Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften

Vergangene Sitzungen (ab 2021)

T. Kraska

Die Digitalisierung in der schulischen Bildung hat vielfältige Aspekte. Eine Möglichkeit ist die Nutzung von digitalen Werkzeugen zur Modellierung und Simulationen bei der Vermittlung chemischer Inhalte. Hierzu zählt die Umsetzung eines chemischen Modells in einen Programmcode, um dann dieses Modell untersuchen zu können. Solche Ansätze ermöglichen zusätzlich die Anwendung mathematischer Verfahren auf chemische Sachverhalte. Inhaltlich eignet sich hierzu eine Reihe von Themen, die typischerweise Bestandteile von Chemie-Lehrplänen sind.

Es gibt unterschiedliche Arten von Simulationen. So existiert ein weites Spektrum von quantenmechanischen, klassisch molekularen sowie mesoskopisch vergröberten Simulationen bis hin zu Kontinuum­ssimulationen. Während solche Methoden in der Fachwissenschaft und auch in Berufswelt weit verbreitet sind und häufig nicht mehr wegzudenken sind, kommen sie in der Schulchemie weniger vor. Schüler:innen sollte die Möglichkeit gegeben werden, auch die Simulationsmethode exemplarisch kennen zu lernen.

Darüber hinaus bieten Simulationsmethoden vielfältige Möglichkeiten chemische Inhalte anschaulich und vertiefend zu vermitteln. Zum einen müssen sich Schüler:innen bei der Entwicklung einer Simulation Gedanken über den chemischen Sachverhalt machen. Zum anderen können sie bei der Durchführung der Simulation z.B. mit Parametervariationen das zugrundeliegende Modell forschend untersuchen. Die hier überwiegend besprochenen stochastischen Simulationen basieren auf dem Teilchenmodell. Daneben werden beispielhaft Kontinuumssimulationen von Analogiemodellen besprochen. Die Simulationen stehen im Zusammenhang mit der Vorbereitung oder der Auswertung von Schüler:innen­experimenten und lassen sich mit unterschiedlicher fachlicher Tiefe sowohl in der Sekundarstufe I als auch II einsetzen. Die Implementierung im Unterricht erfolgt über einen spielerischen Zugang. Die Spielregeln werden dann in einen Algorithmus im Pseudocode umgesetzt, was schließlich in einem lauffähigen Computer-Code mündet.

Im Workshop wird ein Modell beispielhaft in einen Programmcode umgesetzt. Programmierkenntnisse werden nicht vorausgesetzt. Einige relevante Programme sind unten aufgelistet.

TigerJython: https://www.tjgroup.ch/index.php?site=download

Online: https://webtigerjython.ethz.ch/

Scratch: https://scratch.mit.edu/download

Online: https://scratch.mit.edu/projects/editor/

R. Wieczorek

Dreidimensionale Moleküldarstellungen bieten die Möglichkeit, den Lernenden didaktisch aufbereitete Modelle zu präsentieren, mit deren Hilfe sie Versuchsbeobachtungen auf Teilchenebene erklären können.Die Fortbildung beginnt mit einer Einführung in das Programm "Avogadro". Anschließend werden Molekülmodelle zur Visualisierung, zur Vorhersage von Stoffeigenschaften und zur Erklärung von Phänomenen aus Experimenten erstellt.Die Arbeit mit dreidimensionalen Moleküldarstellungen einschließlich Elektronendichteoberflächen im Chemieunterricht schafft die Möglichkeit, den Schülerinnen und Schülern didaktisch aufbereitete Modelle zu präsentieren. Die Beobachtungen eines Experimentes und die dadurch aufgeworfenen Fragestellungen können mithilfe dieser am Computer erstellten Molekülmodelle beantwortet werden.Der Einsatz solcher Darstellungen im Chemieunterricht dient der Schulung der Problemlösekompetenz, führt zur Ausbildung einer Modellkompetenz und fördert das wissenschaftspropädeutische Arbeiten. Der Vorteil des Programms „Avogadro“ gegenüber anderen Formeleditoren ist, dass die Darstellungen auf quantenmechanischen Rechnungen beruhen und auch aus ästhetischer Sicht den Ergebnissen anderer Freeware überlegen sind.Die Fortbildung beginnt mit einer Einführung in das Programm. Nach einem Beispiel zur Handhabung stehen praktische Modellierungsaufgaben (z. B. die Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen) im Vordergrund. Die Teilnehmer und Teilnehmerinnen können selbstständig Molekülmodelle zur Visualisierung, zur Vorhersage von Stoffeigenschaften und zur Erklärung von Phänomenen aus Experimenten erstellen.

