In der Unterrichtseinheit geht es um die Entwicklung von Modellvorstellungen im Hinblick auf den Aufbau der Stoffe. Dabei werden ausgehend vom Teilchenmodell bis zum Schalenmodell verschiedene Schülerversuche und Arbeitsblätter zum Einsatz kommen. Als Untersuchungsgerät werden die Lernenden ein Elektroskop bauen. Das Elektroskop ist ein Gerät, mit dessen Hilfe die Folgen der elektrischen Kräfte, die wiederum selbst nicht erkennbar sind, sichtbar gemacht werden können. Das Elektroskop wurde in einer sehr einfachen Form erstmals um 1600 vom englischen Arzt und Physiker William Gilbert entwickelt.

Es sollte darauf geachtet werden, dass die Begriffe Elektrizität und elektrische Ladungen nicht synonym verwendet werden. Elektrizität ist eine Eigenschaft von Stoffen, die aufgrund der Anziehung zwischen positiven und negativen (Elektronen) Ladungsträgern entsteht. Von Strom spricht man, wenn die Elektronen auf leitenden Körpern ließen.

Die Unterrichtsreihe stellt eine Verbindung zwischen dem naturwissenschaftlichen Erkenntnisweg und dem historisch-genetischen Unterrichtsverfahren dar. Die Lernenden können ausgehend von Beobachtungen Schlussfolgerungen ziehen, die zur Entwicklung von Modellen zum Teilchenaufbau führen. Außerdem werden sie aufgrund von experimentellen Beobachtungen erkennen, dass mit bestimmten Modellen nicht alles erklärt werden kann und diese modiiziert werden müssen. Die weitgehende Orientierung an der historischen Entwicklung ermöglicht den Lernenden nachzuvollziehen, wie naturwissenschaftliches Wissen entsteht und zur Veränderung von grundlegenden naturwissenschaftlichen Vorstellungen führt.

Insofern lernen die Schüler auf der Metaebene einiges über das Grundkonzept „Nature of Science“ (NOS) – „Natur der Naturwissenschaften“. Hierzu zählen die sieben Kerndimensionen: Herkunft, Entwicklung, Sicherheit, Kreativität, Zweck, Einfachheit und Rechtfertigung des naturwissenschaftlichen Wissens.

Niveau: Sek. I

Dauer: 12 Unterrichtsstunden (Minimalplan: 6 Unterrichtsstunden)

Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler können

• Gesetzmäßigkeiten vermuten, Hypothesen bilden, Schlussfolgerungen ableiten
• Experimente, Erkenntnisse und Fakten in angemessener Fachsprache präsentieren
• fachliche Bezüge vernetzen
• ausgehend von experimentellen Beobachtungen Modelle entwickeln und verändern
• sich kritisch mit Modellen auseinandersetzen

Der Beitrag enthält Materialien für:

• Offene Unterrichtsformen
• Schülerversuche
• Partner- und Gruppenarbeit

Hinweise zum fachübergreifenden Unterricht

Die Fachinhalte können eng mit der Physik abgestimmt werden, da es teilweise zu Überschneidungen im Bereich der Atommodelle kommt. Hier könnte eine intensive Zusammenarbeit zwischen den Fachlehrern lohnenswert sein.