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Naturwissenschaften Klasse 7.1: Vom Rohstoff zum Auto (c.a. 50 Unterrichtsstunden)

Im Folgenden werden die Unterrichtsvorhaben konkretisiert und die erforderlichen Absprachen der Fachkonferenz festgehalten. Die Konkretisierung ist nur für eine Auswahl von Vorhaben vollständig ausgeführt. Für andere Vorhaben finden sich in der Download-Fassung Vorlagen, die noch um verbindliche Absprachen zu Inhalten und zur Unterrichtsgestaltung ergänzt werden müssen.

Folgende Elemente finden sich in den Konkretisierungen: Eine erste tabellarische Übersicht beschreibt den Rahmen des entsprechenden Unterrichtsvorhabens. Es finden sich Bezüge zum Lehrplan wie die ausführlicheren Formulierungen der Kompetenzschwerpunkte sowie Angaben zu zentralen Konzepten bzw. Basiskonzepten. Außerdem werden Vereinbarungen zur Leistungsbewertung genannt, und es wird auf Vernetzungen innerhalb des Fachs und zwischen Fächern hingewiesen.

In einer zweiten Tabelle werden die für die Abstimmung der Fachgruppe notwendigen und damit verbindlichen Absprachen festgehalten. Dieses betrifft Absprachen zu konkreten Inhalten und zum Unterricht mit Bezug auf die im Lehrplan beschriebenen konkretisierten Kompetenzen des jeweiligen inhaltlichen Schwerpunkts.

Am Schluss jedes konkretisierten Unterrichtsvorhabens finden sich Hinweise, Tipps usw. zum Unterricht, die zwar nicht verbindlich, aber zur Gestaltung des Unterrichts hilfreich sind.

Bezug zum Lehrplan

Inhaltsfeld:

  • Die Veränderung von Stoffen

Inhaltlicher Schwerpunkt:

  • Verbrennung
  • Oxidation und Reduktion
  • Metalle und Metallgewinnung
  • Gebrauchsmetalle und Recycling

Schwerpunkte der Kompetenzerwartungen

Die Schüler können …

  • Phänomene und Vorgänge mit einfachen chemischen Konzepten beschreiben und erläutern. (UF1)
  • chemische Objekte und Vorgänge nach vorgegebenen Kriterien ordnen. (UF3)
  • Phänomene nach vorgegebenen Kriterien beobachten und zwischen der Beschreibung und der Deutung einer Beobachtung unterscheiden. (E2 )
  • Untersuchungsmaterialien nach Vorgaben zusammenstellen und unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten nutzen. (E5 )
  • Informationen zu vorgegebenen chemischen Begriffen in ausgewählten Quellen finden und zusammenfassen. (K5)

Leistungsbewertung:

  • neben kurzen schriftlichen Überprüfungen sollen auch in die Bewertung einfließen:
    • selbstständiges Recherchieren zu verschiedenen Fragestellungen
    • Einhalten von Verhaltensregeln und Kenntnisse des Brandschutzes allgemein und des Brandschutzkonzeptes der Schule
    • Saubere Heftführung
    • Erstellen von Plakaten zur Brandbekämpfung
    • Referate nach vorgegebenen Kriterien wie Übersichtlichkeit, Inhaltsverzeichnis, geeignete Bilder, für Schüler verständliche Sprache, eigene Formulierungen, Angabe der Quellen usw.
    • Handouts für Mitschüler

Verbindung zu den Basiskonzepten

Basiskonzept Chemische Reaktion

Oxidation, Reduktion, Redoxreaktion, Gesetz von der Erhaltung der Masse, Umgruppierung von Teilchen

Basiskonzept Struktur der Materie

Element, Verbindung, einfaches Atommodell, edle und unedle Metalle, Legierungen

Basiskonzept Energie

Chemische Energie, Aktivierungsenergie, endotherme und exotherme Redoxreaktionen, Energiebilanzen

Vernetzung innerhalb des Faches und mit anderen Fächern

Biologie: Sonne, Klima, Leben, Fotosynthese, Gesundheitsbewusstes Leben, Atmung, Ökosysteme und ihre Veränderung, Treibhauseffekt, Klimawandel

Physik: Wetter, Lichtquellen, Licht und Wärme als Energieformen, Aggregatzustände

Geschichte: frühe Kulturen, Bronzezeit, Eisenzeit

Erdkunde: Arbeit mit dem Atlas, Ruhrgebiet als Wirtschaftsraum

Mathematik. Informationen entnehmen, Daten darstellen, Diagramme auswerten

Technik: Ressourcen, Energieversorgung

Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Lehrplans

Die Schülerinnen und Schüler können …

Verbindliche Absprachen zu den Inhalten

Verbindliche Absprachen zum Unterricht

Umgang mit Fachwissen

Reinstoffe aufgrund ihrer Zusammensetzung in Elemente und Verbindungen einteilen und Beispiele dafür nennen. (UF3)

