Reflection

Farbenspiel mit Rotkohlsaft: Säuren und Laugen

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Reflection
Biology

University, School

Pädagogische Hochschule Heidelberg - PH

Grade, Teacher, Year

2010, Note 1,5

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Unterrichtsentw­urf im Fach Chemie Hauptschule Klasse 8 Thema der Unterrichtseinh­eit­: Säure und Laugen Ziel der Unterrichtseinh­eit­: Die Schülerinnen und Schüler1 benennen die wichtigsten Eigenschaften und Reaktionen der Säuren und Laugen. Mithilfe verschiedener Indikatoren und pH-Werte weisen sie Säuren und Laugen nach. Sie führen chemische Experimente sachgerecht durch, erstellen dazu Protokolle und lernen die Anwendung der Säuren und Laugen im Alltag und in der Technik kennen. Thema der Stunde: Einführung…
Johannes-Gutenb­erg­-Univers­tiät Mainz Fachbereich Chemie, Pharmazie und Geowisschenscha­fte­n (Abteilung für Lehramtskandida­ten­) Seminar: Fachdidaktik 1 Leitung: Seminar besucht im Wintersemester 2014/15 Hausarbeit im Modul 3: Schülergerechte­s Experimentieren (M.09.032.004) „Zitronensaft & Rohrfrei“ - ein alltagsorientie­rte­r Zugang zum Thema Säuren und Laugen Am 42 Matrikelnummer: Studiengang: Bachelor of Education Französisch und Chemie / 3. Fachsemester Inhalt 1. Einleitung ...............­...­........­......3…

Seminar: Naturwissenschaftliche Schulversuche

Dozentin: Frau Rohrmann

WS 2009/2010

Ausarbeitung zum Thema

Säuren und Laugen“



Inhaltsverzeichnis


Inhaltsverzeichnis 2

1. Bildungsplanbezug

In der Unterrichtssequenz „Farbenspiel mit Rotkohlsaft“, die wir zum Thema „Säuren und Laugen“ durchführen, werden folgende Kompetenzen und Inhalte aus dem Bildungsplan Baden-Württemberg 2004 für Realschulen im Fach NWA aufgegriffen:

Schülerinnen und Schüler können bis Klasse 7 aus

  1. Kompetenzerwerb durch Denk- und Arbeitsweisen

  • Versuche durchführen

  • naturwissenschaftliche Erkenntnisse in Alltagssituationen nutzen

  • Ergebnisse reflektieren und diskutieren

    1. Kompetenzerwerb durch Erschließend von Phänomenen, Begriffen und Strukturen

    • einfache Laborgeräte verwenden

    • eigenverantwortlich mit Stoffen umgehen

    • Sicherheitsmaßnahmen und Verhaltensregeln beim Umgang mit Gefahrstoffen/Gefahrquellen beachten

    • Eigenschaften von Stoffen experimentell erkennen und einordnen

    • Veränderungen von Stoffen durch chemische Reaktionen wahrnehmen und beschreiben

      1. Kompetenzerwerb im themenorientierten Unterricht der Klasse 5 bis 7

      • Umgang mit Stoffen aus dem Alltag

        2. Einbettung in den Unterricht

        Die Schüler/innen sind bereits mit den Begriffen Säure und Lauge in Berührung gekommen ohne jedoch ihre Bedeutung für Alltag und Lebensmittel zu kennen. Sie haben in der Stunde zuvor bereits den pH-Wert und seine Funktion, sowie den Universalindikator und seine Skalierung kennengelernt. Weiterhin wurden sie bereits im NWA-Unterricht über Gefahren im Umgang mit Chemikalien unterrichtet.

        Außerdem wurden sie fächerübergreifend im Fach „Mensch und Umwelt“ über die Gefahren im Umgang mit Heizquellen aufgeklärt, sodass einer sicheren Arbeitsweise nichts mehr im Weg steht.

