Design Thinking im Chemieunterricht

Schul­form
Gesamtschule

Fach
Chemie

Jahr­gangs­stu­fe
Oberstufe

Stand­ort
NRW

Ver­wen­de­te Tools
Web­quest
Mentimeter
Edkimo
Edpuzzle

Alter­na­ti­ve Tools
Pad­let
Canva
ExplainEverything
Cryptpad

Autor*in

Petra Wolt­haus
Leh­re­rin/­MINT-Beauf­trag­te, Che­mi­ke­rin (Euro­pa­schu­le Köln)

Beschrei­bung

Für vie­le Schüler*innen ist Che­mie­un­ter­richt wenig krea­tiv und oft starr. Wie ein rela­tiv ergeb­nis­of­fe­ner Unter­richt aus­se­hen kann, bei dem Schüler*innen ihre Fähig­kei­ten auch aus ande­ren Fach­dis­zi­pli­nen ziel­füh­rend nut­zen kön­nen, zeigt die­ses Unter­richts­mo­dul. Die ein­zel­nen Schü­ler­teams ent­wi­ckeln dabei (mög­lichst) eigen­stän­dig Ideen, wie sie z.B. Papier aus Gras oder Tex­ti­li­en aus Brenn­nes­seln her­stel­len kön­nen. Ihren selbst ent­wi­ckel­ten Pro­to­typ stel­len sie wie beim VOX-For­mat „Die Höh­le der Löwen“ der Klas­se vor. Zusätz­lich konn­ten sie Wer­be­fly­er, ein Wer­be­vi­deo o.ä. erstellen.

Ein­setz­ba­res Material

Um den Schüler*innen einen Über­blick über das Mate­ri­al zu geben, führt ein Weg durch die Lern­land­kar­te.

Die Lern­land­kar­te dient der Über­sicht über die geplan­te Unter­richts­se­quenz. Das kon­kre­te Mate­ri­al ist unter dem gleich­na­mi­gen Punkt 5 auf­ge­teilt nach Unter­richts­stun­den ein­seh­bar und zur Wei­ter­ver­wen­dung downloadbar.

Voraussetzungen

Icon Branching Szenario

Rah­men­be­din­gun­gen

Die Schüler*innen zwei­er Che­mie-Q2-Kur­se einer Gesamt­schu­le in NRW haben in vor­an­ge­gan­ge­nen Unter­richts­mo­du­len zu Design Thin­king den Design Thin­king-Pro­zess und zuge­hö­ri­ge Metho­den ken­nen­ge­lernt. Sie sind in der Lage, ein Lern­ta­ge­buch zu füh­ren und dahin­ge­hend zu nut­zen, dass sie ihre Feh­ler reflek­tie­ren und gewinn­brin­gend nut­zen kön­nen. Sie arbei­ten gut und ger­ne in einem Team und sind zuver­läs­sig. Um bes­ser auf die Schüler*innen ein­ge­hen zu kön­nen, wur­den sie gedank­lich in drei Unter­grup­pen eingeteilt:

  1. Schüler*innen mit gutem Leis­tungs­ni­veau, Che­mie als Abitur­fach, arbei­ten sehr eigen­stän­dig, hohe Leistungsbereitschaft
  2. Ehr­gei­zig, moti­viert, enga­giert, weni­ger leistungsstark
  3. Gerin­ge Selbst­wirk­sam­keits­er­war­tung, brau­chen Feed­back und gute Struk­tu­rie­rung des Unter­richts, Vor­wis­sen weni­ger in Che­mie, dafür in gesell­schafts­wis­sen-schaft­li­chen Fächern

Die Lehr­kraft liebt ergeb­nis­of­fe­nen Unter­richt, bei dem sie das Ergeb­nis nicht schon vor­her kennt. So lernt sie selbst dazu und ist neu­gie­rig auf die Ergeb­nis­se der Jun­gen und Mädchen.

Das Unter­richts­mo­dul wird in einem Expe­ri­men­tier­raum durch­ge­führt, so dass die Schüler*innen Zugang zu ein­fa­chen che­mi­schen Gerä­ten haben und mög­lichst eigen­stän­dig ihren Ver­such ent­wi­ckeln können.

Alle Schüler*innen haben mobi­le End­ge­rä­te und ver­fü­gen über Erfah­run­gen im Umgang mit Apps wie Ether­pad, der schul­ei­ge­nen Cloud, ExplainEverything.

Ein­ge­ord­net wur­de die­se Unter­richts­rei­he in das Inhalts­feld 4 „Orga­ni­sche Pro­duk­te – Werk­stof­fe und Farb­stof­fe“ und umfass­te 10 Unterrichtsstunden.

Lernstart

 

Angestrebte Lernziele

(Zuordnung vier Ks)

Die Schüler*innen sollen:

-  Design Thin­king anwen­den (SOLO 4). Kol­la­bo­ra­ti­on

- mit­hil­fe von Pflan­zen­in­halts­stof­fen Pro­toy­pen (Lösungs­an­sät­ze) erfin­den und ein Pro­blem lösen (SOLO 5 + 4). Krea­ti­vi­tät

- ihren Pro­to­ty­pen mit einem her­kömm­li­chen Pro­dukt ver­glei­chen (SOLO 4).  Kri­ti­sches Denken

- Hypo­the­sen zu Ver­suchs­an­sät­zen auf­stel­len und einen Ver­such pla­nen (SOLO 5 + 4).   Kom­mu­ni­ka­ti­on

- ihre Vor­ge­hens­wei­se, die Zusam­men­ar­beit im Team und mög­li­che Schwie­rig­kei­ten reflek­tie­ren (SOLO 5). Kri­ti­sches Denken

- vie­le Ideen kre­ieren (SOLO 5). Krea­ti­vi­tät

Icon Kompetenzen

 

Kompetenzen

Fach­wis­sen: sie­he Verlaufsplan

Erkennt­nis­ge­win­nung: Die Schüler*innen expe­ri­men­tie­ren, beob­ach­ten und pro­to­kol­lie­ren. Sie müs­sen Schluss­fol­ge­run­gen dar­aus zie­hen. Die­se neu­en Erkennt­nis­se wer­den genutzt, um den Pro­to­ty­pen zu verbessern.

Kom­mu­ni­ka­ti­on: Die Schüler*innen tau­schen sich über ihr Wis­sen, die gewon­ne­nen Erkennt­nis­se aus und berei­ten die­se für eine Prä­sen­ta­ti­on vor.

Bewer­tung: Die Schüler*innen bewer­ten ihren Pro­to­typ anhand selbst gewähl­ter Kri­te­ri­en und ver­glei­chen ihn mit einem her­kömm­li­chen Produkt.

Planung

(A)Synchrone Kom­mu­ni­ka­ti­on mit der Lerngruppe

Die Unter­richts­rei­he wur­de wäh­rend der Coro­na-Pan­de­mie durch­ge­führt, wobei die Schüler*innen aber die Schu­le besu­chen durf­ten. Expe­ri­men­tie­ren in Grup­pen war aber nicht erlaubt, so dass sie ent­we­der ein­zeln oder zuhau­se die Ver­su­che durch­führ­ten. Es wur­de somit teils syn­chron teils asyn­chron vor­ge­gan­gen. So arbei­te­ten die Jun­gen und Mäd­chen im Unter­richt in Teams, die jeweils unter­schied­li­che Auf­ga­ben und Pro­duk­te erstell­ten. In ihrer Grup­pe teil­ten sie die Auf­ga­ben auf und orga­ni­sier­ten ihre Zeit­pla­nung. Zu Beginn jeder Unter­richts­stun­de hiel­ten sie die Lern­zie­le für die jewei­li­ge Stun­de fest. Sie konn­ten den Schwie­rig­keits­grad der Auf­ga­ben selbst wäh­len. Da für eini­ge Ver­suchs­an­sät­ze nur unge­fähr­li­ches Expe­ri­men­tier­ma­te­ri­al benö­tigt wur­de und haus­halts­üb­li­che Che­mi­ka­li­en genüg­ten, konn­ten die Jun­gen und Mäd­chen selbst zuhau­se ihre Ver­su­che durch­füh­ren. Sie konn­ten sowohl zuhau­se als auch im Unter­richt in ihrem eige­nen Tem­po arbei­ten und über die schul­ei­ge­ne Cloud gemein­sam eine Datei o.ä. erstellen.

Der eTea­ching-Bur­ger in der geplan­ten Sequenz

Icon Hinweis
Um zu sehen, wie sich die im eTea­ching-Bur­ger beschrie­be­nen Prin­zi­pi­en qua­li­ta­tiv hoch­wer­ti­gen Hybrid­un­ter­richts in der dar­ge­stell­ten Unter­richts­se­quenz wie­der­fin­den, kli­cken Sie auf die Zuta­ten in der inter­ak­ti­ven Burgergrafik.

Logo CC-By-SA Lizenz eTea­ching-Bur­ger I Schul­netz­werk des ZfL der Uni­ver­si­tät zu Köln (https://zfl.uni-koeln.de/schulnetzwerk) I

CC BY SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)

Aufbau der Unterrichtssequenz

Konkreter Verlaufsplan

Ver­laufs­plan

Icon Hinweis

 

Ihr konn­tet eure Ein­heit / Sequenz oder zumin­dest Tei­le davon so (oder so ähn­lich) durch­füh­ren oder habt kon­kre­te Plä­ne, dies zu tun? Teilt eure Erfah­run­gen aus der Pra­xis mit euren Leser*innen, indem ihr 3 kon­kre­te Pra­xis­tipps formuliert:

  1. Habt Mut, euch auf eine offe­ne Vor­ge­hens­wei­se ein­zu­las­sen, bei der die Ergeb­nis­se nicht vor­her­sag­bar sind.
  2. Seid gespannt auf die Ergeb­nis­se der Schüler*innen und forscht mit ihnen gemeinsam.
  3. Gebt eure Neu­gier an die Schüler*innen weiter.