Y. Gökkuş, R. Kremer

Vorgestellt wird das Projekt zur Entwicklung eines h5p-Selbstlernkurses für Lehramtsstudierende, Referendare und Lehrkräfte und erste inhaltliche und technische Überlegungen. Ziel des Kurses ist die Vermittlung von fundiertem technischem wie didaktischem Wissen, das den Einsatz von H5P-Content im Unterricht ermöglich soll. Hierbei soll dem OER-Gedanken folgend nicht nur selbst-erstellte Lernvideos zu h5p Verwendung finden, sondern in erster Linie auf bereits verfügbare, qualitativ hochwertige und frei verfügbare Lernvideos und Materialien gesetzt werden. Dabei wollen wir zur Partizipation der Praktiker:innen aus dem schulischen Kontext die Möglichkeit des Austausches realisieren.

Zum ersten Einblick werden technische Informationen zu h5p gegeben und Einsatzmöglichkeiten aufgezeigt. Im Anschluss soll mithilfe von vorgestellten Beispielen in einer Praxisphase eigene Erfahrung in der Entwicklung vom hp5-Inhalten gesammelt werden. Anders als letztes Jahr liegt der Schwerpunkt dieses mal auf der Entwicklung kleiner Lernbausteine.

Sie können eigene Materialien aus dem Unterricht mitbringen. Hierzu gehören Fotos/Abbildungen, kürze Fachtexte etc., alternativ stellen wir auch entsprechende Materialien (HintergrundbildGeräte-LernenGeräte-ÜberprüfungH5P-LernenH5P-Überprüfung) zu Verfügung.

Unsere Leifragen für die Gesprächsrunde am Ende sind:

Welche Ideen und Überlegungen möchten Sie uns zur opitmalen Umsetzung mit auf den Weg geben?
Was würden Sie sich als Lehr-/Lernpersonen innerhalb eines Selbstlernkurses wünschen?

Im Anschluss an die Veranstaltung (Foliensatz) können Sie sich gerne zur Partizipation über eine der beiden folgenden Mailadressen melden: rkremer@uni-wuppertal.de bzw. yurdanur@uni-wuppertal.de

D. Zeller

Das didaktische Konzept KriViNat zielt auf Lerngelegenheiten im Chemieunterricht ab, bei denen Lernende auf Grundlage fachlichen Hintergrundwissens im kritischen Umgang mit Informationen aus sozialen Medien gefördert werden. In dem Konzept werden fachlich falsche Videos als Ankerpunkt eingesetzt, um die kritische Analyse und Bewertung dieser Informationen aufgrund eines fachlichen Hintergrundwissens zu fördern (Digital Scientific Literacy).

In der ersten Kolloquiumssitzung im Januar wird die Frage beantwortet, warum der kritische Umgang mit Videos auf Plattformen wie YouTube ein wichtiges Thema für den Chemieunterricht ist. Neben der Vorstellung des didaktischen Konzepts KriViNat wird ein thematischen Beispiel "Gase und ihre Eigenschaften" ausgeführt, um dann gemeinsam über weitere thematische Anknüpfungspunkte und Einsatzmöglichkeiten sowie deren Voraussetzung im Chemieunterricht zu diskutieren.

Materialien: Vortragsfolien, weitere Materialien und Kontaktinformationen

T. Roßbegalle, R. Wieczorek

In Experimenten werden häufig Thermometer oder pH-Sonden eingesetzt. Der Umgang mit den Geräten sowie das Ablesen der Werte sind Grundfertigkeiten im Chemieunterricht. Schaut man jedoch in große Labore oder in technische Fertigungsanlagen werden solche Werte vollautomatisch mit digitalen Werkzeugen gemessen. Sind die Messung und das Ablesen der Werte von Hand da noch zeitgemäß? Welchen Mehrwert hat die Nutzung digitaler Messwerterfassungssysteme im Chemieunterricht? Leistet der Chemieunterricht auf diese Art einen Beitrag zum Medienkompetenzrahmen?

