Chemieunterricht

Unser Alltag lässt sich ohne Kenntnis elementarer naturwissenschaftlicher Zusammenhänge nur lückenhaft verstehen. Die Entwicklung und die Erforschung von industriellen Produktionsverfahren, die mathematische und naturwissenschaftliche Kenntnisse nutzen, führten in der Geschichte und auch heute zu weitreichenden Veränderungen (z.B. industrielle Revolution, moderne Kommunikationstechnologie).
Es ist Aufgabe des Chemieunterrichts, einen Einblick in stoffliche Zusammensetzung und in Vorgänge der Natur zu geben. Stoffumwandlungen in der belebten und unbelebten Natur beruhen ebenfalls auf chemischen Reaktionen und sollten als solche erkannt werden können.

Die Zahl der bekannten organischen Verbindungen beträgt mehr als 6 Millionen ( das sind 6.000 mal mehr als in der anorganischen Chemie) und wächst von Tag zu Tag. Viele von ihnen kommen nicht mehr in der Natur vor. Unvorstellbar, was aus unserem täglichem Leben würde, verschwänden diese organischen Substanzen über Nacht. Hochwirksame Arzneimittel, pflegeleichte, bunte Stoffe, Tonträger, Waschmittel, Pflanzenschutzmittel, Kunststoffe, technische Hilfsmittel, ständen uns nicht mehr zur Verfügung.

Die organische Chemie ist die Chemie der Kohlenstoffverbindungen

Online-Redaktion: Wie motiviert man Jugendliche für den naturwissenschaftlichen Unterricht?

Eilks: Wichtig ist die Aktivierung im Vorfeld des Experiments und das Verlagern der Deutung des Experiments in Kleingruppen, wo die Schülerinnen und Schüler über den Versuch diskutieren und reflektieren. So etwas habe ich damals selten erlebt, und wenn man bestimmten Ergebnissen der TIMS-Studie folgt, findet das auch heute oft nicht statt. Schaut man über den Tellerrand, dann erkennt man: Es ist in vielen Ländern nicht anders. Klagen über die Qualität der naturwissenschaftlichen Bildung kommen beispielsweise aus Frankreich oder Italien. Zufriedenheit äußern teilweise die Vertreter skandinavischer Länder, Finnland, Schweden, aber auch aus England dringen gute Nachrichten.
An der Hochschule erleben Studierende das naturwissenschaftliche Experiment nicht wesentlich anders als das Nachkochen unter der Anleitung eines Kochbuches. Zumindest wird diese Praxis auch in anderen Ländern immer wieder kritisiert. Im Hochschullabor geht es ebenfalls häufig darum, sich möglichst genau an die Anleitung zu halten, um ein quantitativ gutes Ergebnis zu erzielen. Das hat mit naturwissenschaftlichem Experimentieren, der Suche nach etwas Neuem, dem Lernen der naturwissenschaftlichen Methode, wenig zu tun.
Ein Weg, hier Veränderungen zu erzielen, kann in der Öffnung von Unterricht liegen. Um die Schülerinnen und Schüler zu eigenem Lernen zu aktivieren, sollte man darauf verzichten, ihnen vorzugeben, wie sie ein Experiment durchzuführen haben. Vielmehr sollte man ihnen ein Forschungsziel nennen. Etwa, wie man aus Radieschenschalen einen Indikator entwickelt. Man gibt ihnen verschiedene Forschungsgeräte an die Hand, Lösungsmittel und Radieschen und lässt sie ihren eigenen Weg finden, das Problem zu lösen, einschließlich der Fehler, die sie begehen. Schülerinnen und Schüler sind dabei häufig erfolgreicher und kreativer, als man das von ihnen zuvor erwartet hätte.

Online-Redaktion: Welche war wohl die wichtigste Reform des Chemieunterrichts?

Eilks: Der Paradigmenwechsel, der sich mit den Bildungsstandards hoffentlich auch im Chemieunterricht durchsetzen wird. Das Bewusstsein wächst, dass der Kompetenzbereich Fachwissen nur einer von vier Bereichen ist. Daneben gibt es Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung. Bisher ist es in der Praxis immer noch so, dass in den Köpfen vieler Lehrender die Bedeutung des Fachwissens über die anderen Kompetenzbereiche dominiert. Die Bildungsstandards gehen aber explizit davon aus, dass alle vier Kompetenzbereiche gleichberechtigt sind. Der Weg, der zu Erkenntnissen führt, ist genauso wichtig wie das Fachwissen. Die Schülerinnen und Schüler sollen lernen, wie über Chemie berichtet wird und befähigt werden, Entscheidungen für ein umweltbewusstes Handeln zu treffen oder politische Entscheidungen zu verstehen. Auch das ist Aufgabe eines modernen Chemieunterrichts.

Online-Redaktion: Was macht einen guten Chemieunterricht aus?

