Abstraktionsstufen
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Abstraktionsstufen. M. A. Anton. Planungs- & Analyseraster für den Unterricht. Fachinhalt. Bildungsstandards. Lehrplan. Bildungsrelevanz. Ziele. Thema. Fachperspektive. Schülerperspektive. Lehrerperspektive. Artikulation FLnZ, Inhalt, U-form, U-methode , Medien. Lernerrelevanz.

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Presentation Transcript


Abstraktionsstufen

Abstraktionsstufen

M. A. Anton


Planungs analyseraster f r den unterricht

Planungs- & Analyseraster für den Unterricht

Fachinhalt

Bildungsstandards

Lehrplan

Bildungsrelevanz

Ziele

Thema

Fachperspektive

Schülerperspektive

Lehrerperspektive

Artikulation

FLnZ, Inhalt, U-form, U-methode, Medien

Lernerrelevanz

Evaluationsinstrumente

Evaluationsergebnisse

Evaluationskonsequenzen & Unterrichtsentwicklung


Abstraktionsstufen

PARU 

Artikulation

Instruktion

Anwendung

Motivation

Inhalt


Abstraktionsstufen

PARU 

Artikulation

Instruktion

Anwendung

Motivation

Nachbereitung

Vorbereitung

Inhalt


Abstraktionsstufen

Hauptorientierungen in der Unterrichtsarbeit

Wertschätzung &

Feedback (SuS):

Kompetenzzuwachs

  • Fachliche Sicherheit (LLI)

  • eng inhaltsbezogen

  • systematisch überblickend

Reflexion, EvaluationOptimierungen

Strukturierung

-Felder!

-inhaltlich (DR)

-aktional

-sozial

-methodisch

-zeitlich

-lernpsychologisch

  • Ziele

  • -operationalisiert

    • Wissensmodell

  • -global

    • Basiskonzepte

    • Kompetenzbereiche

Unterrichtsmodell: PARU u.a.

Lehrlern-Modell:

Moderater Konstruktivismus

Heterogenität der Lerngruppen:

„Matthäus-Prinzip“

k.leinschrittig

l.ogisch

a.ltruistisch

r.ichtig

Hilfsmittel

- Knowledge-Mapping

- Demonstration

- Experiment

- TA + Heft

- OH + Buch

Erklärung

Veranschaulichung

Bedeutung

Fixierung


Abstraktionsstufen

Bedeutung von Strukturierungen von Unterricht

Optimalklassen:

Kl. mit überdurch-

schnittlichem

Leistungszuwachs

und ebensolcher

Verringerung der

Leistungsstreuung

Deutliches Alleinstellungsmerkmal

für Unterrichtsqualität:

Strukturierung des Unterrichts!

Auffallend:

Die je individuellen

Merkmalprofile der

Lehrer in der

O-Gruppe streuen

sehr breit

(? „Echtheit!“)

Untersuchung an GSHS-Klassen, Mchn (1985), Fach Math. hinsichtlich:

Leistungszuwachs und Verringerung der Leistungsstreuung (MPI Psycholog. F.)

(Quelle: Terhart, 2005, S. 92)


Abstraktionsstufen

Hauptorientierungen in der Unterrichtsarbeit

Kompetenzzuwachs

rückmelden

verständlich vortragen

Erfolg erleben

strukturiert arbeiten

Theorie

Wichtiges festhalten

Sinne aktivieren

handeln lassen

laut denken


Abstraktionsstufen

PARU 

Artikulation

Instruktion

Anwendung

Motivation

Inhalt

Ziele

Hilfsmittel

Struktur

Kleinschrittigkeit

„k.l.a.r.“

Problembasiertes Lernen PBL

Entdeckendes Lernen EL

Instruktionsstufen

Theoriefeld/Praxisfeld

Experimentierphasen

Aspektbetonung / Wahrnehmungsführung


Experimentierphasen

Experimentierphasen

Postexperimentelle Phase:

Abstraktionen, Modellbildungen, Verallgemeinerungen

Experimentelle Phase:

Zielorientiert, beobachtend,

protokollierend

Problementstehung,

etwa durch Beobachtung;

Kognitiver Konflikt mit Lösungsnutzen!

Präexperimentelle Phase:

Untersuchungsfragen, Vorwissensaktivierung,

vorläufige (hypothetische) Antworten, Vorgehensweise


Aspektbetonung i

Aspektbetonung I

Phlogiston-

Theorie!

Kurzschluss!