Im Vortrag wird die automatisierte Messwerterfassung an zwei Beispielexperimenten demonstriert und erläutert. Im Workshopteil besteht die Möglichkeit, entweder aufgenommene Messwerte auszuwerten oder den Einsatz digitaler Messwerterfassung im Chemieunterricht zu diskutieren.

Im Rahmen des Chemielehrerkongresses (14 - 17 Uhr) tragen vor:

14:00 Uhr - Jutta Beeck, Uwe Wäckers "Begrüßung und Einführung in das Programm"

14:15 Uhr - Prof. Dr. Bohrmann-Linde "Von der Animation zum E-Book - Wuppertaler digitale Angebote für den Chemieunterricht"

In einer Kurzvorstellung wird ein Überblick über kostenlos auf der Homepage der Wuppertaler Chemiedidaktik verfügbare Materialien gegeben.

14:30 Uhr - Prof. Dr. Matthias Ducci "(Er)Leuchtende Experimente für den Chemieunterricht"

Die additive Farbmischung ist von fundamentaler Bedeutung für das Verständnis der uns umgebenden Welt und fester Bestandteil der Bildungspläne für den naturwissenschaftlichen Unterricht. Bisherige Modellexperimente zur Erarbeitung dieses Themenkreises sind ausschließlich physikalischer Natur. Im Experimentalvortrag wird aufgezeigt, wie die additive Farbmischung mit fluoreszierenden Lösungen im Chemieunterricht, aber auch in anderen naturwissenschaftlichen Fächern erschlossen werden kann. Dabei erfolgt die Herstellung der Lösungen ausschließlich mit Alltagsprodukten. Die neu entwickelten Versuche kombinieren die Themenfelder additive Farbmischung, Indikatoren und Säure-Base-Reaktionen, Redox-Reaktionen, chemisches Gleichgewicht sowie Fluoreszenz und Fluoreszenzlöschung auf eine sehr anschauliche Art miteinander, worin die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten im Chemieunterricht und damit ihr fachdidaktisches Potential zu sehen ist.

15:30 Uhr - Best Practice-Beispiele zum Einsatz digitaler Medien durch Lehrkräfte

Darja Bücker - "Gestaltungsideen für die Sicherheitsbelehrung"
Fabian Heyers - "Digital motivieren im Chemieunterricht"

16:00 Uhr - Prof. Dr. Bohrmann-Linde "Einsatz der Wärmebildkamera im Chemieunterricht - Möglichkeiten und Grenzen der Nutzung"

Sei es die Ermittlung der Schmelztemperatur eines Stoffes, die Durchführung einer Destillation, der Betrachtung endothermer oder exothermer Lösevorgänge oder der Neutralisationswärme - Temperaturänderungen bei Stoffveränderungen und Stoffumsätzen werden im Chemieunterricht häufig und in der Regel mittels einfacher Thermometer gemessen. Wärmebildkameras bieten hier eine sinnvolle Ergänzung, bzw. liefern teils ganz neue Einblicke in ablaufende Prozesse. Im Experimentalvortrag werden Grundlagen zum Einsatz der Wärmebildkamera vorgestellt und Experimente u.a. zu den Themen Wärmeleitfähigkeit, Neutralisationswärme, Entropie, Konversion von UV- in IR-Strahlung und Lumineszenz präsentiert.

Der Livestream wurde NICHT für die Öffentlichkeit aufgezeichnet.

Materialien: Die Folien erhalten Sie beim Anklicken der entsprechenden Vortragsüberschriften.

Die NeDiChe-Kolloquiumsreihe legt eine kurze Urlaubspause ein. Wir wünsche Ihnen schöne Herbstferien beziehungsweise eine schöne Urlaubszeit!

E. Breuer

Das Stoff-Teilchenmodell ist ein wichtiges Basiskonzept im Fach Chemie. Mit seiner Hilfe können Schüler*innen Eigenschaften und Verhalten von Stoffen verstehen. Die Visualisierung und die vertiefte Auseinandersetzung mit dieser „gedachten“ Welt ist daher von großer Wichtigkeit. Mit Hilfe digitaler Werkzeuge kann eine solche intensive Auseinandersetzung mit dem Teilchenmodell auch kollaborativ stattfinden. Schüler*innen erfahren durch interaktive Tafelbilder, Stop Motion-Filme,... wie sich das Verhalten der kleinen Teilchen durch äußere Einflüsse (Temperatur/Druck) ändert.