Eilks: Es sollte Unterricht sein, bei dem die Schülerinnen und Schüler Spaß an Naturwissenschaften haben, motiviert sind und auch etwas lernen. Experimente gehören sicher dazu, ebenso wie Methoden des Lehrens und Lernens und Zugänge, die die Lernenden aktivieren und für sie bedeutsam sind.
Einen solchen Unterricht am Reißbrett zu entwickeln, ist schwierig. Besser ist eine Entwicklung im Dialog von fachdidaktischer Forschung und Unterrichtspraxis, wie es etwa in den Projekten SINUS oder Chemie im Kontext umgesetzt wird. Dort entwickeln Lehrerinnen und Lehrer gemeinsam Unterricht unter Begleitung der Fachdidaktik.
Die Kunst, solche Neuerungen in den Schulen zu verankern, liegt darin, die Lehrenden zu überzeugen. Sie sind der Schlüssel für jegliche Veränderung von Unterricht. Dies gelingt nur, wenn sie selber gute Erfahrungen mit Unterrichtsreformen gemacht haben.
Bei einem internationalen Symposion im Juni dieses Jahres hier in Bremen wurde gerade dieser Punkt immer wieder betont, die Lehrenden mitzunehmen. Bei einer Veränderung von Schule sind auch die Lehrer wieder Lernende, und ihr Lernen geht von ihren Vorerfahrungen aus und benötigt Zeit und Begleitung. Solche Veränderungen können immer nur in Inseln angestoßen werden wie die SINUS-Inseln, die Chemie-im-Kontext-Inseln oder die Inseln unserer Aktionsforschungsprojekte in Dortmund und Bremen.
Solche Inseln können sich aber verbreitern und damit auch in der Fläche Wirkung erzielen. Das von uns genutzte Konzept der Aktionsforschung zielt auf eine gleichberechtigte Beteiligung der Lehrerinnen und Lehrer an Reformprojekten. Die Lehrerinnen und Lehrer entwickeln unter unserer Begleitung ihre Praxis. Sie entwickeln sich dabei weiter und lernen über Praxis.
Wir haben derzeit zwei solcher Gruppen in Bremen und Dortmund mit je zehn Lehrerinnen und Lehrern. Viele von diesen Lehrkräften sind in der Zwischenzeit Schulbuchautoren geworden und vermitteln die von ihnen entwickelten Konzepte in der Lehrerfortbildung. Sie lassen ihre eigenen Interessen und Ideen in die Projekte einfließen und emanzipieren sich damit zunehmend von einer fremdbestimmten Reform der Praxis hin zu einer eigenen forschungsbasierten Entwicklung. In diesem Prozess fließen fachdidaktische und empirische Forschung mit der Intuition und Praxiserfahrung von Chemielehrern zusammen.

Online-Redaktion: Welche Rolle spielt die chemische Industrie in der naturwissenschaftlichen Bildung?

Eilks: Die chemische Industrie spielt lange Zeit schon eine große Rolle. Meine Physikkollegen beneiden mich ständig um die Möglichkeiten, die wir für den Chemieunterricht durch „unsere“ Industrie haben. Die chemische Industrie fördert didaktische Forschungsprojekte, aber auch einzelne Schulen. Der Fonds der chemischen Industrie bietet Lehrerkongresse an und fördert bundesweit Fortbildungszentren für Chemielehrer.
Es gibt Wettbewerbe um gute Unterrichtspraxis und eine Schulförderung, bei der etwa hoch entwickelte Geräte, Medien oder Computer in Schulen für die Chemieräume angeschafft werden können. Hierbei können die Schulen alle zwei Jahre Mittel beantragen. Dies ist häufig mehr als der Chemie aus dem Schulhaushalt zusteht.

Online-Redaktion: Kommt auch die Aufklärung über die Risiken aus der chemischen Forschung zu ihrem Recht?

Eilks: Sicher ja. Allerdings hat ein deutlicher Wandel stattgefunden. Ging es in den 1970er Jahren vielfach noch um die Gefahren der Chemie wie Umweltverschmutzung oder die Giftgasproblematik, geht es heute stärker um die Förderung einer positiv kritischen Bewertungskompetenz, um das Abwägen von Vor- und Nachteilen etwa bei Entscheidungsprozessen zur Nutzung nachwachsender Rohstoffe.
Zwei Beispiele: Die Herstellung von Biodiesel aus Pflanzenölen verringert die Treibhausgasemissionen und schafft Arbeitsplätze. Auf der anderen Seite kann ein übermäßiger Anbau von Raps auch zu Landschaftsverbrauch oder zur Überdüngung der Böden führen. Die Chemie ermöglicht die Entwicklung der Brennstoffzellentechnologie, also ein Auto ohne Abgase. Aber das Auto fährt wirklich nur ohne Emissionen, wenn der Wasserstoff für die Brennstoffzelle nicht aus Braunkohle, sondern aus regenerativen Quellen stammt.
Die Bildungsstandards und die Fachdidaktik wollen Unterricht, in dem es darum geht, solche Entscheidungsprozesse zu verstehen, kritisch zu hinterfragen und eine eigene ausgewogene Position beziehen zu können. Wir müssen weg von einem Ja oder Nein und hin zu einem Ja.

Online-Redaktion: Mit der Föderalismusreform hat sich der Bund von der naturwissenschaftlichen Bildung verabschiedet. Welche Folgen hat der Rückzug für die naturwissenschaftliche Bildung an Schulen in Deutschland?

Eilks: Einerseits gibt es nationale Bildungsstandards für Chemie. Andererseits gehen die Länder mit den Standards völlig unterschiedlich um. Baden-Württemberg setzt die Bildungsstandards in Chemie outputorientiert um, während es in anderen Bundesländern im Moment wieder mehr nach einem klassischen Lehrplan aussieht. Ich wünschte mir für das Bildungssystem in Deutschland, aber auch für die Lehrerbildung mehr Kohärenz.