Chromatografie – Erklärvideo zu einem Modell

Chromatografie – Erklärvideo zu einem Modell

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Im Folgenden wird das Erklärvideo „Chromatografie – Erklärvideo zu einem Modell“ von Rieke Schüßler auf die Qualität und dessen Eignung für den Unterrichtseinsatz betrachtet. Dies erfolgt anhand der Kriterien für gute Erklärvideos (Kulgemeyer, im Druck) in den Naturwissenschaften.

Eine entscheidende Fähigkeit von Lehrkräften ist die Selbstreflektion der eigenen Unterrichtsgestaltung und der eingesetzten Unterlagen. So müssen die eingesetzten Arbeitsmittel und Methoden stets auf Aktualität geprüft und mittels neuer Erkenntnisse reflektiert und sofern erforderlich angepasst werden.

Für den Erwerb des Bachelor of Science wurde neben einem Modell auch ein Erklärvideo zur Chromatografie entwickelt. In dem Erklärvideo wird auf eine spielerische Art und Weise das Modell zum Prinzip der Chromatografie erklärt.

Die Kriterien für gute Erklärvideos bestehen aus den sieben Kernideen: Adaption, Veranschaulichung, Relevanz, Struktur, präzises bzw. kohärentes Erklären, Konzepte bzw. Prinzipien und die Einbettung in den Unterrichtsgang. Die erste Kernidee (die Adaption) setzt sich mit dem Adaptieren an Eigenschaften der Schüler*innen z.B. im Bezug auf Schülervorstellungen oder Vorwissen auseinander. In Verlauf dieses Prozesses leitet die zusammenhängende Frage „Wie?“ bereits die nächste Kernidee ein. Die Veranschaulichung stellt die zur Darstellung oder Einführung von Informationen erforderlichen Werkzeuge dar. So zählen unter anderem Beispiele, Analogien, Modelle, oder auch die Sprachebene zu den möglichen Werkzeugen.

Ein fachgerechtes Erklärvideo muss über eine gewisse Relevanz für dessen zweck verfügen, welcher auch direkt aus dem Video hervorgeht. Zusätzlich soll dieses die Schüler*innen unmittelbar ansprechen und zu gewünschten Handlungen animieren.

Um das Verständnis und die Nachvollziehbarkeit der Inhalte zu gewährleisten ist eine zu Grunde liegende Struktur erforderlich. Hierbei kann sich an der in wissenschaftlichen Texten übliche Struktur der Einleitung, Hauptteil und Schluss auch im Erklärvideo orientiert werden. Dies setzt eine frühzeitige Betrachtung des eigentlichen Ziels des Videos voraus und wie dieses innerhalb dieser Zeitspanne schrittweise erreicht werden kann. Hierbei ist eine präzise und kohärente Erklärung ohne Exkurse anzuwenden.

 

Für ein Erklärvideo eignen sich insbesondere Themen, welche eine zu hohe Komplexität zur Selbsterklärung aufweisen. Zur Integration in den Unterrichts- gang kann beispielsweise eine Lernaufgabe zur Selbstvertiefung am Ende des Videos gestellt werden.

Das Erklärvideo „Chromatografie – Erklärvideo zu einem Modell“ ist allgemein gehalten und erfordert kein tiefgreifendes Vorwissen der Schüler*innen. Dies ermöglicht der Lehrkraft einen vom Vorwissen oder von Vorstellungen der Schüler*innen unabhängigen Einsatz.

Die Chromatografie wird anhand eines Modells erklärt. Dazugehörige Erklärungen und Spielregeln des Modells werden verständlich dargestellt. Jedoch wird auf Fachbegriffe wie zum Beispiel die stationäre – oder mobile Phase nicht weiter eingegangen, was Verständnisprobleme der Schüler*innen hervorrufen kann.

Die Relevanz des Erklärvideos für die Schüler*innen wird lediglich mittels eines kurzen Beispiels thematisiert (ca. 0:31 Minuten). Es lässt sich nach aktuellem Stand noch nicht ausreichend beurteilen, ob diese Erklärung ausreichend ist, oder ob eine beispielhafte Form der Filzstiftchromatografie die Relevanz besser hervorheben könnte. Zudem enthält das Erklärvideo keine direkte Ansprache und Handlungsaufgaben an die Schüler*innen.

Das Video verfügt über eine sinnvoll geordnete Struktur, welche ein verständliches Folgen der Inhalte ermöglicht. Der übergeordnete Verlauf setzt sich wie folgt zusammen: Einführung / Vorstellung der Materialien, Betrachtung der situations- bezogenen Bedeutung, Regel-Beispiel-Struktur und abschließende Ergebnisse und zu beachtende Informationen. Als Ergänzung kann eine kurze Zusammenfassung in Erwägung gezogen werden, welche aufgrund der kurzen Zeitspanne nicht zwingend erforderlich ist. Das Erklärvideo beschreibt dabei die Inhalte mit präzisen Anweisungen bzw. Aussagen zu Sachverhalt.

Trotz der geringen Komplexität der Thematik der Chromatografie, löst dieses Themenfeld durchaus Verständnisprobleme bei Schüler*innen aus. Insbesondere der kontinuierliche Austausch zwischen den Phasen und die Löslichkeit sind Problemzonen. Diese Eigenschaften qualifizieren die Chromatografie als sinnvol- les Thema für die Darstellung in einem Erklärvideo.

 

Das Ende des Videos lässt eine Lernaufgabe zur Selbstvertiefung vermissen. Als mögliche Aufgabe könnte bspw. das Anwenden des Modells mit verschiedenen

„Löslichkeiten“, mehr Schritten und/oder Perlen gestellt werden. Die Lehrkraft verfügt ebenfalls über die Möglichkeit eigene Fachinhalte in das Unterrichtsgespräch einzubauen oder mündliche Aufgaben zur Selbstvertiefung zu stellen.

Unter Betrachtung der Kriterien kann das betrachtete Erklärvideo als „befriedigend“ kategorisiert werden, insbesondere aufgrund der guten zugrunde liegen- den Struktur und Verständlichkeit. Nichtsdestotrotz verfügt das Video über Ver- besserungspotential, welches sich durch das Ergänzen einer selbst vertiefenden Aufgabe für die Schüler*innen oder einer besseren Relevanzdarstellung nutzen lässt. Aufgrund der fehlenden Validierung des Erklärvideos durch weitere Lehrkräfte, lassen sich noch unbekannte Probleme und Verbesserungsbedarfe nicht ausschließen. In Anschluss dessen ist eine Anpassung des Erklärvideos erforderlich.

Die Anwendung der Kriterien für gute Erklärvideos von Kulgemeyer ermöglicht das Erstellen und Bewerten von guten bzw. verständlichen Erklärvideos. Sie bieten eine Grundlage und Richtlinien, welche auch von unerfahrenen Lehrkräften für die Erstellung von Videos mit Lehrinhalten genutzt werden können. Dabei ist insbesondere in Zeiten der Corona-Pandemie essenziell die Schüler*innen auch im Online-Unterricht mit digitalen Medien zu unterstützen, welche unter anderem auch Erklär- und Lernvideos einschließen. Doch auch über die Pandemie hinaus wird die Digitalisierung der Schulen vorangetrieben. Auch der digitale Pakt der Bundesländer bzw. der Bundesregierung und zusätzliche Formate wie das Inverted-Classroom Prinzip spielen eine entscheidende Rolle, welche die direkte Nutzung von Erklärvideos im Unterricht auch zukünftig weiter begünstigen werden.

Zukünftig soll das Erklärvideo auf einer Webplattform der Universität Bremen (digitale-medien.schule) veröffentlicht werden und somit für interessierte Lehrkräfte zugänglich sein. Zusätzlich wird das Erklärvideo in die englische Sprache über- führt, um es ebenfalls international zugänglich zu machen. Abschließend muss das Erklärvideo validiert werden, um mögliche Probleme aufzudecken und diese Schwachpunkte entsprechend zu beheben oder zu thematisieren.

 

Zum Zeitpunkt der Planung und Erstellung des Erklärvideos waren die Regeln bzw. Kriterien von Kulgemeyer noch nicht bekannt. Die Planung stellte sich als äußerst zeitintensiv heraus. Dies galt insbesondere für die Darstellungen des Formats an sich, aber auch für die Texte und Grafiken. Aus persönlicher Sicht eignen sich die Kriterien für die Erleichterung dieser Denkprozesse und können diese Gedanken auch leiten, was sich womöglich in einer geringeren Erstellungs- zeit widerspiegeln kann. Jedoch sind Erfahrungen mit diesem Medium und dem Entwicklungsprozess an sich ebenfalls entscheidende Faktoren. Dennoch sind die Kriterien als gutes Hilfsmittel für die Erstellung von Erklärvideos anzusehen und ermöglichen darüber hinaus eine Auseinandersetzung mit den Rahmenbedingungen dieses Mediums. Für zukünftige Erklärvideos werden die Kriterien für gute Erklärvideos von Kulgemeyer auch persönlich eine entscheidende Rolle ein- nehmen.

 

Literatur:

 

Kulgemeyer, C. (im Druck): Physik erklären. In: Girwidz, R./Kircher, E./Fischer, 1.(Hrsg.): Physikdidaktik. Theorie und Praxis. Berlin: Springer.

 

Karsten D. Wolf (Hg.), Stephan Dorgerloh (Hg.), Lehren und Lernen mit Tutorials und Erklärvideos (2019), Beltz Verlagsgruppe, 69 469 Weinheim, ISBN: 97834076317702019

 

Lernpfad zur IUPAC-Nomenklatur der Alkane

Lernpfad zur IUPAC-Nomenklatur der Alkane

International wurde ein Nomenklatursystem eingeführt, mit dessen Hilfe eine Namensgebung zu Molekülen erfolgen kann. Die Benennung der Moleküle erfolgt dabei unter Berücksichtigung der IUPAC-Nomenklaturregeln. Das Nomenklatursystem wurde von der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) ins Leben gerufen, weshalb die Nomenklatur auch IUPAC-Nomenklatur genannt wird. Es ist ein wichtiges Hilfsmittel für Chemiker und Chemikerinnen, um Molekülen ihren Namen zuzuordnen sowie Namen zur Formel zurückzuführen. Benannt werden immer Kohlenstoffketten, die aus einem Stamm sowie Präfix und Zahlwort aufgebaut sind.

Was ist die IUPAC-Nomenklatur?

Die Benennung der unverzweigten Alkane

Um einem Molekül den korrekten Namen zuordnen zu können, müssen spezielle Regeln befolgt werden. Für die Benennung von Molekülen muss jeder Chemiker und jede Chemikerin jedoch darüber Bescheid wissen, wie die Alkane der homologen Reihe lauten. Unter der homologen Reihe der Alkane werden Verbindungen verstanden, die sich durch CH-Gruppen unterscheiden. Besitzt ein Molekül ein Kohlenstoffatom (C-Atom) und vier Wasserstoffatome (H-Atome), heißt das Molekül “Methan”. Weist ein Molekül dagegen zwei C-Atome und sechs H-Atome auf, heißt es “Ethan”. Allgemein lassen sich Alkane durch die Formel CnH2n+2 darstellen. Sie enthalten nur Einfachbindungen, daher auch die Endung „-an“ bei bspw. Methan oder Ethan. Im Folgenden findest du eine Tabelle der homologen Reihe der Alkane:

  1. Ordne die Strukturformel dem richtige Alkan zu.

Stammgruppe und Seitenkette

Um den Stammnamen einer Verbindung zu erhalten, muss zunächst die Hauptkette (jene, die die meisten C-Atome enthält)  bestimmt werden. Dafür wird die Kette mit den meisten  C-Atomen so nummeriert, dass die längsten bzw. meisten Verzweigungen die kleinsten Zahlen erhalten. Die Vielzahl von Alkanen, beispielsweise im Erdöl, lässt sich dadurch erklären, dass Wasserstoffatome durch andere Kohlenstoffketten ersetzt werden können. Dadurch entstehen sogenannte Seitenketten. Da auch diese im Namen einer Verbindung erscheinen müssen, werden sie mit einer besonderen Endung versehen. Handelt es sich bei der Verzweigung um ein gesättigtes Alkan (Alkan, dass sich für die Anknüpfung von einem H-Atom trennen musste), ändert sich die Endung -an in -yl. Diese Seitenketten werden vor dem Stammnamen geschrieben. Die Position der Verzweigung wird durch die Nummer jenes Kohlenstoffatoms angeben, von dem diese Seitenkette abgeht. Sind mehrere  Verzweigungen enthalten, werden diese alphabetisch geordnet (butyl, ethyl, methyl usw.). Sind verschiedene gleiche Seitenketten Bestandteil einer Verbindung, werden diese durch Vorsilben (Zahlenpräfixe) gekennzeichnet.

 

2. Finde die richtige Stammkette der gezeigten Alkane.

 

 

3. Finde die richtige Seitenketten der gezeigten Alkane.

Zahlenpräfix

Neben der homologen Reihe der Alkane muss jeder Chemiker und jede Chemikerinnen darüber im Klaren sein, wie die Zahlenpräfixe lauten, da eine Atomart mehrmals im Molekül vorkommen kann. . Kommt eine Art nur einmal vor, wird die Vorsilbe “mono” genutzt. Bei zwei Atomarten wird dagegen “di” als Vorsilbe verwendet usw.. In der Regel werden in der Schule nur Zahlenpräfixe genutzt, die bis drei gehen bzw. nur Moleküle verwendet, die drei Atomarten besitzen. Die folgende Tabelle verdeutlicht dir den Zusammenhang:

In der Regel werden in der Schule nur Zahlenpräfixe genutzt, die bis drei gehen bzw. nur Moleküle verwendet, die drei Atomarten besitzen.

4. Fülle den Lückentext über die Regel für die Benennung von Alkanen aus.

 

5. Benenne das Molekül gemäß den Nomenklaturregeln.

Nach dem Lehrpfad weißt du nun wie Moleküle gemäß den Nomenklaturregeln benannt werden. Um dein Wissen zu festigen, kannst du die Spiele wiederholt spielen, ferner Moleküle aus dem Internet raussuchen und dein Können erproben! 🙂

Literatur

Atkins, P; Beran, J. (1998). Chemie – einfach alles. Wiley VCH Verlag: Weinheim.

Bruice, P. (2007). Organische Chemie. Pearson Studium: München.

Hellwinkel, D.  (2006). Die systematische Nomenklatur der organischen Chemie. Springer Spektrum: Berlin Heidelberg.

 

 

 

Dieses Werk wurde von den Autorinnen Bütow, Jana-Christin; Dager Angulo, Angela & Seiff, Regina unter CC-BY-NC Lizenz (4.0) veröffentlicht.