Kohlenstoff: Das Chemisch Vielseitigste Element

Carbon: The Most Versatile Chemical Element

  • Biologie, Chemie
  • Sekundarstufe I/Sekundarstufe II (differenzierende Materialien)
  • 1 bis 2 Unterrichtsstunden
  • Video, Arbeitsblatt, Didaktik/Methodik, Ablaufplan
  • 9 Arbeitsmaterialien

In dieser Unterrichtssequenz zum Thema Kohlenstoff erarbeiten die Lernenden in verschiedenen Sozialformen und anhand eines Erklär-Videos die Besonderheit und Bedeutung von Kohlenstoff, dem chemisch vielseitigsten Element.

BESCHREIBUNG DER UNTERRICHTSEINHEIT

Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten anhand dieses Unterrichtsmaterials die Besonderheit des Elements Kohlenstoff. Dazu betrachten sie den Atombau, die Vielfalt an Bindungsmöglichkeiten und Verbindungen und die Allotrope von Kohlenstoff. Im Anschluss kann optional der Kohlenstoffkreislauf erarbeitet werden. Durch das Erklär-Video zum Kohlenstoff, auf dessen Inhalt dieses Material basiert, erhalten die Schülerinnen und Schüler auch einen Einblick in die Arbeitsweise der dort vorge-stellten Nobelpreisträger.


Unterrichtsablauf

Inhalt
Sozial-/Aktionsform

Einstieg

Die Lehrkraft stellt die zentrale Stundenfrage: „Warum ist Kohlenstoff so besonders?“.

Plenum

5 Minuten

Erarbeitungsphase I

Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten während und nach dem Betrachten des Videos die Bedeutung von Kohlenstoff, seinen atomaren Aufbau sowie die möglichen Allotrope. (Arbeitsblatt 2)

Einzelarbeit, Partnerarbeit

20 Minuten

Sicherungsphase I

Einzelne Arbeitsergebnisse werden vorgestellt und diskutiert.

Plenum

15 Minuten

Rückbezug zum Einstieg

Die zentrale Stundenfrage des Einstiegs wird anhand der Ergebnisse diskutiert, die Ergebnisse können als Hefteintrag festgehalten werden.

Plenum

5-10 Minuten

Vertiefung I

Optional (für Sekundarstufe II): Es kann eine Vertiefungsaufgabe zu den Allotropen erteilt werden. Alternativ kann diese auch zur Binnendifferenzierung genutzt werden. (Arbeitsblatt 3)

Einzelarbeit, Plenum, Diskussion

10 Minuten

Erarbeitungsphase II

Optional (für Sekundarstufe II): Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten den Kohlenstoffkreislauf anhand eines Laufzettels (Arbeitsblatt 4) und im Raum ausliegenden Stationen (Arbeits-blatt 5).

Einzelarbeit

15 Minuten

Sicherungsphase II

Einzelne Arbeitsergebnisse werden vorgestellt und diskutiert.

Präsentation / Gruppenarbeit

10 Minuten

Vertiefung II

Optional (für Sekundarstufe II): Die Schülerinnen und Schüler tauschen ihren Eindruck über die Arbeitsweise von Forschern aus, den sie anhand der Interviews aus dem Video erhalten. (Arbeitsblatt 3)

Gruppenarbeit

10 Minuten

Ausblick

In der Folgestunde kann die homologe Reihe der Alkane als einfache Kohlenwasserstoffverbindungen beispielsweise anhand eines Molekülbaukastens erarbeitet werden.

Minuten

Didaktisch-methodischer Kommentar

Das Thema Kohlenstoff im Unterricht

Das Thema Kohlenstoff ist für jeden Unterricht, der Aspekte aus der organische Chemie behandelt, grundlegend und damit besonders relevant für das Schulfach Chemie. Als Grundbaustein aller organischen Stoffe, die in unserem Alltag in vielseitiger Weise vertreten sind, kann den Lernenden auch die Alltagsrelevanz von Kohlenstoff aufgezeigt werden.

Vorkenntnisse

Die Schülerinnen und Schüler sollten das Schalenmodell nach Bohr kennen und für jedes Element zeichnen können. Die Oktettregel und Kenntnisse zur Bindigkeit werden zur Lösung der Aufgaben benötigt. Die Schülerinnen und Schüler sollten des Weiteren in der Lage sein, zu einer Summenformel mögliche Strukturformel zu zeichnen. Der Begriff der Allotropie wird im Material verwendet und knapp erläutert; er wird also nicht als Grundwissen vorausgesetzt.

