Explosiv! Die Chemie der Raketentreibstoffe
Explosiv! Die Überschrift beschreibt den Anspruch dieser Unterrichtseinheit.
Die Chemie und Physik der Raktentreibstoffe ist gleichzeitig eine Untersuchung der Explosionsabläufe und ein hochinteressanter, spannender, wissenschaftsorientierter, wahrlich ohrenbetäubender Kontext. In Anbetracht der anspruchsvollen Fachinhalte des Rahmenlehrplans im Bereich der Redox-Reaktionen und der Energetik stellt dieses aktuelle Thema eine vorzügliche Möglichkeit dar, diese von Schülern und vielen Lehrern ungeliebte Thematik erfolgreich zu unterrichten.
Silvesterraketen am Skytower in Auckland
Heute vergeht kein Monat, in dem nicht irgendwo auf der Erde eine Weltraummission startet, um auf die vielen noch offenen Fragen nach dem Ursprung der belebten und unbelebten Materie Antworten zu finden. Fragt man heute Heranwachsende nach ihrem Berufswunsch, wird man nicht selten auch von Mädchen den Traumberuf des Astronauten hören. Es gibt wohl kaum ein zweites Thema, das so leicht großes Interesse unter den Jugendlichen weckt und dabei gleichzeitig so wenig Beachtung in der Schule findet.
Mit der vorliegenden Unterrichtsreihe „Explosiv! Die Chemie der Raketentreibstoffe.“ wird ein Beispiel für die Sekundarstufe II gegeben, das zeigt, wie sich diese Diskrepanz überbrücken lässt. Das Thema der Raketentreibstoffe ist ein geeigneter Kontext im Oberstufensemester „Energie und chemische Reaktionen“.
Dabei wurde die Unterrichtsreihe nach Chemie im Kontext konzipiert und realisiert vier aufeinander aufbauende Phasen in der Unterrichtsgestaltung. Nach der Begegnungsphase, in der sich die Schülerinnen und Schüler mit dem neuen Kontext vertraut machen, findet eine Neugier- und Planungsphase statt, in der sie sich in unterschiedlicher Weise an der weiteren Planung und Strukturierung aktiv beteiligen. Die Erarbeitungsphase ist gekennzeichnet durch eine möglichst große Eigenaktivität der Lernenden, die die Lehrkraft unterstützt und moderiert. Hier kommen wiederum unterschiedliche Methoden zum Einsatz. In der letzten Phase der Vernetzung werden die chemischen Fachinhalte aus dem ursprünglichen Kontext herausgelöst, zu Basiskonzepten vernetzt und in neuen Kontexten angewendet. [1]
Die Begegnungsphase wird mit einem Film über den Start des Space Shuttles „Challenger“ vom 28.01.1986 eröffnet und sensibilisiert die Schüler sowohl im kognitiven als auch im affektiven Bereich für die Problematik. Die Explosion des Raumschiffes stellt zunächst die zentrale Frage dar, zu der in der Neugier- und Planungsphase weitere Fragestellungen entwickelt werden, die eine schrittweise Klärung der gezeigten Problematik zulassen. Diese werden in einer Mind-Map zusammengefasst und dargestellt:
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Es wird deutlich, dass der gewählte Kontext einen hochinteressanten Bereich umfasst, der das Fach Chemie eng mit dem Fach Physik verknüpft: Um die aufgeworfenen Fragen zu durchdringen und die Problematik zu beurteilen, sind Kenntnisse aus Chemie und Physik gleichermaßen notwendig. Dieser fachübergreifende Aspekt ermöglicht zudem die Durchführung spektakulärer Experimente für die Erarbeitung der Fragestellungen.
Diese Unterrichtsentwicklung versucht neben der kontextualen Aufbereitung die wichtigen methodisch-didaktischen Eckpunkte der Vermittlung von anspruchsvollen Fachinhalten zu berücksichtigen:
– Binnendifferenzierung (gestufte Lernhilfen in der Stationenarbeit)
– Selbstbestimmtes Lernen und Experimentieren (Exkurse und Kopfballversuche)
– Lese- und Schreibkompetenz als wichtige Aspekte der Kommunikationskompetenz
– Übung einer Vorlesungsmitschrift (Vorlesung zur Energetik)
– Online-Lernhilfe
– Arbeit mit Diagrammen und Modellen
– Historische Dimension (V2, Jules Verne)
– Rocketmaster – ein Kommunikationsspiel
Die Phasenplanung können Sie hier als pdf-Datei einsehen: Phasenplanung
Die Planung und Realisierung einer so umfangreichen Unterrichtseinheit läst sich nur im Team verwirklichen. Das Bild der vorbereiteten Stationen zeigt nur einen kleinen Ausschnitt aus dem Aufwand, der von der Entwicklergruppe betrieben wurde.
Der Erfolg ließ sich messen: es war für die Verfasser erstmalig zu beobachten, dass Schülerinnen und Schüler anderer Kurse nachfragten, ob sie nicht freiwillig und zusätzlich am Kurs teilnehmen dürften!