Anbindung an die Richtlinien/Zielgruppe

Die geplante Unterrichtsstunde „Neues ‚Outfit‘ für chemische Beschleuniger – Wie Forscher Katalysatoren verbessern“ ist gedacht für einen Einsatz im Chemieunterricht der Sekundarstufe II an Gymnasien und Gesamtschulen. Vor allem die Einstiegsphase des Unterrichts (Zucker-/Zigarettenasche-Experiment) ist auf jeden Fall auch in den Jahrgangsstufen 9 und 10 an Gymnasien, Realschulen oder Gesamtschulen nutzbar.

Bei leistungsstarken Klassen der Sekundarstufe I gilt dies unter Umständen auch für die Arbeitsblätter und Begleitinformationen – allerdings erst nach einer Didaktischen Reduktion (Erklärung von Fachbegriffen, geringerer Schwierigkeitsgrad der Arbeitsaufträge, zusätzliche Lernhilfen).

Zeitbedarf: 90 Minuten

Stehen nur kürzere Einheiten (70 Minuten oder 45 Minuten) auf dem Stundenplan, könnte der Unterricht beispielsweise bereits nach der ersten Erarbeitungsphase, dem Zusammentragen der Resultate, der Ergebnissicherung sowie dem Experiment zur Vorbereitung der Hausaufgabe beendet werden.

Nach der Besprechung der Versuchsauswertung zu Beginn der folgenden Unterrichtsstunde würde es dann anschließend mit der Problemfindung II (Folie mit einem Bild auf dem Autoabgase zu sehen sind) und anschließend mit der Erarbeitungsphase II („Wie arbeitet ein Drei-Wege-Katalysator?“) weitergehen.

Hinweis: Die geplante Einheit ist in der vorgesehenen Form nur dann durchführbar, wenn der Klassen- oder Kursraum über genügend (mindestens vier bis fünf) Internetarbeitsplätze verfügt.

Da auf dem Arbeitsblatt 2 grundsätzlich alle notwendigen Informationen zur Lösung der Arbeitsaufträge bereitgestellt werden, könnte der Lehrer aber zur Not auf den Einsatz der Animation im Unterricht verzichten. Dies könnte allerdings einen langsameren Lernfortschritt und eine weniger motivierte Mitarbeit zur Folge haben.

Lehrplankonformität
In (fast) allen Lehrplänen und Richtlinien der Bundesländer ist das Thema Katalyse im Unterricht – sowohl der Sekundarstufe I als auch der Sekundarstufe II – vorgesehen. Daher bieten sich viele verschiedene Einsatzmöglichkeiten für die vorgelegte Unterrichtsstunde:

Beispiel Hessen:
„Das Chemische Gleichgewicht“ beziehungsweise „Antrieb und Steuerung chemischer Reaktionen“ sind laut dem hessischen Lehrplan für den Bildungsgang Gymnasium im Fach Chemie die Themen in Grund- und Leistungskurs der Jahrgangstufe 13.1.

Dabei soll es unter anderem um die Frage gehen, warum chemische Reaktionen stattfinden und welche Faktoren sie beeinflussen. Als verbindliche oder fakultative Unterrichtsinhalte sind in diesem Zusammenhang genannt: das Haber-Bosch-Verfahren; Aktivierungsenergie und Katalyse; Katalysatoren: Anwendungen in Industrie und Technik.

Beispiel Sachsen:
Die sächsischen Richtlinien für das Fach Chemie an Gymnasien sehen im Grundkurs der Jahrgangsstufe 11 im Lernbereich 2 „Reaktionskinetik und chemisches Gleichgewicht“ als Schwerpunkt vor. Als im Unterricht zu behandelnde Aspekte sind darin die Katalyse und speziell auch die Ammoniaksynthese genannt. Eine Verwendung der geplanten Unterrichtsstunde könnte dazu beitragen, dass die Schüler - wie im Lehrplan gefordert - tiefer in die Gesetzmäßigkeiten der chemischen Reaktion eindringen und lernen, sie anzuwenden.

Im Leistungskurs der Jahrgangsstufe 11 ist im Lernbereich 1 „Chemische Thermodynamik, chemische Kinetik und chemisches Gleichgewicht“ als Thema vorgesehen. Dort sollen auch Reaktionskinetik, Parameter der Reaktionsgeschwindigkeit sowie Aktivierungsenergie und Katalyse im Unterricht behandelt werden. Auch hier wäre die geplante Unterrichtseinheit gut einsetzbar.

Beispiel Bayern:
„Stoffe und Reaktionen“ stehen im bayerischen Fachlehrplan für Chemie an Gymnasien unter anderem im Mittelpunkt der Jahrgangsstufe 11. Im Unterricht behandelt werden sollen dabei beispielsweise „chemische Reaktionen“ und speziell die Katalyse.

Gut passen würde die vorgelegte Einheit „Neues ‚Outfit‘ für chemische Beschleuniger – Wie Forscher Katalysatoren verbessern“ auch in das Thema „Chemische Reaktionen als dynamische Gleichgewichte“ der Jahrgangsstufe 11. Dort geht es laut den Vorgaben sowohl um die Ammoniaksynthese nach Haber und Bosch als auch um die Katalyse allgemein.

Beispiel Schleswig-Holstein:
Im Grund- und Leistungskurs der Jahrgangsstufen 12 und 13 ist im Lehrplan für die Sekundarstufe II Chemie (Gymnasium und Gesamtschule) in Schleswig-Holstein unter anderem das Sachgebiet „Die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen“ eingeplant. Zu den Unterrichtsinhalten gehören dabei Aktivierungsenergie und Katalyse und insbesondere Katalysatoren in der Technik, wie zum Beispiel der Abgaskatalysator.

Die vorgelegte Einheit könnte dazu beitragen, dass die Schüler – wie in den Richtlinien ausdrücklich gefordert – ein tieferes Verständnis für chemische Reaktionen gewinnen.