Als additives Fertigungsverfahren gewinnt der 3D-Druck in zahlreichen naturwissenschaftlichen und technischen Bereichen zunehmend an Bedeutung. Damit wird diese Technologie auch in der schulischen Berufsvorbereitung relevant. In diesem Artikel werden Möglichkeiten beleuchtet, wie diese innovative Technologie im Chemieunterricht integriert werden kann. Mit nur wenig Aufwand lassen sich hochwertige Unterrichtsmaterialien wie Modelle und ausgeklügelte Lernspiele herstellen. Mit etwas mehr Engagement und CAD-Know-how werden maßgeschneiderte Lösungen möglich. Die Kosten für Lehrmaterial sind daher deutlich geringer als gewöhnlich. Zudem kann der 3D-Druck selbst ein Lerninhalt sein, bei dem Schüler Kunststoffe mit ihren typischen Eigenschaften als Werkstoffe kennen lernen und den Harzdrucker als Anwendung der radikalischen Polymerisation verstehen. Der Umgang mit digitalen Tools für den 3D-Druck fördert in motivierender Weise die digitalen Kompetenzen, welche zunehmend für Lehrer und Schüler relevant werden.
{"title":"3D-Druck im und für den Chemieunterricht\u0000 3D printing in and for chemistry lessons","authors":"Lukas Zell, Jens Friedrich","doi":"10.1002/ckon.202400034","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/ckon.202400034","url":null,"abstract":"<p>Als additives Fertigungsverfahren gewinnt der 3D-Druck in zahlreichen naturwissenschaftlichen und technischen Bereichen zunehmend an Bedeutung. Damit wird diese Technologie auch in der schulischen Berufsvorbereitung relevant. In diesem Artikel werden Möglichkeiten beleuchtet, wie diese innovative Technologie im Chemieunterricht integriert werden kann. Mit nur wenig Aufwand lassen sich hochwertige Unterrichtsmaterialien wie Modelle und ausgeklügelte Lernspiele herstellen. Mit etwas mehr Engagement und CAD-Know-how werden maßgeschneiderte Lösungen möglich. Die Kosten für Lehrmaterial sind daher deutlich geringer als gewöhnlich. Zudem kann der 3D-Druck selbst ein Lerninhalt sein, bei dem Schüler Kunststoffe mit ihren typischen Eigenschaften als Werkstoffe kennen lernen und den Harzdrucker als Anwendung der radikalischen Polymerisation verstehen. Der Umgang mit digitalen Tools für den 3D-Druck fördert in motivierender Weise die digitalen Kompetenzen, welche zunehmend für Lehrer und Schüler relevant werden.</p>","PeriodicalId":43673,"journal":{"name":"ChemKon","volume":"32 1","pages":"6-12"},"PeriodicalIF":0.4,"publicationDate":"2024-10-30","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"143121264","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Das Experimentieren im Chemieunterricht scheint zunehmend in den Hintergrund zu treten. Im Editorial zu diesem Heft nennen die Autoren W. Habelitz-Tkotz, H. Klemeyer und J. Friedrich als Mitglieder der AG „Experimentalunterricht“ unserer Fachgruppe verschiedene fundamentale Gründe dafür – insbesondere die Experimentierkompetenz, Sicherheit sowie Fachraumausstattung. Sie zeigen kritisch die Perspektiven auf, in denen eine Veränderung und Verbesserung der Situation für einen modernen und erfolgreichen Experimentalunterricht dringend durchgesetzt werden muss.
