozesse und deren Folgen zu reflektieren.