Materialien: Padlet mit Arbeitsblättern und Umsetzungsideen aus dem Unterricht

Für den Start in die Sommerferien bieten wir einen Workshop zur Erweiterung bestehender Arbeitsmaterialien durch digitale Lernbausteine an. Durch einen kurzen Impulsvortrag erhalten Sie einen Überblick über Funktionen "hybrider" Arbeitsmaterialien im Sinne des SAMR-Modells sowie über Einsatzmöglichkeiten digitaler Lernbausteine im Chemieunterricht. Ebenso werden Ihnen Produkte von Studierenden vorgestellt, die im Rahmen der chemiedidaktischen Lehre entstanden sind.

In Breakout-Sessions erkunden Sie die Erstellung digitaler Bausteine mit einer Auswahl an kostenlosen Tools und diskutieren diese hinsichtlich ihres Erstellungsaufwands sowie Funktionalität.

Materialien: Link zu der TaskCards-Pinnwand mit allen Inhalten des Workshops (Vortragsfolien, Beispielprodukte, weiterführende Materialien)

A. Bowman, B. Most , J. Thienenkamp, M. Trockel und P. Wlotzka

Die RISU NRW 2020 schreibt vor, dass halbjährlich eine Unterweisung für Schülerinnen und Schüler von der unterrichtenden Lehrkraft durchzuführen ist. Doch wie kann das praktisch aussehen? Welche Möglichkeiten gibt es, Lernende in stark heterogenen Lerngruppen zu erreichen? Welche Chancen eröffnen dabei digitale Medien? So werden u. a. eine Sicherheitsrallye mit der App BIPARCOURS, Zuordnungsübungen erstellt mit Bausteinen von LearningApps und Einsatzmöglichkeiten des Anybook Readers® und eines interaktiven Videos vorgestellt, die zu einer vielseitigen, interessanten und motivierenden Gestaltung der Unterweisung beitragen können. In kleinen Workshops können diese digitalen Elemente ausprobiert werden.

Der Einstieg in die Diskussionsrunde kann über folgende Fragen erfolgen:

  • Wie lassen sich digitale Elemente in eine Sicherheitsbelehrung integrieren?
  • Welche Möglichkeiten gibt es durch die Sicherheitsbelehrung, Lernende in stark heterogenen Lerngruppen zu erreichen?
  • Welche Chancen eröffnen dabei digitale Medien?

Materialien: PräsentationsfolienChatverlauf

C. Karus und F. Heyers

Der Chemieunterricht profitiert in Präsenzphasen von der Möglichkeit, Experimente durchzuführen. Im Distanzunterricht ist dies schwierig. Umso bedeutender ist die Komponente der „digitalen Motivation“. Welche Möglichkeiten gibt es hierfür und welche dieser Faktoren lassen sich auch im Präsenzunterricht nutzen, um Chemieunterricht motivierend zu gestalten? An verschiedenen Beispielen soll aufgezeigt werden, welche Tools und Methoden sich eignen, um digital zu motivieren. Ausserdem wird aufgezeigt, in welchen Phasen des Unterrichts der Einsatz sinnvoll erscheint.

Der Einstieg in die anschließende Diskussion erfolgt über die folgenden Fragen:

  • Welche Gelingensbedingungen sind für einen auch digital erfolgreichen Chemieunterricht erforderlich?
  • Welche Themen oder Unterrichtsreihen profitieren besonders von der zusätzlichen digitalen Motivation?

Materialien: VortragsfolienChat/Diskussion

S. Schwedler und Y. Peperkorn

Dass man die Welt der Atome und Moleküle nicht mit den eigenen Sinnen erfassen kann, stellt eine erhebliche Lernbarriere im Fach Chemie dar. Mit Hilfe von Simulationen können Lernende das Verhalten von komplexen Teilchensystemen interaktiv untersuchen und nachvollziehen.
In unserem Vortrag werden wir in die didaktischen Hintergründe zum Lernen mit Simulationen einführen und aufzeigen, unter welchen Bedingungen sich dieser Ansatz als lernwirksam erweist. Zudem stellen wir zwei ausgearbeitete Lehrkonzepte vor: SIMMS (simulation-based instruction for mental modeling in school) für den Chemieunterricht der Sek2 und BIRC (bridging imagination and representation in chemistry) für die Hochschullehre.
Anschließend können die Teilnehmenden unsere Lehrmaterialien exemplarisch erkunden und diskutieren.

