Lehrmethoden und Labormaterialien

Die 5 naturwissenschaftlichen Unterrichtsmethoden

Fragen, die sich ein Lehrer stellen sollte

Welche Fragen sollte sich ein Lehrer stellen, wenn er Unterrichtsmodelle ausprobiert? In welcher Reihenfolge sollten diese Fragen berücksichtigt werden?

Ein Lehrer sollte sich folgende Fragen stellen:

1. Wer wird die direkte Lehre übernehmen?
2. Was soll beim Übergang zu einem bestimmten Wissen vermittelt werden?
3. Was ist das zu vermittelnde Wissen?
4. Was vermitteln wir? (Inhalt)
5. Wie soll das Wissen vermittelt werden? (Methodik)

Historische Methoden des naturwissenschaftlichen Unterrichts

• Evolutionäre Methode: Bei der Erläuterung eines Themas oder Phänomens wird eine historische Studie durchgeführt, beginnend mit frühen Erklärungen bis hin zu fortgeschrittenen Erklärungen der Gegenwart.
• Biographische Methode: Die Erklärung eines Phänomens oder einer Materie wird mit dem Leben der Wissenschaftler in Verbindung gebracht, die sich in ihrer Studie hervorgetan haben.

Vor- und Nachteile der evolutionären Methode

Nachteil: Langsam, da sie viel Zeit in Anspruch nimmt und Teile des Programms möglicherweise nicht berücksichtigt werden.

Vorteil: Trägt zur Ausbildung der Schüler bei, indem sie erkennen, dass eine aktuelle Theorie nicht unbedingt richtig und eine ältere Theorie nicht unbedingt schlecht sein muss.

Anwendung der evolutionären Methode

Sie sollte bei jedem Thema, das auf diese Weise untersucht wird, positiv eingesetzt werden, aber nicht im allgemeinen Gebrauch.

Themen für die evolutionäre Methode

• Das Licht
• Die atomare Theorie der Materie
• Ideen zur Radioaktivität
• Theorie der Lösungen

Vor- und Nachteile der biographischen Methode

Nachteil: Langsam, da zu viel Zeit für diese Methode aufgewendet wird, die für andere wichtige Dinge benötigt wird.

Vorteil: Zeigt einen formativen Aspekt, der zur Bildung der Schüler beiträgt.

Anwendung der biographischen Methode

Sie sollte nicht allgemeiner Natur sein, sondern Geschichten über das Leben eines bestimmten Wissenschaftlers oder eine Biographie enthalten.

Wissenschaftler für ein erfolgreiches Programm

Einige Wissenschaftler, die ein erfolgreiches Programm für den Physik- und Chemieunterricht entwickeln könnten, sind:

• Archimedes
• Kopernikus
• Galileo
• Priestley
• Rutherford
• Lavoisier
• Faraday
• Einstein
• Madame Curie

Modul 2: Das Material im Labor

Porzellankapseln

Verwendung: Zum Erhitzen von Lösungen bis zur Trockenheit, um das Lösungsmittel vollständig zu entfernen.

Grundlagen der Kristallisation

Die Kristallisation beruht auf dem Unterschied der Löslichkeiten bei verschiedenen Temperaturen.

Beispiel: 100 g Wasser bei 80 °C lösen 60 g einer Substanz. Bei 15 °C lösen 100 g Wasser nur 20 g der Substanz. Wenn die Lösung bei 80 °C abgekühlt wird, kristallisieren 40 g der Substanz aus.

Gewichtsprozentsatz einer Lösung

Der Gewichtsprozentsatz einer Lösung ist der Quotient aus der Division der Gramm der gelösten Substanz durch die Gramm der Lösung, multipliziert mit 100.

Legierung

Eine Legierung ist eine feste Lösung von zwei oder mehr Metallen, die in der Regel durch Zusammenschmelzen erhalten wird.

Beispiele:

• Bronze: Kupfer und Zinn
• Messing: Kupfer und Zink

Volumen und Kapazität

Volumen: Der Raum, den ein Körper einnimmt.

Kapazität: Das Maß für das innere Volumen eines Behälters.

Einheiten von Volumen und Kapazität

• Volumen: cm³
• Kapazität: ml, l

Volumen und Kapazität eines Reagenzglases

Volumen: Der Raum, den das Reagenzglas einnimmt (Glas und Wände).

Kapazität: Das Maß für das innere Volumen des Reagenzglases.

Unterschied zwischen cm³ und ml

Ein Liter (l) ist das Volumen von 1 kg Wasser bei der Temperatur, bei der die Dichte am höchsten ist. Dieses Volumen beträgt 1,000028 dm³.

Bestimmung des Volumens eines kleinen Körpers

Um das Volumen eines kleinen Körpers unregelmäßiger Form zu bestimmen, wird Wasser in ein Reagenzglas gefüllt und der Wert notiert. Dann wird der Körper in das Reagenzglas gegeben und der Anstieg des Wasserspiegels beobachtet.

