Säuren und Basen – Stolpersteine für Schüler:innen, Studierende und Lehrende

Ein Design-Based Research Projekt

 

Jennifer Dachauer, M.Ed.1,2,4, Dr. Susanne Jaklin-Farcher2, Mag. Dr. Rita Krebs, BA4, Univ.-Prof. Dr. Anja Lembens1, Dr. Christian Nosko3, Mag. Katrin Reiter2


1 Universität Wien, Österreichisches Kompetenzzentrum für Didaktik der Chemie
2 Mitverwendung über die Pädagogische Hochschule Wien
3 Kooperation mit der Kirchlichen Pädagogischen Hochschule Wien/Krems
4 Pädagogische Hochschule Niederösterreich

 

 

Die Herausforderung:

Das Kapitel ‚Säuren und Basen‘ ist im österreichischen Chemielehrplan für die Sekundarstufe fest verankert. Der Lehrplan definiert Säure-Base-Reaktionen als Protonenübertragungsreaktionen. Dementsprechend sollten in den Chemieschulbüchern Säuren und Basen nach dem Modell von Brønsted definiert werden. Gleichzeitig steht dieser Themenkomplex exemplarisch für Alltagsbezüge, Modellverstehen und  anwenden sowie als wichtiges Beispiel für das Donator-Akzeptorkonzept im naturwissenschaftlichen Unterricht. Konsequenterweise ist dies auch Gegenstand fachdidaktischer Auseinandersetzungen in der Lehramtsausbildung an der Universität Wien.
Die fachdidaktische Forschung wie auch die alltägliche Arbeit mit Studierenden zeigen nach wie vor wie herausfordernd das konzeptuelle Verstehen von unterschiedlichen ‚Säure-Base‘-Modellen für Lernende ist. Diese Erkenntnisse und Erfahrungen waren Anlass für die Konzeption eines fachdidaktischen Forschungs- und Entwicklungsprojektes am Österreichischen Kompetenzzentrum für Didaktik der Chemie an der Universität Wien.

 

Ziel des fachdidaktischen Forschungs- und Entwicklungsprojektes:

Das längerfristig angelegten Forschungs- und Entwicklungsprojekt zielt darauf ab, rund um den Themenkomplex ‚Säuren und Basen‘ ein sinnvolles Kontinuum von der Elementar- über die Primar- bis zur Sekundarstufenbildung zu entwickeln und zu implementieren. In mehreren aufeinander bezogenen Teilschritten soll eine evidenzbasierte Grundlage für die Entwicklung und Implementierung geeigneter Inhalte, Methoden, Materialien und Fortbildungen entstehen.
Die auf der Basis von Forschungserkenntnissen zu entwickelnden Lerngelegenheiten sollen dazu beitragen, Lernenden ein in sich konsistentes und anschlussfähiges Repertoire an Kenntnissen und Fähigkeiten im ‚Säure-Base‘-Kontext mit auf den Weg zu geben und damit einen Beitrag zum Aufbau einer angemessenen naturwissenschaftlichen Grundbildung zu leisten.

 

Die fünf Bausteine des Projektes:

Baustein A: Elementar- und Primarstufe
Baustein B: Sekundarstufe I
Baustein C: Sekundarstufe II
Baustein D: Lehrer:innenausbildung
Baustein E: Lehrer:innenfortbildung

 

Schaffung einer empirischen Basis (exemplarisch):

  • Analyse der Vorstellung von Lernenden (Schule und Universität)
  • Analyse von Mikroteachingvideos von Studierenden
  • Entwicklung und Evaluierung einer Conceptual Coherence Map auf der Basis von Big Ideas
  • Analyse von Schulbüchern, Unterrichtsmitschrieben und Unterrichtsmaterialien
  • Interviews mit Lehrer:innen
  • …

 

Publikationen zum Thema:

Krebs, R. E., Rost, M., & Lembens, A. (2024). Säure-Base-Reaktionen in der SEK II – eine Interventionsstudie. In H. van Vorst (Ed.), Frühe naturwissenschaftliche Bildung: Gesellschaft für die Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung 2023 (Vol. 44, pp. 238-241) gdcp-ev.de/wp-content/uploads/securepdfs/2024/07/Tagungsband_2024.pdf

Dolder, S., Krebs, R. E. & Lembens, A. (2024). Wo steckt die Säure in der Salzsäure? Wie ein sprachbildender Zugang im Chemieunterricht der Sekundarstufe beim Lernen eines sprachlich und fachlich komplexen Themas unterstützen kann. Plus Lucis, 2024(3), 35-38.

Krebs, R. E. & Lembens, A. (2024). ‘‘Acids are those dangerous green liquids, and what’s a base?’’: Evaluating upper secondary students’ ‘acceptance’ of a learner-appropriate approach to teaching about acid-base. Progress in Science Education (PriSE), 26-39.