        3. Lernziele

        1.Soziale Kompetenz soll gefördert werden, indem die Schülerinnen und Schüler in Gruppen arbeiten und somit

        • Verantwortung übernehmen

        • ihre Kommunikationsfähigkeit verbessern

        • Arbeitsteilung lernen

          1. Personale Kompetenz soll gefördert werden, indem die Schülerinnen und Schüler lernen

          • Zusammenhang zwischen pH-Wert und Färbung erkennen

          • Fächerübergreifende Wissensanwendung

            1. Methodische Kompetenz soll gefördert werden, indem die Schülerinnen und Schüler lernen

            • nach einer Arbeitsanleitung zu arbeiten

            • einen Versuch durchzuführen, zu dokumentieren und auszuwerten.

              1. Fachliche Kompetenz soll gefördert werden, indem sie lernen

              • einen Indikator selbst herzustellen,

              • Lebensmittel aus dem Alltag auf ihren pH-Wert untersuchen

                4. Sachanalyse

                4.1pH-Wert

                Der pH-Wert einer Lösung gibt an wie sauer beziehungsweise alkalisch eine Lösung ist. Hierbei gibt es bestimmte Messwerte, die auf einer pH-Skala abgebildet sind. Diese Skala gibt die Abstufung der Färbung eines Indikators an. Zu dieser Färbung fügt man Messzahlen zur Verdeutlichung hinzu, da nicht jeder Indikator die gleichen Farben bei einer Säure beziehungsweise einer Lauge aufweist.



                Der Mittelpunkt der Skala ist neutrales destilliertes Wasser, das bei einer Temperatur von 25°C einen pH-Wert von 7 besitzt. Alle Werte unter pH 7 zeigen Säuren an, alle Werte über pH 7 zeigen Laugen auch genannt Alkalien an. Je größer der pH-Wert einer Lösung ist umso alkalischer ist diese. Je kleiner der pH-Wert einer Lösung ist .....[read full text]

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Dennoch beschreiben beide Namen das Selbe Kraut beziehungsweise den Selben Kohl.

Die Farbänderung geschieht durch die im Rotkohl enthaltenen Anthocyane. Diese wirken als pH-Indikator.


4.4 Farbstoffe

4.4.1 Anthocyane

Anthocyane sind wasserlösliche Pflanzenfarbstoffe, die in Früchten, Blüten oder Blättern verschiedener Pflanzen unterschiedliche Färbungen aufweisen. Diese Färbungen gehen von rot über violett und blau bis hin zu fast schwarz. Wie die Flavonen gehören auch die Anthocyane zu den Flavoniden. Ein anderer, nicht unbedingt geläufigerer Begriff der Anthocyane ist Glykoside, dies liegt daran, dass sie im Gegensatz zu den Anthocyanidinen Zucker (Glucose) enthalten.

Als Lebensmittelfarbstoff sind sie unter der Nummer E163 in Deutschland zugelassen. Bekannt sind etwa 250 verschiedene Anthocyane.

4 4.2 Flavonen

Flavone sind wasserlösliche Pflanzenfarbstoffe, die eine Untergruppe der Flavoniden bilden. Die Grundstruktur der Flavonen besteht aus einem Ringsystem. Dieses besteht aus zwei Phenyl-Ringen und einem Pyron-Ring sind oftmals mit Methylen oder mit Zucker-Resten verknüpft. Meist treten Flavone zusammen mit anderen Pflanzenpigmenten auf, beispielsweise mit dem oben genannten Anthocyanen. Es gibt etwa 300 verschiedene Flavone.

5. Vorüberlegungen

Nachdem wir uns für das Thema Säuren und Laugen entschieden hatten, stellte sich uns die Frage welche Möglichkeiten wir haben, dieses Thema den Schülerinnen und Schülern näher zu bringen. Aus methodisch-didaktischer Sicht war es für uns wichtig die Schülerinnen und Schüler eigenständig arbeiten zu lassen und die frontale Unterrichtssequenz so gering wie möglich zu halten.

So entschieden uns einen Versuch durchführen zu lassen, bei dem die Schülerinnen und Schüler nur minimale Hilfe des Lehrers benötigen.