Fe-Wolle

Fe-Wolle

Steigrohr

Fe-Nagel

Luft

Redox

Sperrflüssigkeit

Stille Oxidation

CuSO4-Lsg.

Oberfläche


Abstraktionsstufen

Aspektbetonung II

Wasserzersetzung

nach Hofmann*

Glimmspan- & Knallgasprobe

Demo von Energieformen

Beisp.: Elektr. E.

Herleitung der Faraday-Konstanten

Herleitung der Summenformel

von H2 und O2

Gewinnung eines

stöchiometrischen

Knallgasgemisches

  • Elektrolyse von Schwefelsäure:

  • Reihenfolge der Ionenentladung

  • Akku

  • ELOXAL-Verfahren

Herleitung der Volumengesetze

(AVOGADRO)

6 H2O  4 H3O+ + 4 e- + O2

4 H3O+ + 2 e-  4 H2O + 2 H2

Nachweis:

Wasser ist eine Verbindung,

kein „Element“

Demo einer Reduktion

REDOX-Reaktion bei Verwendung

von Oxidationszahlen (OZ)

Reaktionstyp: Analyse

„geschlossener Stromkreis“

(*August W. v. Hofmann, 1818-1892; 1866)


Wahrnehmungsf hrung

Wahrnehmungsführung

  • Figur-Grund-Kontrast

  • Einfachheit

  • Gleichartigkeit

  • Nähe

  • Durchlaufende Linie

  • Symmetrie

  • Links-Rechts


Abstraktionsstufen

PARU 

Artikulation

Instruktion

Anwendung

Motivation

Inhalt

Ziele

Hilfsmittel

Struktur

Kleinschrittigkeit

k.l.a.r.

Problembasiertes Lernen PBL

Entdeckendes Lernen EL

Instruktionsstufen

Theoriefeld/Praxisfeld

Realer Versuchsaufbau und -ausführung


Abstraktionsstufen

  • Theoriefeld

  • Argumentation/Fähigkeiten

  • instruktiv

  • -Fachsprache

  • -Basiskonzepte

  • der BS

  • Modell-

    vorstellungen

  • Ordnungs-

    systeme

  • Erklärprinzipien

  • Portfolio

  • Präsentation

Nawi-Unterrichtsfelder

  • Praxisfeld

  • Handlungs-orientierung/ Fertigkeiten

  • explorativ

  • -Gerätekunde

  • Stoffkunde

  • Technikkunde

  • Sicherheit

  • Modellkunde

  • Forschungs-

    zyklus

  • Experimentier-

    protokolle

  • Optimierung

kognitionsfördernd interessefördernd

Instruktionsstufen

Wissensqualitäten

Erklärung

Mitteilung

Aufträge

Kumulieren

Kombinieren

Organisieren

Fakten Konditionen Funktionen

Fachwissen – Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewertung


Abstraktionsstufen

Experte

Problembasiertes Lernen PBL

A

Entdeckendes Lernen

B

Funktionen

Heuristik (PL)

Heuristik (PL)

Lösungssuche (PB)

Konditionen

Zielzustand

Konfliktinduktion &

-lösung

Transformations-

Methode/Hypothesen-

(prüfung)

Beispiele &

Erklären

Strukturierung

des „Problemraums“

(PBL)

Entdeckendes

Lernen (EL)

Schwierigkeiten-

Analyse/Frage

Explorieren &

Experimentieren

Anfangszustand

Konstruieren &

Erfinden

Definition/Abgrenzung (PA)

Authentisches Problem (PE)

Authentisches Problem (PE)

Fakten

Moderater Konstruktivismus „Moko“

Novize


Abstraktionsstufen

abstrakt

Phänomen

Realer Versuchsaufbau und -ausführung

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

Skizze/Abbildung

Phänomen

Realer Versuchsaufbau und -ausführung

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

Verbalisierung:

Beschreibung von Aufbau und Ablauf

Generalisierung

Skizze/Abbildung

Phänomen

Realer Versuchsaufbau und -ausführung

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

Abstraktion

Symbolisierung und Modellierung

Teilchen-, Modell-, Symbolebene (TMS)

Verbalisierung:

Beschreibung von Aufbau und Ablauf

Skizze/Abbildung

Phänomen

Realer Versuchsaufbau und -ausführung

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

Mathematisierung

Abstraktion

Symbolisierung und Modellierung

Teilchen-, Modell-, Symbolebene (TMS)

Verbalisierung:

Beschreibung von Aufbau und Ablauf

Skizze/Abbildung

Phänomen

Realer Versuchsaufbau und -ausführung

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

Abstraktionsstufen

Mathematisierung

Abstraktion

Symbolisierung und Modellierung

Teilchen-, Modell-, Symbolebene (TMS)

Verbalisierung:

Beschreibung von Aufbau und Ablauf

Skizze/Abbildung

Phänomen

Realer Versuchsaufbau und -ausführung

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

n(Fe) : n(S) = 1 : 1

Abstraktion

Fe + S  FeS

Entzündet man ein Gemenge aus Eisen- & Schwefelpulver

mit einem glühenden Eisendraht, so entsteht eine Glühfront,

die sich langsam und ohne weitere Energiezufuhr

durch das Gemisch hindurch bewegt.

