Das Titelbild zeigt den Reaktionsweg zur Herstellung fluoreszierender kohlenstoffhaltiger Nanopartikel (Carbon Quantum Dots) aus Saccharose (a), den beispielhaften Reaktionsschritt der Maccoll-Eliminierung (b) sowie einen Strukturausschnitt der kohlenstoffhaltigen Nanopartikel (c). Die Saccharose wird dabei mithilfe eines Gasbrenners erhitzt und in Wasser gelöst, um anschließend die charakteristische Fluoreszenz unter UV-Licht zu demonstrieren. Näheres im Artikel von Bogdan und Waitz ab S. 168.
Der Springbrunnenversuch ist ein bewährtes und eindrucksvolles Demonstrationsexperiment, das im Themenbereich Säure-Base-Reaktionen oder auch als Showexperiment im Chemieunterricht eingesetzt wird. Der beeindruckende Springbrunneneffekt wird durch Druckunterschiede hervorgerufen. In Experimenten werden Druckveränderungen phänomenologisch häufig durch Bewegungen, wie den Springbrunneneffekt oder auch das Herausdrücken des Kolbens aus einem Kolbenprober, sichtbar. Der Druck selbst kann als ungerichtete Zustandsgröße jedoch phänomenologisch nicht beobachtet werden. Um den Druck oder auch Druckveränderungen in einem System messbar und somit sichtbar zu machen, können in Schulexperimenten digitale Drucksensoren zum Einsatz kommen. Diese bieten das Potenzial, die schwer zu erfassende Größe „Druck“ für Lernende besser begreifbar und nachvollziehbar zu machen. In diesem Beitrag wird die Verwendung eines Drucksensors beim Springbrunnenversuch vorgestellt.
Die Wechselwirkungen zwischen Naturwissenschaft, Gesellschaft und Kultur sind vielseitig und nehmen einen großen Einfluss auf die wissenschaftliche Praxis und die Lebensrealität aller Menschen. In dem vorliegenden Projekt wurde eine 45-minütige Schülerlaborstation für Schüler:innen der Sekundarstufe I entworfen, die auf zuvor ermittelten Schüler:innen-Vorstellungen aufbaut. An dieser Experimentierstation wird die soziokulturelle Eingebundenheit der Naturwissenschaften als Teil von Nature of Science gemeinsam mit dem Konzept der Struktur-Eigenschafts-Beziehung thematisiert, wodurch Anknüpfungspunkte an deutsche Lehr- und Bildungspläne bestehen. Differenzierung und die Auslösung eines kognitiven Konflikts sind zentrale Elemente der Vermittlung der Lerninhalte, die mithilfe von zwei Nobelpreisträger:innen erarbeitet werden.
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