Nosko, C., Jaklin-Farcher, S., Reiter, K. & Lembens, A. (2024). „Saures und Basisches im Alltag“ – Materialien für den Sachunterricht in der Primarstufe. In H. van Vorst (Ed.), Frühe naturwissenschaftliche Bildung: Gesellschaft für die Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung 2023 (Vol. 44, pp. 1038-1041) gdcp-ev.de/wp-content/uploads/securepdfs/2024/07/Tagungsband_2024.pdf

Jaklin-Farcher, S., Reiter, K., Nosko, C. & Lembens, A. (2023). Begleitmaterial zu "Leo. Saures und Basisches in unserem Alltag". Web publication https://aeccc.univie.ac.at/lehrerinnen/unterrichtsmaterialien/leo-primarstufe/leo-sub/  

Krebs, R. E., Rost, M. & Lembens, A. (2023). Developing and evaluating a multiple-choice knowledge test about Brønsted-Lowry acid-base reactions for upper secondary school students. Chemistry Teacher International, 5(2), 177-188. doi.org/10.1515/cti-2022-0038

Krebs, R. E. & Lembens, A. (2023). Säure-Base-Reaktionen in der SEK II – Evaluierung einer Lernumgebung. In H. van Vorst (Ed.), Lernen, Lehren und Forschen in einer digital geprägten Welt (Vol. 43, pp. 438-441)

Christian, N., Jaklin-Farcher, S., Reiter, K. & Lembens, A. (2022). Entwicklung und Evaluation von Materialien, zur Anregung von Sinnkonstruktionsprozessen im naturwissenschaftlichen Sachunterricht. In Unsicherheit als Element von naturwissenschafts-bezogenen Bildungsprozessen: Gesellschaft für die Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung 2021 (Vol. 42)

Krebs, R. E., Hofer, E. & Lembens, A. (2022). "Protons as the main drivers of a chemical reaction?" - educational reconstruction of the Bronsted-Lowry acid-base concept for upper secondary school. ChemKon - Chemie Konkret. doi.org/10.1002/ckon.202200045

Krebs, R. E. & Lembens, A. (2022). „Säuren & Basen“ in der SEK II – von Key Ideas zur Lerngelegenheit. In Unsicherheit als Element von naturwissenschaftsbezogenen Bildungsprozessen: Gesellschaft für die Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung 2021 (Vol. 42)

Krebs, R. E. & Lembens, A. (2021). Developing Key Ideas to Teach ‘Acids’ & ‘Bases’ in Upper Secondary Schools. 132-139. Paper presented at Project-Based Education and Other Activating Strategies in Science Education, Prag, Czech Republic. pages.pedf.cuni.cz/pbe/files/2021/05/ProceedingsPBE2020_final.pdf

Lembens, A. & Nosko, C. (2021). Erfahrungen und Erkenntnisse zu chemischen Aspekten des Alltags ermöglichen: Entwicklung und Evaluation eines Materialpaketes für den naturwissenschaftlichen Sachunterricht. In Fokus Grundschule: Qualität von Schule und Unterricht (Vol. 2, pp. 261-270). Waxmann Verlag.

Lembens, A. & Nosko, C. (2021). Forschendes Lernen mit Leo: Mit Geschichten Erkenntnisprozesse im naturwissenschaftlichen Sachunterricht initiieren. Plus Lucis, 1/2021, 24-29.

Nosko, C., Jaklin-Farcher, S., Reiter, K. & Lembens, A. (2020). Leo. Saures und Basisches in unserem Alltag. Books on Demand (BoD).

Lembens, A., Hammerschmid, S., Jaklin-Farcher, S., Nosko, C. & Reiter, K. (2019). Conceptual Coherence Maps als Instrument zur Analyse von Schulbüchern. In C. Maurer (Ed.), Naturwissenschaftliche Bildung als Grundlage für berufliche und gesellschaftliche Teilhabe: Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik (Vol. 39, pp. 161-164). IPN.

Lembens, A., Hammerschmid, S., Jaklin-Farcher, S., Nosko, C. & Reiter, K. (2019). Textbooks as source for conceptional confusion in teaching and learning ‘acids and bases’ in lower secondary school. Chemistry Teacher International, 1(2), Article 20180029. doi.org/10.1515/cti-2018-0029

Nosko, C., Jaklin-Farcher, S., Lembens, A. & Reiter, K. (2019). Von nackten Eiern und unsichtbaren Gasen. Oder: „Säuren und Basen“ in der Primarstufe. Erziehung und Unterricht: österreichische pädagogische Zeitschrift, 3-4, 375-382.

Lembens, A. & Reiter, K. (2018). Pre-service Chemistry Teachers’ Conceptions of How to Teach ‘Acids and Bases’. In Research, Practice and Collaboration in Science Education (pp. 1660-1668) https://www.esera.org/esera-2017/ 

Lembens, A. & Reiter, K. (2018). Vorstellungen von Lehramtsstudierenden zum Thema ‚Säuren und Basen‘ – Eine Herausforderung für die LehrerInnenbildung. In Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht - normative und empirische Dimensionen.: Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017 (Vol. 38, pp. 432-435). IPN.

Nosko, C., Jaklin-Farcher, S. & Lembens, A. (2018). „Das Gegenteil von sauer ist süß“ – Chemische Aspekte in Sachunterrichtsschulbüchern der Primarstufe. Progress in Science Education (PriSE), 1(2), 1-9. doi.org/10.25321/prise.2018.808

Lembens, A. (2017). "Säuren und Basen" - Sprache und Konzeptwechsel als Herausforderung für den Chemieunterricht. Chemie & Schule, (4/2017), 28-29.

Lembens, A. & Becker, R. (2017). Säuren und Basen – Stolpersteine für SchülerInnen, Studierende und Lehrende. Chemie & Schule, (1/2017), 12-15.