Das Themenfeld Luft und Luftbelastung im naturwissenschaftlichen Unterricht
Das Themenfeld „Luft und Luftbelastung“ im naturwissenschaftlichen Unterricht ab Jahrgangsstufe 10 Poster im Rahmen der GDCh-Tagung Freiburg, 13. -15. 09. 2012 Nina Harsch Institut für Didaktik der Chemie Universität Münster
„Luft und Luftbelastung“ • aktuell • schulrelevant • Schwerpunkte: Luft, Treibhauseffekt, Ozon, Saurer Regen Empirische Erhebung • 1. 500 Schüler, JGS 10 -12, international • Motivation, Lernmedium und Fachwissen • Ergebnisse: - Wissensstand: Testscore ∅ 40 % - zahlreiche Fehlvorstellungen Unterrichtsreihe • Jahrgangsstufe 10 (Gym, Ges, Real) • 8 Unterrichtsstunden • Experimente, Modelle, Gruppenarbeit • Ergebnisse: - deutliche Wissenssteigerung (+30 %) - Wissensstand höher als bei JGS 12 Nina Harsch: Wissenschaftliche Mitarbeiterin, AK Barke Institut für Didaktik der Chemie, Universität Münster
Luft und Luftbelastung: Eine Unterrichtssequenz ab Jahrgangsstufe 10 > Konzeption, Erprobung und Auswertung Präsentation im Rahmen der GDCh-Tagung Freiburg, 13. -15. 09. 2012 Nina Harsch Doktorandin und Wissenschaftliche Mitarbeiterin Institut für Didaktik der Chemie Arbeitskreis Prof. Dr. Hans-Dieter Barke Institut für Didaktik der Chemie Fliednerstraße 21 48149 Münster
Luft und Luftbelastung: Eine Unterrichtssequenz ab Klasse 10 4 Einleitung „Luft und Luftbelastung“: Ein global bedeutsames Themenfeld. . . Treib haus gase Globales Mischungsverhältnis [Vol%] 1750 2005 CO 2 280 ppm 379 ppm O 3 (trop. ) 5 ppb 40 ppb N 2 O 270 ppb 319 ppb CH 4 715 ppb 1. 774 ppb FCKW – 4 ppb SF 6 – 7 ppt Treibhauseffekt Nina Harsch (nina. harsch@uni-muenster. de) T r e i b. S Ohazau ourns ee r ffekt Regen Ozon GDCh-Tagung, Freiburg, 13. - 15. September 2012
Luft und Luftbelastung: Eine Unterrichtssequenz ab Klasse 10 5 Empirische Erhebung Was sollten Schülerinnen und Schüler (Su. S) wissen über… Luft Treibhauseffekt Ozon Saurer Regen - Komposition - Treibhausgase - strato / tropo - Natur / Mensch - Spurengase - Natur / Mensch - Konsequenzen - Quellen - Schadstoffe - Konsequenzen - Maßnahmen - Konsequenzen Probanden: DE WW U SP RU 1. 500 Su. S der. Jahrgangsstufen 10 und 12 aus Deutschland, Spanien, Taiwan und Russland (+ 100 LA-Chemie-Studierende der Universität Münster) TW Nina Harsch (nina. harsch@uni-muenster. de) GDCh-Tagung, Freiburg, 13. - 15. September 2012
Luft und Luftbelastung: Eine Unterrichtssequenz ab Klasse 10 Haupt-Ergebnisse der empirischen Erhebung Luft z korrekte Antworten 20 % Haupt-Luftkomponenten: N 2 und O 2 Fehlvorstellungen: „Alle Luftschadstoffe sind Treibhausgase. “ 21 % 44 % 30 % 28 % (nur Su. S) Treibhauseffekt Greenhouse Effect Korrekte Beschreibung des THE Wasserdampf als Treibhausgas Fehlvorstellungen: „Alle Spurengase sind Luftschadstoffe. “ Ozone Ozon correct korrekte replies Antworten korrekte correct Antworten replies Existenz troposphärischen Ozons Korrekte Lage des Ozonlochs FCKW verursachen Ozonloch „Der Treibhauseffekt…. . . ist komplett menschlich verursacht. “. . . ist verursacht durch/verursacht Ozonloch. “ correct korrekte replies Antworten Acid Rain Saurer Regen 55 % SO 2 & NO 2 verursachen Sauren Regen 40 % CO 2 verursacht (leicht) Sauren Regen 35 % Folgen Sauren Regens Fehlvorstellungen: „Ozon gibt es nur in der Ozonschicht. “ „Das Ozonloch liegt über den Industriestaaten. “ „Saurer Regen…. . . ist komplett menschlich verursacht. “. . . ist konzentrierte Säure. “ Nina Harsch 6 (nina. harsch@uni-muenster. de) GDCh-Tagung, Freiburg, 13. - 15. September 2012