Unterscheidung Element und Verbindung, Atom und Molekül, historische Entwicklung, alchemistische und moderne Formelschreibweise

Exkurs zur Einführung von Symbolen und der Formelschreibweise

die Bedingungen für einen Verbrennungsvorgang beschreiben und auf dieser Basis Brandschutzmaßnahmen erläutern. (UF1, E1)

Bedingungen des Brennens: brennbarer Stoff, nur Gase brennen, Zerteilungsgrad, Entzündungstemperatur, Luft (Sauerstoff)

z.B.: „Wandernde Dämpfe“ (Gefahr im Umgang mit leicht entzündlichen Stoffen), „Gefährliche Stäube“ (Gefahr von Staubexplosionen), das Branddreieck

die Bedeutung der Aktivierungsenergie zum Auslösen einer chemischen Reaktion erläutern. (UF1)

Entzündungstemperatur von Stoffen

Experimentelle Beispiele, Beispiele aus Alltag und Technik

chemische Reaktionen, bei denen Sauerstoff aufgenommen wird, als Oxidation einordnen. (UF3)

Entstehung von neuen Stoffen mit neuen Eigenschaften

Experimentelle Beispiele, Historische Entwicklung (Faraday)

ein einfaches Atommodell (Dalton) beschreiben und zur Veranschaulichung nutzen. (UF1)

Atommodell nach Dalton, Aggregatszustände

Verbrennung im Dalton-Modell veranschaulichen

an Beispielen die Bedeutung des Gesetzes von der Erhaltung der Masse durch die konstante Atomanzahl erklären. (UF1)

Kohle, Holz, Papier, aber auch Eisenwolle

Experimente, klären, dass bei der Verbrennung keine Masse verloren geht

wichtige Gebrauchsmetalle und Legierungen benen­nen, deren typische Eigen­schaften beschreiben und Metalle von Nichtmetallen unterscheiden. (UF1)

Eisen, Kupfer, Bronze, Messing, Aluminium, Silber, Gold, Edelstahl, Spezialstahl usw.

Internet-Recherche, Gruppenpuzzle zu verschiedenen Legierungen

den Weg der Metallgewin­nung vom Erz zum Roh­eisen und Stahl be­schreiben. (UF1)

Eisenerz- und Kohleförderung, Kokerei, Sintern, Hochofenpro­zess, Stahlverfahren

Ruhrgebiet als ehemaliger Kohle­lieferant. Strukturprobleme. Ein­fuhr aus Südamerika und China.

chemische Reaktionen, bei denen Sauerstoff abgegeben wird, als Reduktion einordnen. (UF3)

chemische Reaktionen, bei denen es zu einer Sauerstoffübertragung kommt, als Redoxreaktion einord­nen. (UF3)

Redoxreaktion als Kombination von Teilreaktionen am Beispiel des mehrschrittigen Hochofenprozesses.

Einsatz der Unterrichtsmaterialen (Ordner Metallgewinnung)

Korrosion als Oxidation von Metallen erklären und ein­fache Maßnahmen zum Korrosionsschutz erläutern. (UF4)

Rosten von Eisen, Passivierung von Metallen, Schutz durch Lackierung, Feuerverzinkung

Eisennagel unter verschiede­nen Bedingungen der Korro­sion aussetzen, mehrtägiger Reagenzglasver­such, Korrosionsschutz in der Autoindustrie.

an einfachen Beispielen die Gesetzmäßigkeit der konstanten Atomzahlenverhältnisse erläutern. (UF1)

Grundgedanken des Dalton’schen Atommodells an einfachen Beispielen erläutern, auch im historischen Zusammenhang

Verdeutlichung mit Teilchenmodell

Erkenntnisgewinnung

Glut- oder Flammenerscheinungen nach vorgegebenen Kriterien beobachten und beschreiben, als Oxidationsreaktionen interpretieren und mögliche Edukte und Produkte benennen. (E2, E6)

Beobachtungen an der Kerzen- und Brennerflamme, Sauerstoff und Kohlenstoff als Edukte identifizieren und Kohlenstoffdioxid als Produkt

Beispiele als Experimente, Beobachtungskriterien vorgeben, um die Bedingungen des Brennens erfahren zu können;

Verschiedene Brennstoffe verwenden: Stroh, Papier, Holzspäne, Holzstücke, Holzkohle usw.

Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid experimentell nachweisen und die Nachweisreaktion beschreiben (E4, E5)

Kalkwasser und Glimmspanprobe

entsprechende Experimente

für die Oxidation bekannter Stoffe ein Reaktionsschema in Worten formulieren. (E8)

Wortgleichungen aufstellen für Oxidation von Kohlenstoff, Eisen, andere Metalle und Nichtmetalle

Lesart von Wortgleichungen trainieren („reagiert zu“)

bei Oxidationsreaktionen Massenänderungen von Reaktionspartnern vorhersagen und mit der Umgruppierung von Atomen erklären. (E3, E8)

Formulierung von Hypothesen, Notwendigkeit der Begründung

Massenänderung mit experimentellen Beispielen belegen (Eisenwolle), Massenänderung mit einfachen Modellen darstellen

alltägliche und historische Vorstellungen zur Verbrennung von Stoffen mit chemischen Erklärungen vergleichen. (E9, UF4)

Vergleich früherer Vorstellungen (Phlogistontheorie) mit heutigen Erklärungsmöglichkeiten

Gründe für die Entstehung der verschiedenen Vorstellungen, Gründe, warum sich eine bestimmte Vorstellung durchgesetzt hat

Versuche zur Reduktion von ausgewählten Me­talloxiden selbstständig planen und dafür sinn­volle Reduktionsmittel benennen. (E4)

Vergleich der Herstellung von Kupfer und Eisen

Thematisierung der historischen Entwicklung von der Bronze- zur Eisenzeit

für eine Redoxreaktion ein Reaktionsschema als Wortgleichung und als Reaktionsgleichung mit Symbolen formulieren und dabei die Oxidations- und Reduktionsvorgänge kennzeich­nen. (E8)

Wortschema verschiedener Redoxreaktionen mit Pfeilen für Teilreaktionen beschriften,

chemische Symbole

Schema der Kupferoxidreaktion, Übertragung auf weitere, zumin­dest für Eisendarstellung im Hochofen

auf der Basis von Versuchsergebnissen un­edle und edle Metalle an­ordnen und diese Anord­nung zur Vorhersage von Redoxreaktionen nutzen. (E6, E3)

Anordnung nach Oxidationsverhalten gegenüber Sauerstoff (Metalle in Pulverform)

edle Metalle als gediegen vor­kommend von unedlen in Erzform abgrenzen

Reduktion von Silberoxid, Kupferoxid durch Eisen, Eisenoxid durch Aluminium, Gold, Redoxreihe

unterschiedliche Versuchsbedingungen schaffen, um die Ursachen des Rostens zu ermitteln. (E5)

Feuchtigkeit, Salzgehalt und Wärme als Faktoren bestim­men, Untersuchung nach dem Prinzip der Variablenkontrolle

Reagenzglasversuch, Streusalz im Winter, Karosserieschäden an Autos, Auspuffanlagen (Salz, Feuchtigkeit, Sauerstoff, Wärme)

anschaulich darstellen, warum Metalle Zeitaltern ihren Namen gegeben, den technischen Fortschritt beeinflusst sowie neue Berufe geschaffen haben. (E9)

Bronzezeit: Kupfer leichter als Eisen zu reduzieren
Eisenzeit: Rennofenaufbau und Effizienz

Aufwand betrachten, Aufgabe der Luftzufuhr, Bildbeispiele aus Geschichtsbuch und griechischen Sagen

Kommunikation

aufgrund eines Energiediagramms eine chemische Reaktion begründet als exotherme oder endotherme Reaktion einordnen. (K2)

Vergleich von Energiediagrammen

Beispiele für endotherme und exotherme Reaktionen

Verfahren des Feuerlöschens mit Modellversuchen demonstrieren. (K7)

Schülervortrag zum Feuerschutz

Sauerstoffentzug, Entzug des brennbaren Stoffes und Herabsetzung der Entzündungstemperatur

Freies Vortragen für verschiedene Adressaten thematisieren (Kinder, Erwachsene, Fachleute)

Modellversuche zum Feuerlöscher, Brandgefahren und Brandbekämpfung

Gefahrstoffsymbole und Gefahrstoffhinweise erläutern und Verhaltensweisen im Umgang mit entsprechenden Stoffen beschreiben. (K6)

Gefahrensymbole erkennen und Gefahrstoffhinweise zuordnen

Verhaltensregeln im Umgang mit brennbaren Stoffen und für den Brandfall entwickeln und begründen, Stoffe mit unterschiedlichen Gefahrstoffsymbolen zuordnen können

Recherchen zu chemietechnischen Verfahrensweisen (z. B. zu Möglichkeiten der Nutzung und Gewinnung von Metallen und ihren Legierungen) in verschiedenen Quellen durchführen und die Ergebnisse folgerichtig unter Verwendung relevanter Fachbegriffe darstellen. (K5, K1, K7)