Didaktische Analyse

Das Arbeitsmaterial ist als erste fachliche Konfrontation der Schülerinnen und Schüler mit dem Thema Kohlenstoff konzipiert. Die Lernenden gewinnen neben fachlichen Grundlagen zu dem Element (Atombau, Bindungsmöglichkeiten und Allotrope) einen Eindruck der Bedeutung und Besonderheit von Kohlenstoff. Dies wird dadurch erreicht, dass eine zentrale Fragestellung diesbezüglich den Rahmen des Unterrichts bildet und nach (fast) jeder Aufgabenstellung aufgegriffen wird. Somit erkennen die Lernenden die hohe Fachrelevanz des Themas.

Methodische Analyse

Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtssequenz wird eine hohe Schüleraktivität erreicht. Verschiedene Sozialformen regen die Lernenden zu Austausch und Diskussionen an. Das Video als Medium erhält das Interesse am Thema aufrecht. Schwierige Arbeitsaufträge werden durch Partnerarbeiten aufgefangen. Durch Vertiefungsaufgaben kann eine Binnendifferenzierung erfolgen.

Unterrichtsmaterial

Unterrichtsmaterial zum Download

Mithilfe dieses dreiseitigen Arbeitsblattes können die Lernenden die Informationen aus dem Video zum Thema Kohlenstoff strukturiert festhalten und die Bedeutung des Elements erarbeiten.

Dieses Zusatzblatt bietet zu der in Arbeitsblatt 2 markierten Stelle Vertiefungsaufgaben an und kann von der Lehrkraft bei Bedarf ergänzend eingesetzt werden.

Dieses Arbeitsblatt erhält den Arbeitsauftrag zu einer Stationenarbeit, mit der der Kohlenstoffkreislauf erarbeitet werden kann. Es dient den Schülerinnen und Schülern als Laufblatt.

Das Arbeitsblatt enthält Informationen zum Kohlenstoffkreislauf. Die Abschnitte können beispielsweise auf DIN A3 ausgedruckt und laminiert an den Wänden aufgehängt werden.

Teaching Guides for Download

Mithilfe dieses dreiseitigen Worksheets können die Lernenden die Informationen aus dem Video zum Thema Kohlenstoff strukturiert festhalten und die Bedeutung des Elements erarbeiten. Hier können Sie das Arbeitsblatt auf Englisch herunterladen.

Dieses Zusatzblatt bietet zu der in Worksheet 2 markierten Stelle Vertiefungsaufgaben an und kann von der Lehrkraft bei Bedarf ergänzend eingesetzt werden. Hier können Sie das Arbeitsblatt auf Englisch herunterladen.

Dieses Worksheets erhält den Arbeitsauftrag zu einer Stationenarbeit, mit der der Kohlenstoffkreislauf erarbeitet werden kann. Es dient den Schülerinnen und Schülern als Laufblatt. Hier können Sie das Arbeitsblatt auf Englisch herunterladen.

Das Worksheet enthält Informationen zum Kohlenstoffkreislauf. Die Abschnitte können beispielsweise auf DIN A3 ausgedruckt und laminiert an den Wänden aufgehängt werden. Hier können Sie das Arbeitsblatt auf Englisch herunterladen.

Vermittelte Kompetenzen

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • erarbeiten die Besonderheit von Kohlenstoff durch Reflexion ihrer Ergebnisse aus verschiedenen Aufgabenstellungen.
  • zeichnen unter Verwendung ihres Vorwissens zum Schalenmodell nach Bohr sowie zu der Oktettregel das Atommodell von Kohlenstoff und seine Bindungsmöglichkeiten.
  • stellen den Kohlenstoffkreislauf schlüssig und unter Gebrauch der Fachsprache dar.

 

Medienkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • können das in einem Video dargestellte Wissen nach Relevanz filtern und strukturiert wiedergeben.
  • üben sich darin, Informationen aus geschriebenen Sätzen in einer schematischen Darstellung wiederzugeben.

 

Sozialkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • arbeiten konstruktiv und kooperativ in Partner- oder Gruppenarbeit.
  • stärken ihr Selbstkonzept durch die geschützte Atmosphäre in den Partnerarbeitsphasen.
  • diskutieren in Partner- oder Gruppenarbeit und äußern dabei ihre Meinung unter Nutzung ihrer fachlichen Kenntnisse.

 

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