Das Fach Chemie an der Albert-Schweitzer-Schule

Relevanz naturwissenschaftlicher Bildung

Kenntnisse in den Naturwissenschaften sind aktuell und in Zukunft von größter Bedeutung, da naturwissenschaftliche Fragestellungen, beispielsweise zur Energiewende, ohne diese Kenntnisse nicht verstanden werden können und so keine begründete Meinung entstehen kann. Und gerade diese begründete Meinung ist Voraussetzung für die aktive Teilnahme am gesellschaftlichen Leben. Deshalb finden sich die Fächer Biologie, Chemie, Mathematik und Physik in der schulischen Bildung wiederund ermöglichen so eine differenzierte Auseinandersetzung des Menschen mit der natürlichen und technischen Umwelt.

Relevanz des Faches Chemie

Auch wenn es nicht immer direkt ersichtlich ist, nimmt die Chemie eine zentrale Rolle des alltäglichen Lebens ein. Nicht nur Haushaltschemikalien wie Reinigungsmittel oder Medikamente werden von der chemischen Industrie hergestellt, sondern auch Kunststoffverpackungen, Baumaterialien z. B. für Windkraftanlagen, Treibstoffe für Fahrzeuge oder Batterien und Akkumulatoren sind Produkte der Chemieindustrie. Die Chemie ist daher einerseits Grundlage wirtschaftlicher und technischer Entwicklungen, andererseits aber auch die Basis des Stoffwechsels aller Lebewesen und damit Grundlage biologischer Zusammenhänge. Die Chemie bietet einerseits die Möglichkeit, Lebensvorgänge zu verstehen und andererseits die Verbesserung des Lebens durch chemische Produkte zu erreichen. Eine chemische Grundbildung ist daher grundlegender Bestandteil von naturwissenschaftlicher Bildung.

Chemie als Grund- oder Leistungskurs

Als Unterrichtsfach kann Chemie entweder als Grundkurs oder als Leistungskurs angewählt werden. Der Grundkurs Chemie wird in der Einführungsphase (E-Phase; Klasse 11) zweistündig und in der Qualifikationsphase (Q-Phase; Klassen 12 und 13) dreistündig unterrichtet. Sie führen in grundlegende, alltagsrelevante Themenstrukturen ein, wobei fachspezifische Arbeitsmethoden aufgegriffen werden. Der Leistungskurs Chemie wird in der E-Phase als Vorleistungskurs dreistündig und in der Q-Phase fünfstündig – als Tutorenkurs sechsstündig – unterrichtet. Thematisch werden im Leistungskurs die Themen des Grundkurses intensiver behandelt und durch vertiefende Inhalte, Modelle, Theorien und experimentelle Arbeitsweisen erweitert. Daher unterscheiden sich die Anforderungen im Leistungskurs nicht nur quantitativ, sondern vor allem qualitativ von denen im Grundkurs.

Themen der Einführungs- und Qualifikationsphase

Das Fach Chemie greift in der Einführungsphase die in der Sekundarstufe I erworbenen Kenntnisse auf und bereitet thematisch auf die Qualifikationsphase vor, sodass die E-Phase als Brücke zwischen der Sekundarstufe I und der Q-Phase betrachtet werden kann. Verbindlich nach dem Kerncurriculum der gymnasialen Oberstufe Hessen für das Fach Chemie sind die ersten drei Themenfelder, welche anschließend die thematische Grundlage für die Themen der Q-Phase bilden. Erweitert werden können die drei Themenfelder nach individuellen Interessen um die beiden anderen Themenfelder E. 4 und E.5.

E1/2 – Redoxreaktionen, Protolysereaktionen, Einführung in die Chemie organischer Verbindungen (verbindlich: Themenfelder E.1, E.2 und E.3)

• (E.1) Redoxreaktionen
• (E.2) Protolysereaktionen
• (E.3) Einführung in die Chemie organischer Verbindungen
• (E.4) Erdöl und Erdgas – Brennstoffe in der Diskussion
• (E.5) Mobile Energiewandler

Die Frage- und Problemstellungen werden in der Qualifikationsphase komplexer, das Arbeiten und Lernen selbständiger und eigenverantwortlicher. Grundlage für die Themen der Q-Phase sind die in der E-Phase erworbenen Kenntnisse, die an unterschiedlichen Stellen aufgegriffen und vertieft werden. Die Q-Phase untergliedert sich in vier Halbjahre (Q1 bis Q4). Verbindlich sind in den Halbjahren Q1 bis Q3 jeweils drei der fünf aufgelisteten Themenfelder, welche jeweils durch einen entsprechenden Erlass festgelegt werden. In der Q4 sind zwei der sechs Themenfelder verbindlich zu behandeln:

Q1 – Stoffgruppen in der organischen Chemie (verbindlich: 3 Themenfelder)

• (Q1.1) Kohlenwasserstoffe
• (Q1.2) Alkanole und Carbonylverbindungen
• (Q1.3) Alkansäuren und ihre Derivate
• (Q1.4) Seifen

Q2 – Naturstoffe und Synthesechemie (verbindlich: 3 Themenfelder)

• (Q2.1) Kohlenhydrate und Peptide
• (Q2.2) Grundlagen der Kunststoffchemie
• (Q2.3) Fette im Alltag
• (Q2.4) Organische Werkstoffe
• (Q2.5) Chemie der Aromaten

Q3 – Das chemische Gleichgewicht (verbindlich: 3 Themenfelder)

• (Q3.1) Chemische Gleichgewichte und ihre Einstellung
• (Q3.2) Protolysegleichgewichte
• (Q3.3) Redoxgleichgewichte
• (Q3.4) Puffersysteme – Säure-Base-Puffer
• (Q3.5) Geschwindigkeit chemischer Reaktionen

Q4 – Wahlthemen aus der Chemie (verbindlich: 2 Themenfelder)

• (Q4.1) Farbstoffe – Grundlagen, Farbstoffgruppen und Färbeverfahren
• (Q4.2) Chemische Zusatzstoffe in Lebensmitteln
• (Q4.3) Komplexchemie
• (Q4.4) Nachhaltige Chemie am Beispiel eines modernen Waschmittels
• (Q4.5) Physikalische Methoden der Strukturaufklärung
• (Q4.6) Katalyse in Natur und Technik

Fachübergreifende Inhalte

Die erworbenen Kenntnisse sind auch über die Grenzen der Chemie wichtig. Besonders mit den beiden anderen Naturwissenschaften Biologie und Physik verflechten sich einige Themen, um eine allgemeine naturwissenschaftliche Bildung mit verschiedenen Betrachtungsweisen zuzulassen. So werden beispielsweise in der Einführungsphase Biologie bereits die drei großen Naturstoffgruppen Fette, Kohlenhydrate und Proteine behandelt [(E.1) Struktur und Funktion von Zellen; (E.2) Struktur und Funktion von Proteinen und Enzymen], welche sich in der Q2 Chemie wiederfinden [(Q2.1) Kohlenhydrate und Peptide; (Q2.3) Fette im Alltag]. In der folgenden Q-Phase der Biologie bilden chemische Prozesse die Grundlage für die Themen der Q1 – Gene und Gentechnik, Q2 – […] stoffwechselphysiologische Zusammenhänge und Q3 – Neurobiologie […]. Auch in der Physik lassen sich fachübergreifende Inhalte finden, wie zum Beispiel in der E-Phase, wo thermodynamische Inhalte [(E.6) Entropie] behandelt werden. Die Entropie als Thema ist Bestandteil des Leistungskurses Chemie in der Q3 [(Q3.1) Chemische Gleichgewichte und ihre Einstellung]. Des Weiteren lassen sich Überschneidungspunkte zu den zentralen Vorstellungen der Chemie rund um das Thema Atommodelle finden, denn diese werden auch in der Q3 Physik behandelt [(Q3.2) Atommodelle].

Exkursionen im Leistungskurs

Im Mittelpunkt des Leistungskurs Chemie steht das selbstständige Experimentieren. Daher bietet sich auf Grund der Nähe Exkursionen zum Göttinger Experimentallabor XLAB an. Hier können Experimentiertage zu unterschiedlichen Themen durchgeführt werden, die den Unterricht sowohl theoretisch als auch praktisch untermauern. Diese Experimentiertage unterscheiden sich auch im zeitlichen Ablauf erheblich von einem normalen Schultag, da eine Taktung bezogen auf den Stundenplan nicht existiert. So gewinnen die Schülerinnen und Schüler darüber hinaus einen wertvollen Einblick in das (ganztägige) Arbeiten im Labor (http://www.xlab-goettingen.de). Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Schülerinnen und Schülern einen Einblick in die Chemie an einer Universität zu geben, indem sie an der Universität Kassel das Institut für Chemie mit den jeweiligen Arbeitskreisen besuchen können (https://www.uni-kassel.de/fb10/institute/chemie/startseite.html).

Quellen und weitere Informationen

Hessisches Kultusministerium: Kerncurriculum Gymnasiale Oberstufe, BIOLOGIE, Wiesbaden 2016.

Hessisches Kultusministerium: Kerncurriculum Gymnasiale Oberstufe, CHEMIE, Wiesbaden 2016.

Hessisches Kultusministerium: Kerncurriculum Gymnasiale Oberstufe, PHYSIK, Wiesbaden 2016.