„Gute“ Suchbegriffe, Eingrenzen einer Recherche

Sauerstoffaufblasverfahren, Elektrostahlverfahren. Stahlveredelung durch Legierung mit anderen Metallen

Internetrecherche bei der Stahlindustrie, Literaturrecherche im Fachbuch

Experimente in einer Weise protokollieren, die eine nachträgliche Reproduktion der Ergebnisse ermöglicht. (K3)

Einübung von Fachsprache und exakter Beobachtung und sprachlich richtiger Protokollführung

Austausch der Protokolle, in kooperativen Arbeitsformen Versuche und ihre Ergebnisse überprüfen

Beiträgen anderer bei Diskussionen über chemische Ideen und Sachverhalte konzentriert zuhören und bei eigenen Beiträgen sachlich Bezug auf deren Aussagen nehmen. (K8)

Kriterien für eine sachgerechte Diskussion über naturwissenschaftliche Sachverhalte

(Polemik vermeiden, kritisch und konstruktiv, Wertschätzung, Richtigkeit)

Gesprächsregeln aufgreifen

Bewertung

die Brennbarkeit von Stoffen bewerten und Sicherheitsregeln im Umgang mit brennbaren Stoffen und offenem Feuer begründen. (B1, B3)

Brandklassen, falsche Verhaltensweisen analysieren

Verhaltensregeln im Falle eines Brandes in der Schule, im Haushalt (brennendes Öl/Fett/Wachs) usw.

fossile und regenerative Brennstoffe unterscheiden und deren Nutzung unter den Aspekten Ökologie und Nachhaltigkeit beurteilen. (B2)

Vor- und Nachteile analysieren, alternative Möglichkeiten, Umweltbelastungen

Arbeit mit Buch und Internet

die Bedeutung des Metallre­cyclings im Zu­sammenhang mit Ressour­censchonung und Energie­einsparung darstellen und auf dieser Basis das eigene Konsum- und Entsor­gungsverhalten beurteilen. (B3)

Beschreibung des eigenen Verhaltens und der Einstellungen zum Recycling

Elektrostahlverfahren als Schrottverwertung, Aluminiumrecycling, sortenreine Trennung, Computer- und Handyrecycling als Rückgewinnung,

Widersprüche zwischen Ansprüchen und Handlungen

Fundorte und Wiederaufarbeitung, Gegebenenfalls Besuch des Recyclinghofes.

Bemerkungen, Hinweise, Tipps:

Feuer
http://de.wikipedia.org/wiki/Feuer

Explosion
http://de.wikipedia.org/wiki/Explosion

Kerze
http://de.wikipedia.org/wiki/Kerze

Naturgeschichte einer Kerze (Michael Faraday)
http://de.wikipedia.org/wiki/Naturgeschichte_einer_Kerze

Kindernetz – Element: Feuer
http://www.kindernetz.de/infonetz/tiereundnatur/elementfeuer/

Planet Wissen - Feuer
www.planet-wissen.de/natur_technik/feuer_und_braende/feuer/index.jsp

Planet Schule (SWR) – Am Anfang war das Feuer
www.planet-schule.de/warum_chemie/feuerloeschen/themenseiten/t_index/s1.html

Die Bedeutung von Feuer in der Evolution des Menschen
www.evolution-mensch.de/thema/feuer/bedeutung-feuer.php

Gute alte Steinzeit – Blumammu – Feuer
www.feuer-steinzeit.de/programm/feuer.php

Eigenschaften des Feuersteins
www.chemieunterricht.de/dc2/pyrit/flint_01.htm

DVD: „Am Anfang war das Feuer“
R. Müller u.a.: Feuer: Von der Steinzeit bis zum Brennglas, ISBN 978-3000130311, Androma Verlag Müller 2004

Einbeziehung der Feuerwehr und Jugendfeuerwehr im Ort.

Metalle
http://de.wikipedia.org/wiki/Metalle

Metallurgie
http://de.wikipedia.org/wiki/Metallurgie

Oxidation
http://de.wikipedia.org/wiki/Oxidation

Redoxreaktion
http://de.wikipedia.org/wiki/Redoxreaktion

Rost
http://de.wikipedia.org/wiki/Rost

Bronzezeit
http://de.wikipedia.org/wiki/Bronzezeit

Eisenzeit
http://de.wikipedia.org/wiki/Eisenzeit

Menschheitsgeschichte
http://de.wikipedia.org/wiki/Menschheitsgeschichte

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© 2020 Qualitäts- und UnterstützungsAgentur - Landesinstitut für Schule - Letzte Änderung: 14.06.2019