Parallaxenfehler

Ein Parallaxenfehler tritt auf, wenn man nicht senkrecht auf eine Skala blickt.

Beispiel: Bei einer Uhr liegen die Zeiger nicht in derselben Ebene wie die Skala, und wenn man nicht senkrecht darauf blickt, entsteht ein Fehler.

Vermeidung von Parallaxenfehlern

Um Parallaxenfehler zu vermeiden, muss man in Blickrichtung über die Skala schauen.

Dichte

Die Dichte ist das Verhältnis zwischen der Masse eines Körpers und dem Volumen, das er einnimmt.

Spezifisches Gewicht

Das spezifische Gewicht ist das Verhältnis der Dichte eines Stoffes zur Dichte eines anderen Stoffes, der als Referenz genommen wird.

Dichte einer Lösung

Die Dichte einer Lösung wird berechnet, indem man die Masse der Lösung durch ihr Volumen teilt.

Faktoren, die die Auflösung beeinflussen

Drei Faktoren, die die Auflösung eines bestimmten Feststoffs in Wasser beeinflussen:

• Fragmentierung
• Wärmezufuhr
• Bewegung

Asbest

Wichtigstes Merkmal: Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturen.

Verwendung: Herstellung von feuerfester Kleidung, Theaterdekoration usw.

Nachteil: Asbest ist krebserregend.

Flaschentypen

• Destillierkolben
• Messkolben
• Erlenmeyerkolben
• Kitasato-Kolben

Messkolben

Ein Messkolben ist ein langer Halskolben mit einer graduierten Skala.

Verwendung verschiedener Kolbentypen

• Destillierkolben: Zum Destillieren.
• Messkolben: Zur Herstellung von Lösungen. Er sollte nicht erhitzt werden, da sich das Glas durch die Wärme ausdehnt und seine Größe verändert.
• Erlenmeyerkolben: Als Hilfsmittel für eine undichte Stelle. Auch zum Erhitzen einer Lösung. In Bewertungen, zusätzlich zu einer Bürette.

Wasserpumpe

Eine Wasserpumpe besteht aus einem Rohr, in das oben Wasser eintritt. An der Seite wird die Pumpe angeschlossen, und unten fällt das Wasser den Bach hinunter.

Verwendung: Um ein Vakuum in einem Behälter zu erzeugen.

Filtrationsarten

• Gewöhnliche Filtration
• Vakuum- oder Unterdruckfiltration

Werkzeuge für die Filtration

• Gewöhnliche Filtration: Trichter, Filterpapier, Glas, Klemme, Halterungen, Ständer.
• Vakuumfiltration: Kitasato-Kolben, Wasserstrahlpumpe, Sicherheitsflasche.

Sicherheitsflasche

Beim Abschneiden des Wasserflusses wird das restliche Wasser nicht direkt in den Kitasato-Kolben geleitet, sondern in die Sicherheitsflasche, um eine Verunreinigung des Filtrats zu vermeiden.

Scheidetrichter

Nachdem die beiden Flüssigkeiten in den Scheidetrichter gegeben wurden, lässt man sie ruhen, so dass die dichtere Flüssigkeit unten und die weniger dichte Flüssigkeit oben bleibt. Durch Öffnen des Hahns kann die dichtere Flüssigkeit abgetrennt werden.

Dekantieren

Dekantieren ist die Trennung der Komponenten aus einem Gemisch von nicht mischbaren Flüssigkeiten aufgrund ihrer unterschiedlichen Dichten.

Kakodyloxid

Eigenschaften:

• Schlechter Geruch
• Giftige Substanz
• Leicht entzündliche Flüssigkeit

Bunsen und Kakodyloxid

Bunsen starb fast an einer Arsenvergiftung und verlor bei einer Explosion im Labor die Sehkraft auf einem Auge.

Radikal

Eine Gruppe von Atomen, die im Laufe einer Reihe von chemischen Reaktionen unverändert bleibt.

Spektroskop

Das Spektroskop wurde von Bunsen und Kirchhoff erfunden.

Reagenzglasgestell

Ein Reagenzglasgestell ist ein Gitter, das die Vermittlung von Reagenzgläsern ermöglicht.

Erhitzen einer Flüssigkeit im Reagenzglas

Das Reagenzglas sollte so ausgerichtet werden, dass die Flüssigkeit weder auf einen Studenten noch auf den Forscher gerichtet ist. Langsam erhitzen und kochen lassen.

Pipette

Eine Pipette ist ein langes Glasrohr, das in einer Verengung endet. Sie kann graduiert (Messpipette) oder mit einer Marke versehen sein (Vollpipette).

Verwendung der Pipette

Mit einer Pipette kann eine Flüssigkeitsprobe entnommen werden, indem man sie ansaugt, einen Finger auf die Spitze setzt und die Flüssigkeit durch Loslassen des Fingers freigibt.