Fe/S-Pulver-Gemenge

schwarzes, poröses

Produkt

Metallnadel,

glühend

Glühfront

Phänomen

Synthese von Eisensulfid aus den Elementen

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

„Je größer das Glasvolumen, desto länger brennt die Kerze“ (= Proportionalität!)

V ~ t /

t

Abstraktion

V

Wachs + Luft  Verbrennungsgase

Kohlenwasserstoffe + Sauerstoff  Kohlenstoffdioxid + Wasserdampf

C + O2 CO2 / „4 H“ + O2  2 H2O

Stülpt man über ein brennendes Teelicht Gläser unterschiedlicher Größe,

dann brennt die Kerze nur für einige Zeit weiter und geht dann aus.

Die Brenndauer ist im großen Glas länger als im kleinen Glas.

Phänomen

Verbrennung

Abhängigkeit der Brenndauer vom Luftvolumen

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

Sauerstoff besitzt eine höhere Elektronegativität als Wasserstoff.

Im Wassermolekül werden die bindenden Elektronen vom Sauerstoff stärker angezogen.

Das Sauerstoffatom erhält so eine negative und die Wasserstoffatome erhalten

eine positive Partialladung  Das Wassermolekül ist ein Dipol

Abstraktion

Wasserstoffbrückenbindungen

Hält man einen geladenen Glasstab

an einen dünnen Wasserstrahl, so wird dieser abgelenkt.

Der Hexenstrahl verändert seine Richtung nicht.

Wasserstrahl Hexenstrahl

Phänomen

Wirkung eines geladenen Glasstabs auf einen

Wasserstrahl und auf einen Strahl Hexen.

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

Henderson-Hasselbalch-Gleichung

Abstraktion

Farbänderung

Massenwirkungsgesetz

Gibt man einen Säure-Base-Indikator in eine Lösung,

so zeigt dieser durch seine Farbe an, ob die Lösung

sauer, neutral oder basisch ist.

Indikator wird zu zwei verschiedenen Lösungen gegeben und es kommt jeweils zu einer charakteristischen Farbänderung.

Phänomen

Zugabe eines Indikators zu einer Lösung führt unter

Umständen zu einer Farbänderung.

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

Zu 1: S  +  O2  SO2 ∆HR = -297 kJ/mol

Abstraktion

1) S + O2 SO2 (Verbrennung von Schwefel  Schwefeldioxid entsteht)

2) SO2 + H2O  H2SO3 (Schweflige Säure entsteht bei der Aufarbeitung mit Wasser)

Verbrennt man Schwefel, so entsteht Schwefeldioxid.

Leitet man dieses in Wasser (hier mit Bromthymolblau versetzt), bildet sich

Schweflige Säure und die saure Lösung verfärbt sich von grün nach gelb.

Schwefeldioxid in Wasser gelöst  Bromthymolblau färbt sich gelb

Wasser mit Bromthymolblau

brennender Schwefel

Phänomen

Darstellung einer Säure durch die Verbrennung

eines Nichtmetalloxids. Das entstandene Oxid wird

mit Wasser aufgenommen und mit Indikator getestet

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

Abstraktion

Mögliche Stufenfolge in der Primar- und Unterstufe

Phänomen

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

Eine Mathematisierung ist an dieser Stelle wohl eher sinnfrei!

Eine elektrochemische Betrachtung im tieferen Sinne würde zu weit führen!

Abstraktion

NaCl Na+ (aq) + Cl- (aq)

Löst man Salze in Wasser, so dissoziieren sie in ihre Ionen. In der wässrigen Lösung liegen somit die Ionen als frei bewegliche Ladungsträger (Hydratisierte Anione und Kationen) vor und vermögen so den elektrischen Strom zu leiten. Beim Anlegen einer Spannung leuchtet das Glühlämpchen folglich auf!

U=15 V~

Kochsalz-Lsg.

Phänomen

Leitfähigkeit einer Kochsalzlösung

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

Abstraktion

Mögliche Stufenfolge in der Mittel- und Oberstufe

Phänomen

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

T

Abstraktion

t

IO3- + 3 SO32-  I- + 3 SO42-

5 I- + IO3- + 6 H30+  3 I2 + 9 H2O

I2 + SO32- + 3 H2O  2 I- + SO42- + 2 H3O+

Erhöht man bei einer chemischen Reaktion die

Temperatur, so sinkt die Reaktionszeit (RGT-Regel).

Dies erklärt die unterschiedlichen Zeitpunkte für den Farbumschlag nach blau!

Sulfit-/Stärke-Lsg.

t1

t2

Iodat-Lsg.

T2

T1

Phänomen

Landolt-Zeitreaktion in Abhängigkeit von der Temperatur

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

allgemein

Generalisierungsstufen

Theorie

Generalisierung

Regelfindung/Gesetzmäßigkeit

Induktiver Schluss

X Beispiele!

Einzelfall

Konkretes Beispiel

Zeit

speziell


Abstraktionsstufen

allgemein

Generalisierungsstufen

Für die typischen Säurereaktionen sind die

Oxonium-Ionen verantwortlich

Generalisierung

Metalle (unedle) reagieren mit Säuren (ver.)

zu Salz und Wasserstoff

Metalle reagieren mit Säuren

Verschiedene unedle Metalle mit

unterschiedlichen Säuren reagieren lassen

Einzelfall

Mg in HCl-Sre „auflösen“

Zeit

speziell


Abstraktionsstufen

abstrakt

Definitionsstufen

(Übertragung der OZ auf die funktionelle Gruppen

von organischen Verbindungen)

Rückkopplung der Oxidationszahlen mit dem

quantenmechanischen Atommodell

(Nebengruppenelemente)

Definitionsumfang: hier: Oxidation

Erhöhung der Oxidationszahl

Abgabe von Elektronen

Vereinigung eines Stoffes mit Sauerstoff

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

Definitionsstufen

Säure-Base-Reaktionen & Redox-Reaktionen sind

Elementarteilchen-Übertragungen

Säuren sind elektrophile Elektronenpaarakzeptoren

(LEWIS)

Definitionsumfang: hier: Säuren

Säuren sind Protonendonatoren

(BROENSTED)

Säuren sind Stoffe, die in wässeriger Lösung Protonen abspalten

(ARRHENIUS)

Säuren sind Stoffe, die sauer schmecken,

Indikatoren verfärben

und unedle Metalle unter H-Entwicklung zersetzen

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

Definitionsstufen

Säure-Base-Reaktionen & Redox-Reaktionen sind

Elementarteilchen-Übertragungen

Oxidationen sind immer an Reduktionen gekoppelt

Definitionsumfang: hier: Oxidation

Oxidation ist die Erhöhung der Oxidationszahl

Oxidation ist eine Elektronen-Abgabe

Oxidation ist eine Reaktion mit Sauerstoff

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

abstrakt

Definitionsstufen

In der Atomhülle besitzen Elektronen

räumliche Aufenthaltswahrscheinlichkeiten

(Orbital-M.: PLANCK, SCHRÖDINGER, HEISENBERG)

Die Atomhülle kann in definierte

Energieniveaus unterteilt werden (Schalen-M.: BOHR)

Definitionsumfang: hier: Atombau

Atome bestehen aus positiv geladenem Kern

und negativ geladener Hülle (Kern-Hülle-M.: RUTHERFORD)

Atome bestehen aus Protonen und Neutronen

sowie Elektronen (Rosinenkuchen-M.: THOMSON)

Jedes Element und jede Verbindung

besteht aus gleichen kleinsten Teilchen (Kugel-M.: DALTON)

Alle Stoffe bestehen aus kleinsten,

nicht mehr weiter teilbaren Teilchen (Atom-M.: DEMOKRIT)

Zeit

konkret


Abstraktionsstufen

Vorwissen aktivieren, Übersicht gewinnen, Problem portionieren

Kognitiven Konflikt spüren

Schwierigkeiten erkennen

Aufmerksamkeit ausrichten

Lösbarkeit einschätzen

Problem lösen

Kompetenzzuwachs

spüren

Strategie entwickeln

Lösungsweg vorwegnehmen


Abstraktionsstufen

Didaktik und Mathetik der Chemie LMU München Schema zur Planung einer Chemiestunde (Anton)

Artikulationsschema


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