<p><i>Theorie und Experiment, sie gehören zusammen; eines ohne das andere bleibt unfruchtbar. Theorien ohne Experimente sind leer, Experimente ohne Theorie sind blind. Darum fordern beide, Theorie und Experiment, mit gleichem Nachdruck die ihnen gebührende Beachtung</i>. (Max Planck)</p><p>Liebe Leserinnen, liebe Leser,</p><p>das Experiment ist ein wesentlicher Bestandteil der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung und spielt eine Schlüsselrolle im Unterricht. Es ermöglicht die Erschließung neuer, aktueller und gesellschaftlich relevanter Themenfelder. Im problemorientierten naturwissenschaftlichen Unterricht ist das Experiment zentral, da nur durch die experimentelle Überprüfung von Hypothesen Modelle, Theorien oder Gesetzmäßigkeiten entstehen können. Durch den Dreiklang von Denken, planmäßigem Handeln und Experimentieren wird die naturwissenschaftliche Erfahrung erweitert. Experimente fördern auch das Lernen über die Sinne, indem sie Schülerinnen und Schülern ermöglichen, chemische Reaktionen aktiv zu erleben.</p><p>Trotz dieser wichtigen Funktionen tritt das Experimentieren im Chemieunterricht zunehmend in den Hintergrund. Dies liegt unter anderem daran, dass Lehrkräfte zu Beginn ihrer Berufslaufbahn oft nicht über ausreichende experimentelle Fähigkeiten verfügen. Hinzu kommen die strengen Anforderungen des EU-Gefahrstoffrechts, das seit der RiSU 2013 auch im Schulbetrieb Anwendung findet. Dies hat die Konsequenz, dass immer, wenn mit Gefahrstoffen experimentiert wird, zuvor die damit verbundenen Gefährdungen schriftlich beurteilt sein müssen. Dabei sind vier Aspekte wichtig:</p><p>Die Beurteilung der Gefährdungen durch die Stoffgefahren einschließlich des ersten Aspekts wird bei den experimentellen Versuchsvorschriften, die kostenfrei mit der Datenbank DEGINTU zur Verfügung stehen, stets aktuell abgedeckt. Die RiSU 23 ermöglicht sogar den Lehrkräften, denen die notwendigen Kompetenzen zur Beurteilung der Experimente fehlen, bereits vorhandene Gefährdungsbeurteilungen Dritter zu verwenden.</p><p>Im Anschluss an die durch Fernunterricht geprägten Corona-Pandemie haben viele Lehrkräfte den experimentellen Unterricht nicht wieder aufgenommen, denn angesichts der chronischen Arbeitsüberlastung hat dieser oft das Nachsehen.</p><p>Außerdem fehlen in vielen Schulen angemessene Lernumgebungen für den experimentellen Chemieunterricht, was die Durchführung von Experimenten erschwert.</p><p>Angesichts dieser Situation wurde die Arbeitsgruppe „Experimentalunterricht“ gegründet, um die Bedeutung von Experimenten im Chemieunterricht zu stärken und die Arbeit der Chemielehrkräfte zu unterstützen. Die Arbeitsgruppe arbeitet auf drei Ebenen:</p><p>Die Arbeit der AG Experimentalunterricht zeigt dennoch nur eine begrenzte Wirkung, denn:</p><p>Die Ursache für diese Mängel liegt nicht allein in der Unterfinanzierung der Bildung, sondern auch in einer politischen Schwerpunktsetzung, die Ganztagsbetreuung und Inklusion priorisiert. Als Speerspitze für diese Ent
理论与实验相辅相成，缺一不可。没有实验的理论是空洞的，没有理论的实验是盲目的。这就是为什么理论和实验都需要得到同等的重视。(马克斯-普朗克）亲爱的读者们，实验是获取科学知识的重要组成部分，在教学中发挥着关键作用。它使我们有可能探索新的、当前的和与社会相关的课题。实验是以问题为导向的科学课的核心，因为只有通过实验检验假设，才能建立模型、理论和定律。通过思考、有计划的行动和实验这三个环节，科学体验得以扩展。实验还能让学生积极体验化学反应，从而促进感官学习。尽管实验具有这些重要功能，但它在化学课中的地位却日益下降。造成这种情况的原因之一是教师在其职业生涯的初期往往不具备足够的实验技能。此外，欧盟有害物质法规的严格要求也自 2013 年 RiSU 开始适用于学校。这意味着，在使用有害物质进行实验时，必须首先对相关危害进行书面评估。这里有四个重要方面：包括第一个方面在内的物质危害的危害评估始终包含在实验测试说明中，这些说明可在 DEGINTU 数据库中免费获取。RiSU 23 甚至允许缺乏必要实验评估技能的教师使用现有的第三方风险评估，而在冠状病毒大流行后，由于远程教学的特点，许多教师并没有恢复实验教学，因为长期超负荷的工作往往使实验教学退居其次。此外，许多学校缺乏适合化学实验课的学习环境，导致实验难以开展。鉴于这种情 况，"实验教学 "工作组应运而生，以加强实验在化学课中的重要性，支持化学教师的工 作。该工作小组在三个层面上开展工作：然而，实验教学工作小组的工作成效有限，因为：造成这些缺陷的原因不仅在于教育资金不足，还在于将全托和全纳作为优先事项的政治重点。蒙塔格基金会出版了各种有关学校发展和学校建设的出版物，并对学校建设顾问进行了这方面的培训，被认为是这一发展的先驱。例如，蒙塔格基金会对现有校舍进行改造的战略指出，各学科教室的设备标准应大大降低，其组织形式应类似于设备齐全的多功能教室。这一理念基于这样一个假设，即科学实践课并不需要高质量的实验室条件。根据论文，水管连接是必要的，但通常被认为理所当然的煤气连接通常可以用标准的筒式煤气燃烧器代替。只需在某些地方提供通风帽，但这样一来，家具布置就灵活多了，因此也就有了更多的教学选择。与其在设备上投资，不如在空间上投资。此外，移动实验车的使用意味着许多实验可以灵活地在不同的房间进行，也可以在正常的教学区或开放空间进行。(研讨会报告 "Schulumbau - Strategien zur Anpassung von Bestandsgebäuden"，Montag Foundations "Urbane Räume" and "Jugend und Gesellschaft"，2012 年，第 20 页，第 3.3 章 Fachräume，第 20 页：https://digital.zlb.de/viewer/api/v1/records/15879414/files/images/MUR_MJG_Schulumbau.pdf/full.pdf)虽然这段文字因其对科学教学的傲慢和对职业安全原则的无知而失去了作为工作基础的资格，但十年后，一家著名的专业科学教室供应商现在以 "媒体伙伴 "的名义为流动化学课提供实验室手推车。
{"title":"„Experimentierräume“ beibehalten!","authors":"W. Habelitz-Tkotz, H. Klemeyer, J. Friedrich","doi":"10.1002/ckon.202400051","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/ckon.202400051","url":null,"abstract":"<p><i>Theorie und Experiment, sie gehören zusammen; eines ohne das andere bleibt unfruchtbar. Theorien ohne Experimente sind leer, Experimente ohne Theorie sind blind. Darum fordern beide, Theorie und Experiment, mit gleichem Nachdruck die ihnen gebührende Beachtung</i>. (Max Planck)</p><p>Liebe Leserinnen, liebe Leser,</p><p>das Experiment ist ein wesentlicher Bestandteil der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung und spielt eine Schlüsselrolle im Unterricht. Es ermöglicht die Erschließung neuer, aktueller und gesellschaftlich relevanter Themenfelder. Im problemorientierten naturwissenschaftlichen Unterricht ist das Experiment zentral, da nur durch die experimentelle Überprüfung von Hypothesen Modelle, Theorien oder Gesetzmäßigkeiten entstehen können. Durch den Dreiklang von Denken, planmäßigem Handeln und Experimentieren wird die naturwissenschaftliche Erfahrung erweitert. Experimente fördern auch das Lernen über die Sinne, indem sie Schülerinnen und Schülern ermöglichen, chemische Reaktionen aktiv zu erleben.</p><p>Trotz dieser wichtigen Funktionen tritt das Experimentieren im Chemieunterricht zunehmend in den Hintergrund. Dies liegt unter anderem daran, dass Lehrkräfte zu Beginn ihrer Berufslaufbahn oft nicht über ausreichende experimentelle Fähigkeiten verfügen. Hinzu kommen die strengen Anforderungen des EU-Gefahrstoffrechts, das seit der RiSU 2013 auch im Schulbetrieb Anwendung findet. Dies hat die Konsequenz, dass immer, wenn mit Gefahrstoffen experimentiert wird, zuvor die damit verbundenen Gefährdungen schriftlich beurteilt sein müssen. Dabei sind vier Aspekte wichtig:</p><p>Die Beurteilung der Gefährdungen durch die Stoffgefahren einschließlich des ersten Aspekts wird bei den experimentellen Versuchsvorschriften, die kostenfrei mit der Datenbank DEGINTU zur Verfügung stehen, stets aktuell abgedeckt. Die RiSU 23 ermöglicht sogar den Lehrkräften, denen die notwendigen Kompetenzen zur Beurteilung der Experimente fehlen, bereits vorhandene Gefährdungsbeurteilungen Dritter zu verwenden.</p><p>Im Anschluss an die durch Fernunterricht geprägten Corona-Pandemie haben viele Lehrkräfte den experimentellen Unterricht nicht wieder aufgenommen, denn angesichts der chronischen Arbeitsüberlastung hat dieser oft das Nachsehen.</p><p>Außerdem fehlen in vielen Schulen angemessene Lernumgebungen für den experimentellen Chemieunterricht, was die Durchführung von Experimenten erschwert.</p><p>Angesichts dieser Situation wurde die Arbeitsgruppe „Experimentalunterricht“ gegründet, um die Bedeutung von Experimenten im Chemieunterricht zu stärken und die Arbeit der Chemielehrkräfte zu unterstützen. Die Arbeitsgruppe arbeitet auf drei Ebenen:</p><p>Die Arbeit der AG Experimentalunterricht zeigt dennoch nur eine begrenzte Wirkung, denn:</p><p>Die Ursache für diese Mängel liegt nicht allein in der Unterfinanzierung der Bildung, sondern auch in einer politischen Schwerpunktsetzung, die Ganztagsbetreuung und Inklusion priorisiert. Als Speerspitze für diese Ent","PeriodicalId":43673,"journal":{"name":"ChemKon","volume":"31 7","pages":"239-240"},"PeriodicalIF":0.4,"publicationDate":"2024-10-11","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/ckon.202400051","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"142429075","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"OA","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Um das Themenfeld der Katalyse im Chemieunterricht zu erarbeiten, eignet sich besonders der katalytische Zerfall von Wasserstoffperoxid durch Molybdat-Ionen. Dieses Experiment zeigt den alternative Reaktionsweg einer katalytischen Reaktion und das Produkt Sauerstoff kann beobachtet und nachgewiesen werden. Der Nachweis des zweiten Produkts, Wasser, ist durch die Verwendung wässriger Wasserstoffperoxidlösungen unmöglich. Durch einen experimentellen Kniff gelingt der Nachweis: anstelle einer Wasserstoffperoxidlösung verwendet man ein festes Wasserstoffperoxid-Harnstoff-Addukt, das macht es erstmals möglich Wasser als Produkt nachzuweisen.
{"title":"Neue Einblicke in den katalytischen Zerfall von Wasserstoffperoxid\u0000 New insights into the catalytic decomposition of hydrogen peroxide","authors":"Lukas Zell, Marco Oetken","doi":"10.1002/ckon.202400022","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/ckon.202400022","url":null,"abstract":"<p>Um das Themenfeld der Katalyse im Chemieunterricht zu erarbeiten, eignet sich besonders der katalytische Zerfall von Wasserstoffperoxid durch Molybdat-Ionen. Dieses Experiment zeigt den alternative Reaktionsweg einer katalytischen Reaktion und das Produkt Sauerstoff kann beobachtet und nachgewiesen werden. Der Nachweis des zweiten Produkts, Wasser, ist durch die Verwendung wässriger Wasserstoffperoxidlösungen unmöglich. Durch einen experimentellen Kniff gelingt der Nachweis: anstelle einer Wasserstoffperoxidlösung verwendet man ein festes Wasserstoffperoxid-Harnstoff-Addukt, das macht es erstmals möglich Wasser als Produkt nachzuweisen.</p>","PeriodicalId":43673,"journal":{"name":"ChemKon","volume":"31 8","pages":"299-305"},"PeriodicalIF":0.4,"publicationDate":"2024-09-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"142762858","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Mithilfe eines 3D-Druckers lassen sich heutzutage auch ohne Kenntnisse über die Handhabung von CAD-Programmen einfach und kostengünstig Labormaterialien, Sachmodelle und Übungsmaterialien selbst erstellen. Im Beitrag werden Beispiele vorgestellt und nötige Grundlagen vermittelt.
如今，即使不懂如何使用 CAD 程序，也可以使用 3D 打印机轻松、经济地制作实验室材料、材料模型和培训材料。本文将举例说明并传授必要的基础知识。
{"title":"3D-Drucker – ein tolles Werkzeug für den Chemieunterricht\u0000 3D printers – a great tool for chemistry lessons","authors":"Bernhard F. Sieve","doi":"10.1002/ckon.202400025","DOIUrl":"10.1002/ckon.202400025","url":null,"abstract":"<p>Mithilfe eines 3D-Druckers lassen sich heutzutage auch ohne Kenntnisse über die Handhabung von CAD-Programmen einfach und kostengünstig Labormaterialien, Sachmodelle und Übungsmaterialien selbst erstellen. Im Beitrag werden Beispiele vorgestellt und nötige Grundlagen vermittelt.</p>","PeriodicalId":43673,"journal":{"name":"ChemKon","volume":"31 8","pages":"306-310"},"PeriodicalIF":0.4,"publicationDate":"2024-09-12","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"142209153","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Henning Amel, Noah Kahmen, Sascha Hager, Niklas Pauly, Friedrich Koch, Kilian Danke, Ranya Glasauer, Ronja Bergmann, Lukas Hobeck, Markus Röser, Marco Beeken
Trotz engagierter politischer Initiativen sowie Forderungen und Förderungen für eine Kreislaufwirtschaft steigt das jährlich produzierte Volumen an Kunststoffen, während der Anteil im Kreislauf gehaltener Kunststoffe dem Wachstum nur bedingt gerecht wird. Im Rahmen einer Bildung für nachhaltige Entwicklung ist die Auseinandersetzung mit Kunststoffen und deren Recycling insbesondere in jungen Teilen der Bevölkerung essentiell, um die Relevanz einer zukunftsweisenden Circular Economy nachvollziehen und weitertragen zu können. Im naturwissenschaftlichen Regelunterricht jedoch werden Recyclingprozesse mitunter aufgrund ihrer Komplexität nur oberflächlich integriert. Im Rahmen des Make@thons „Nachhaltige Textilien“ entwickelte eine Schüler:innengruppe mit dem Kunststoffrecycling in der Zuckerwattemaschine eine niedrigschwellige und kostengünstige Möglichkeit zur Integration dieser Recyclingprozesse in den Unterricht.
{"title":"“Plastic recycling in a cotton candy machine” – a maker project for science education","authors":"Henning Amel, Noah Kahmen, Sascha Hager, Niklas Pauly, Friedrich Koch, Kilian Danke, Ranya Glasauer, Ronja Bergmann, Lukas Hobeck, Markus Röser, Marco Beeken","doi":"10.1002/ckon.202400024","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/ckon.202400024","url":null,"abstract":"Trotz engagierter politischer Initiativen sowie Forderungen und Förderungen für eine Kreislaufwirtschaft steigt das jährlich produzierte Volumen an Kunststoffen, während der Anteil im Kreislauf gehaltener Kunststoffe dem Wachstum nur bedingt gerecht wird. Im Rahmen einer Bildung für nachhaltige Entwicklung ist die Auseinandersetzung mit Kunststoffen und deren Recycling insbesondere in jungen Teilen der Bevölkerung essentiell, um die Relevanz einer zukunftsweisenden Circular Economy nachvollziehen und weitertragen zu können. Im naturwissenschaftlichen Regelunterricht jedoch werden Recyclingprozesse mitunter aufgrund ihrer Komplexität nur oberflächlich integriert. Im Rahmen des Make@thons „Nachhaltige Textilien“ entwickelte eine Schüler:innengruppe mit dem Kunststoffrecycling in der Zuckerwattemaschine eine niedrigschwellige und kostengünstige Möglichkeit zur Integration dieser Recyclingprozesse in den Unterricht.","PeriodicalId":43673,"journal":{"name":"ChemKon","volume":"19 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.4,"publicationDate":"2024-08-29","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"142209156","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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