Dabei interessieren uns unter anderem folgende Fragestellungen:

  • Welche Vor- und Nachteile sehen Sie bezüglich kooperativer bzw. individueller Lernsettings in diesem Zusammenhang?
  • Könnten Sie sich vorstellen, Simulationen im Unterricht einzusetzen? Welche Chancen und potentielle Problemstellen (ggf. auch technischer Art) sehen Sie?

Materialien:Vortragsfolien-(Teil 1)(Teil 2)LinksammlungDiskussionsbeiträge

C. Strippel, L. Tomala, K. Emmerich und B. Herr

Experimentieren ist ein essentieller Bestandteil des Chemieunterrichts – ob im Klassenraum oder auf Distanz. Gleichzeitig stellen Experimente sowohl die Anleitenden als auch die Ausführenden vor Herausforderungen. Eine Möglichkeit, sowohl den Weg der Erkenntnisgewinnung zu unterstützen als auch den Erwerb von Fachwissen am Experiment zu begleiten, sind digitale, interaktive Unterstützungsangebote mit H5P. Der Vortrag betrachtet den Einsatz von H5P zur Unterstützung von (Heim-)Experimenten aus der Perspektive von Schüler*innen, Lehramtsstudent*innen, Referendar*innen, Lehrer*innen und Eltern. Der Einstieg in die Diskussion erfolgt über die Frage:

  • Welche Faktoren helfen oder verhindern, dass die unterschiedlichen Personengruppen Heimexperimente und H5P gewinnbringend nutzen?

Materialien: VortragsfolienChatEtherpadDownloadbares H5P-Element (Lithiumionen-Akku) , Link zu H5P-Element (Welche Kerze brennt am längsten?), Einführung in H5P

M. van de Sand und R. Christoffels

In diesem Jahr wurden im zdi-Schülerlabor der Universität zu Köln verschiedene digitale Formate für SchülerInnen und Schüler umgesetzt.
Neben dem Kennenlernen der Arbeit von WissenschaftlerInnen im Labor und von aktuellen Forschungsthemen, bildete insbesondere die Förderung des haptischen Experimentierens den Schwerpunkt der Programme. In unserem Vortrag stellen wir verschiedene Formate vor, die auch Anregungen für den eigenen Unterricht geben können.
Als Beispiel aus der Chemie soll die in den Herbstferien digital umgesetzte „Herbstakademie Chemie“ vorgestellt werden. Im Mittelpunkt des viertägigen Formats für Schülerinnen und Schüler der Sek II standen eine Reihe chemischer Experimente, welche die Teilnehmenden mit Hilfe vorab verteilter Experimentierboxen zuhause durchführen konnten (Schwerpunkte: Metal Organic Frameworks (MOFs), kristalline Substanzen/Zeolithe, Materialforschung, Nachweisreaktionen und Herstellung von Indikatoren). Die Schülerinnen und Schüler wurden hier in den Experimentierphasen aktiv begleitet. Die praktischen Teile wurden verbunden mit einem Online-Rundgang durch die Labore des Departments für Chemie der Universität.

Der Einstieg zur Diskussion kann über folgende Fragen erfolgen:

  • Wie kann Experimentieren auch bei digitalem Unterricht gefördert werden?
  • Was muss vorbereitet und bedacht sein, damit das digital begleitete Experimentieren im Schulkontext gelingt?

Materialien: Vortragsfolie und Diskussionsbeiträge

C. Bohrmann-Linde, D. Zeller, Y. Gökkus und R. Kremer

Nach einer kurzen Systematisierung wird über das kollaborative Erstellen von interaktiven H5P-Videos in einem digitalen fachdidaktischen Seminar berichtet. In Gruppenarbeit gestalteten die Studierenden die H5P-Videos anhand eines bereitgestellten Videos.

Mögliche Leitfragen für die Diskussion:

  • Welche Möglichkeiten und Grenzen bestehen im Einsatz von H5P-Videos?
  • Welche Möglichkeiten und Grenzen bestehen in der Gestaltung von H5P-Videos?

Materialien: Präsentationsfolien, Diskussionsbeiträge (Etherpad)Beispielversuchsvideo (16s.)H5P-Video (Download)

Weitere Infos über #UniWuppertal: