Poster presentation
Mathematisches Modellieren in der Chemie – Schülerschwierigkeiten und deren Überwindung in der Unterrichtspraxis
09/2019
Event name: GDCh Wissenschaftsforum 2019
Description
Zur Erklärung naturwissenschaftlicher Phänomene sowie zur Problemlösung in den
Naturwissenschaften ist es häufig nötig, mathematische Modelle (wie z.B. Gleichungen,
Funktionen, Graphen, geometrische Figuren, Koordinaten etc.) zu nutzen. Hierdurch
wird es möglich, die entsprechenden naturwissenschaftlichen Sachverhalte
mathematisch zu beschreiben, mathematisch miteinander zu verknüpfen und
resultierende mathematische Formulierungen wiederum naturwissenschaftlich zu
deuten. Darüber hinaus kann eine mathematische Analyse von chemischen Prozessen
helfen, das chemische Verständnis zu erleichtern und zu vertiefen.
Von besonderer Bedeutung ist dabei ein bewussterer Umgang mit mathematischen
Modellen, welcher durch das sogenannte mathematische Modellieren gefordert und
gefördert wird. Hierbei werden mathematische Modelle durch die Lernenden selbst
entwickelt, um chemische Sachverhalte zu erklären bzw. Problemstellungen zu lösen.
Der Modellierungsprozess umfasst dabei nicht nur die Entwicklung bzw. begründete
Wahl eines chemischen und eines mathematischen Modells, sondern auch deren
Validierung anhand der erhaltenen Ergebnisse.
Als Grundlage für eine differenzierte Betrachtung dieses Prozesses und seiner Relevanz
für das Lernen von Chemie wurde ein Modell entwickelt, das verdeutlicht, aus welchen
Teilschritten der Modellierungsprozess überhaupt besteht. Dies ermöglicht detaillierte
Rückschlüsse darüber, mit welchen Problemen das mathematische Modellieren beim
Lernen von Chemie speziell verbunden ist.
Zur Erhebung der Schülerschwierigkeiten, die mit dem Einsatz von
Modellierungsaufgaben im Chemieunterricht einhergehen, wurde eine Videostudie
durchgeführt, die einen Einblick in die Denkprozesse der Lernenden beim
mathematischen Modellieren im Chemieunterricht erlaubt.
Basierend auf diesen Ergebnissen wird nun im Rahmen eines Projekts partizipativer
fachdidaktischer Aktionsforschung untersucht, wie mathematische Modelle besser in
den Chemieunterricht integriert, wie das mathematische Modellieren in der Chemie
bewusster angesprochen und wie das Verständnis im Bereich der mathematischen
Modellierungsprozesse in der Chemie optimal gefördert werden kann.
Das Poster zeigt den entwickelten Modellierungskreislauf und ermöglicht Einblicke in die
Ergebnisse der Videostudie und in die Anlage der Aktionsforschungsstudie.