Kontext: Unsere Ressourcen sind begrenzt — Nachwachsende Rohstoffe als Alternative?

Inhaltsfeld 4: Organische Produkte — Werkstoffe und Farbstoffe

Lernstart

Inhalt­li­cher Schwerpunkt:
Orga­ni­sche Werkstoffe

Zeit­be­darf: 10 Stun­den à 45 Minuten

Schwer­punk­teüber­ge­ord­ne­ter Kompetenzerwartungen:
• E4 Unter­su­chun­gen und Experimente
• K3 Prä­sen­ta­ti­on
• B1 Kri­te­ri­en
• B4 Mög­lich­kei­ten und Grenzen

Basis­kon­zept Struk­tur-Eigen­schaft:
• Stoff­klas­sen und Reaktionstypen
• Eigen­schaf­ten makro­mo­le­ku­la­rer Verbindungen
• Poly­kon­den­sa­ti­on und radi­ka­li­sche Polymerisation
• Zwi­schen­mo­le­ku­la­re Wechelwirkungen

Bild ankli­cken, um alle Ergeb­nis­se zu sehen.

Konkretes Material

Icon Download

Die Tabel­le ermög­licht einen schnel­len Über­blick über den Ver­lauf der Stunden.

Die Prä­sen­ta­ti­on stellt das Bil­dungs­vor­ha­ben im Zusam­men­hang mit eTea­ching dar.

Auszeichnungen

Frau Petra Wolt­haus wur­de 2020 von der Zeit­schrift „Che­mie in unse­rer Zeit“ und der Fir­ma Merck der Juli­us-Adolph-Stöck­hardt-Preis ver­lie­hen. Die­ser ist mit 2000 EUR dotiert und wird an Lehr­kräf­te ver­ge­ben, die beson­ders inno­va­ti­ven Che­mie­un­ter­richt durch­füh­ren. Frau Wolt­haus war meh­re­re Jah­re lang Unter­neh­me­rin, wes­halb sie Schüler*innen ein rea­lis­ti­sches Bild der heu­ti­gen Berufs­welt ver­mit­teln kann. In Zei­ten von Digi­ta­li­sie­rung, Glo­ba­li­sie­rung und Auto­ma­ti­sie­rungs­pro­zes­sen sind Fähig­kei­ten wie Krea­ti­vi­tät, Kom­mu­ni­ka­ti­on, Kri­ti­sches Den­ken und Kol­la­bo­ra­ti­on (4 Ks) erfor­der­lich, um die Her­aus­for­de­run­gen die­ser soge­nann­ten VUCA-Welt zu meis­tern. Schu­le muss sich dar­an anpas­sen und Unter­richts­kon­zep­te anbie­ten, die die­se Fähig­kei­ten bei den Schülern*innen för­dern. Frau Wolt­haus legt in ihrem Unter­richt ins­be­son­de­re Wert auf die För­de­rung von Krea­ti­vi­tät, um zusätz­lich den Schüler*innen ein posi­ti­ve­res Bild von Che­mie zu ver­mit­teln, denn für die meis­ten Schüler*innen erscheint Che­mie­un­ter­richt wohl wenig krea­tiv, son­dern eher starr. Eige­ne Ideen sind meist nicht gefragt.

Im Wis­sen­schafts­jahr 2020/21 wur­de von der Uni­ver­si­tät Hohen­heim in Stutt­gart auf Initia­ti­ve des Bun­des­mi­nis­te­ri­ums für Bil­dung und For­schung ein Wett­be­werb für Schüler*innen zur Bio­öko­no­mie durchgeführt.

Dabei han­delt es sich um einen Krea­tiv­wettbwerb, in dem Schüler*innen Ideen ent­wi­ckeln soll­ten, die mög­li­che Lösun­gen zur Kli­ma­kri­se auf­zei­gen. Auf die Nut­zung fos­si­ler Roh­stof­fe soll­te mög­lichst ver­zich­tet wer­den, um die Natur mit Treib­haus­ga­sen weni­ger zu belas­ten und die Res­sour­ce Erd­öl zu schonen.

Eine Lern­grup­pe aus dem Che­mie­kurs der Q2 von Frau Wolt­haus nahm an die­sem Wett­be­werb teil und beleg­te den 1. Platz. Sie ent­wi­ckel­ten Alter­na­ti­ven zur Kunst­stoff­her­stel­lung aus Erdöl.

Logo CC-By-SA Lizenz

Wei­ter­nut­zung als OER aus­drück­lich erlaubt: Die­ses Werk und des­sen Inhal­te sind — sofern nicht anders ange­ge­ben — lizen­ziert unter CC BY 4.0. Nen­nung gemäß TUL­LU-Regel bit­te wie folgt: „Design Thin­king im Che­mie­un­ter­richt — Wie kön­nen wir makro” von Petra Wolt­haus, Lizenz: CC BY 4.0.
Der Lizenz­ver­trag ist hier abruf­bar:
https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de