Da dieses Thema von einer weiteren Gruppe bearbeitet wurde, mussten wir uns mit dieser absprechen und hatten daher e.....

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Wir entschieden uns für den Rotkohl.

So wollten wir bei der Durchführung unseres Versuchs auch weiterhin im häuslichen Bereich bleiben und da die Schüler im Fach Umwelt und Mensch bereits die Benutzung einer Heizplatte durchgenommen und geübt hatten, wollten wir einen fächerübergreifenden Unterricht gestalten, bei dem sie ihre bereits erworbenen Kenntnisse anwenden können.

Aus fachlicher Sicht war dies für uns eine sehr sichere Möglichkeit an den Farbstoff der Zellen des Rotkohls zu gelangen, sodass wir uns bewusst gegen den Kaltaufguss entschieden um den Versuchsablauf so wenig wie möglich zu gefährden.

Dies erklärt sich dadurch, dass bei einem Kaltaufguss die Vakuolen durch das Messer zerstört werden, sodass dadurch die Farbstoffe austreten, hingegen beim Erhitzen werden mehr Zellen zerstört, sodass auch mehr Farbstoffe austreten.

6. Durchführung

Zwei Wochen zuvor stellte unsere Gruppe mit den gesamten Seminarteilnehmern ein sogenanntes Appetithäppchen her, welches jede Gruppe zu ihrem Thema vorbereiten musste um einen ersten Einblick in ihr Thema zu geben.

Aus diesem Grund begannen wir unsere Unterrichtssequenz am Tag unseres Hauptversuches mit der Wiederholung und Erklärung des Appetithäppchens. Dies taten wir, da unsere aus geronnener Milchmasse hergestellten Figuren eine gewisse Zeit gebraucht hatten um im Kühlschrank auszuhärten.

Wir erklärten den Teilnehmern, dass Milch zum größten Teil aus Wasser besteht, aber auch andere Bestandteile, wie Fette oder Proteine enthält. Da das Zitronensäurepulver, welches die Gruppen verwendet hatten, in Flüssigkeiten zu einer Säure wird, denaturierte es das Milcheiweiß Kasein. Durch das leichte Erhitzen der Milch lagerten sich die Kaseinmoleküle zu langen Ketten an, welche die Verklumpung durch die Denaturierung, förderten.

Diese Ketten sind außerdem hitzeempfindlich und zerfallen ab einer Temperatur von 80°C und denaturieren plastisch. Dieser Versuch muss mit Frischmilch durchgeführt werden, da die H-Milch bei der Herstellung um sie haltbar zu machen bereits über 80°C erhitzt wurde und somit da die Kaseinketten zerstört wurden, für den .....

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Die Gruppen ordneten die verschiedenen Lösungen nach ihren Farben zwischen den beiden Kontrollproben an. Zuvor bekamen sie bereits Informationen, die Ihnen halfen, die Proben und entsprechenden Farben richtig zuzuordnen.

Da einige Gruppen bereits fertig waren, während andere noch ihren Versuch beendeten, ergaben sich für diese somit auch eine gute Möglichkeit mit den Proben noch weiter zu forschen und feinere Farbabstufungen herzustellen.

Nachdem letztendlich alle Gruppen fertig waren, ließen wir die Gruppen ihre Ergebnisse vortragen und verglichen diese sowohl untereinander als auch mit unserer Musterlösung. Anschließend diskutierten wir die Abweichungen die unter den Proben aufgetreten waren und suchten gemeinsam die Ursache und einen Lösungsansatz.

Als auch dieses besprochen war, erklärten wir den Gruppen den wissenschaftlichen Hintergrund der Farben und ihrer Farbänderung

7. Reflexion des „Apettithäppchens“

Da wir das Appetithäppchen zwei Wochen vor dem Hauptversuch durchgeführt hatten, konnten wir in dieser Zeit bereits diesen ersten Versuch reflektieren.

Einige Probleme, die während des Versuchs auftraten, waren zwei defekte Heizplatten, die eine Verzögerung beim Ablauf des Versuchs bewirkten, als sie ausgetauscht werden mussten. Dadurch wurden zwei Gruppen erst später fertig, sodass sich die fertigen Gruppen anderweitig beschäftigen mussten und eine Unruhe entstand.

Dies wäre in einer Schulklasse fatal, weil es die Konzentration und Arbeitsatmosphäre der Schülerinnen und Schüler enorm stören würde. Weiterhin war ein Problem, die Schranke von 80 °C beim Erhitzen der Milch. Wegen der exponentiell steigenden Temperatur während der Wärmezufuhr konnten die Gruppen nur mühsam rechtzeitig die Temperatur drosseln, damit die Kaseinketten nicht irreparabel zerstört werden.

Auch dies kann von einer 7. Klasse, für welche der Versuch ausgelegt war, nur schwer erfüllt werden, da bereits die Studentinnen und Studenten damit ihre Schwierigkeiten hatten. Ein weiterer Schwierigkeitsfaktor war die ungenaue Mengenangabe von einer Spatelspitze bei der Dosierung des Zitronensäurepulvers. Manche Gruppen nahmen eine kleine Spatelspitze Zitronensäure, die sie in die Milch gaben, sodass zu wenig Eiwe.....

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Dies brachte uns etwas aus dem Konzept, doch glücklicherweise konnten wir aus der Küche der Faches Ernährung noch etwas Bio-Gemüsebrühe bekommen. Es schlich sich aber das zweite Problem ein. Die Bio-Gemüsebrühe hatten wir zuvor noch nicht benutzt gehabt und konnten deshalb nicht voraussagen, inwieweit dieses Ergebnis von dem vorherigen abweichen würde. So war es auch, dass die Bio-Gemüsebrühe einen vom Discountprodukt verschiedenen pH-Wert anzeigte,

Somit wurde ein Teil unserer Ergebnisreihe verfälscht. Eine weitere Schwierigkeit war, dass die Herdplatten wiederholt nicht richtig funktionierten. Dies bereitete uns jedoch dieses Mal weniger Probleme, da wir alle Herdplatten vor der Stunde testeten und die Defekten austauschten. Doch leider hatten die Herdplatten unterschiedliche Heizstärken und erhitzen somit das Wasser unterschiedlich schnell.

Die Folge war, dass einige Gruppen schneller fertig waren als andere. Die Gruppe, die als erstes fertig war, versuchte dann feinere Abstufungen zu erreichen, indem sie verschiedene Lösungen in einander leerten. Dies empfanden wir zunächst als sehr gut, im Nachhinein aber als problematisch, da diese Gruppe ihre Proben nicht mit den anderen Gruppen vergleichen konnte.

In einer 7. Klasse hätten aus diesem Grund die Schülerinnen und Schüler ermahnt und gebeten aufzuhören.

In der Besprechungsphase kam der Einwand, dass Herdplatten und Heizquellen im Allgemeinen eine Gefahrenquelle darstellen. Uns war dies durchaus bewusst, nur wir entschieden uns trotzdem für dieses Verfahren, da wir fächerübergreifend die bereits erworbene Kompetenz aus dem Fach Haushaltswesen weiter fördern wollten.

Desweiteren würden wir bei unseren Versuch die Wasserangabe ändern, da mit unserer Wassermenge für eine Gruppe, eine zu große Menge Indikator hergestellt werden würde.

Es gibt aber auch einige Dinge die wir beibehalten würden, beispielsweise das „Problem“ das entstand, als wir das Backpulver testeten; es stellt die Schüler und Schülerinnen vor ein Rätsel. Da einigen Schülern bewusst ist, das Backpulver Natron enthält, würden sie einen Farbumschlag zu gelb erwarten und in einen kognitiven Konflikt geraten, wenn sie stattdessen einen Farbumschlag zu rot sehen.

Dies würde die Schüler zum Nachdenken anregen und sie zum genaueren Studieren der Zutatenliste des Backpulvers bringen, in der sie dann das Rätsel lösen könnten indem sie feststellen, dass das Backpulver Säuerungsmittel enthält und somit für die rote Farbe der Testl.....

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