Luft und Luftbelastung: Eine Unterrichtssequenz ab Klasse 10 7 Unterrichtssequenz Konzeption: Schritt 1: Schritt 2: Stunde Nina Harsch Literaturrecherche, Expertenbefragung, Empirische Erhebung Unterrichtssequenz – Pilot-Konzept Aktivität 1 -3 Experten. Lernen 4 Concept Map 5 -7 Vertiefung (nina. harsch@uni-muenster. de) Inhalt 4 Schwerpunkte: - Luft - Saurer Regen - Ozon - Treibhauseffekt - Zusammenfassung - Thematische Beziehungen - Vertiefungswissen - Experimente GDCh-Tagung, Freiburg, 13. - 15. September 2012
Luft und Luftbelastung: Eine Unterrichtssequenz ab Klasse 10 8 Unterrichtssequenz Konzeption: Schritt 3: Unterrichtssequenz – Optimiertes Konzept Pilot-Konzept Stunde Aktivität 1 -3 Experten. Lernen 4 Concept Map 5 -7 Vertiefung Kritikpunkte: - Expertenlernen - Experimente - Themenrotation Nina Harsch (nina. harsch@uni-muenster. de) Stunde Aktivität Inhalt 1 Unterrichtsgespräch und Experimente - Haupt-Luftkomponenten - Spurengase - Luftschadstoffe 2 -4 Gruppen. Lernen 5 -7 Gruppen. Präsentationen 8 -9 Concept Map 3 Schwerpunkte: - Saurer Regen - Ozon - Treibhauseffekt - Präsentationen - Experimente - Zusammenfassung - Beziehungen zwischen den Themen GDCh-Tagung, Freiburg, 13. - 15. September 2012
Luft und Luftbelastung: Eine Unterrichtssequenz ab Klasse 10 Haupt-Ergebnisse der Unterrichtssequenz Nina Harsch (nina. harsch@uni-muenster. de) 9 (Pilot-Konzept) GDCh-Tagung, Freiburg, 13. - 15. September 2012
10 Luft und Luftbelastung: Eine Unterrichtssequenz ab Klasse 10 L = Leistung im Test [%] Haupt-Ergebnisse der Unterrichtssequenz + 20 % Nina Harsch +8% (nina. harsch@uni-muenster. de) -7% + 21 % -8% + 30 % + 13 % -6% GDCh-Tagung, Freiburg, 13. - 15. September 2012
Luft und Luftbelastung: Eine Unterrichtssequenz ab Klasse 10 11 Fazit Ø Das Themenfeld „Luft und Luftbelastung“ ist herausfordernd. Ø Aufgrund der Komplexität des Themenfeldes gibt es noch Raum für weitere Verbesserungen. Ø Eine Befragung unter Lehrern bestätigte deren Interesse an der Integration des Themenfeldes in ihren Unterricht. Ø Um die Qualität der Themenvermittlung zu gewährleisten, sind Lehrerfortbildungen von großer Bedeutung. Nina Harsch (nina. harsch@uni-muenster. de) GDCh-Tagung, Freiburg, 13. - 15. September 2012
Luft und Luftbelastung: Eine Unterrichtssequenz ab Klasse 10 12 Quellenangaben Daten über den Treibhauseffekt: IPCC (2007), JACOBEIT (2007), WEISCHET &ENDLICHER (2008), BUCK & HOHL (2010) Daten über stratosphärisches Ozon: NASA (2012) Daten über NOx- und SO 2 -Emissionen: EMISSIONS DATABASE FOR GLOBAL ATMOSPHERIC RESEARCH (2010) Publikation über die empirische Erhebung: HARSCH, ESTAY, BARKE (2011): Treibhauseffekt, Ozon und Saurer Regen - Wissensstand und Fehlvorstellungen deutscher und spanischer Schüler. Praxis der Naturwissenschaften Chemie 3/60. Nina Harsch (nina. harsch@uni-muenster. de) GDCh-Tagung, Freiburg, 13. - 15. September 2012
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