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Ziele und Inhalte des Fachs Chemie

Die Chemie ist die Wissenschaft von den Stoffen, die uns umgeben; sie beschäftigt sich mit ihrem Aufbau, ihren Eigenschaften und damit, wie man Stoffe in andere umwandeln kann.

Schon die Alchemie im Mittelalter interessierte sich für diesen Umwandlungsaspekt und wollte mit Hilfe des „Steins der Weisen“ (arab. El Ixir) Gold aus weniger wertvollen Elementen herstellen. Als spirituelles Ziel wollten die Alchemisten auch Geist und Seele der Menschen vervollkommnen und läutern.

In diesem Sinne will auch die moderne Naturwissenschaft Chemie unser Verständnis vom Wesen und dem Aufbau der Natur voranbringen. Als Naturwissenschaftler stellen Chemiker Aussagen bzw. Hypothesen auf, die von jedermann nachgeprüft und damit als richtig bestätigt oder als falsch entlarvt werden können. Eine zentrale Methode zur Erstellung und Überprüfung solcher Aussagen ist dabei die Durchführung von chemischen Experimenten. Die Chemie brachte auf diese Weise schon immer neue zivilisatorische Errungenschaften hervor. Das fing etwa beim Brotbacken und dem Bierbrauen an, führte uns zur Herstellung von Eisen und Stahl (z.B. für Brücken, Hochhäuser, Panzer und Raumstationen) oder Kunststoffen und Medikamenten und mündete schließlich in modernen Halbleitern (für Computerchips, Solarzellen oder berührungsempfindliche Touchscreens). 

Chemie wird am naturwissenschaftlich-technologischen Gymnasium (NTG) in der 8. bis 10. Jahrgangsstufe mit jeweils drei Wochenstunden gelehrt und ist dort auch Schulaufgabenfach. Im sprachlichen Zweig beginnt Chemie dagegen erst in der 9. Jahrgangsstufe und ist zweistündig (ohne Schulaufgaben). In der 11. und 12. Jahrgangsstufe werden Chemiekurse angeboten, die sowohl von Naturwissenschaftlern als auch von (guten) Sprachlern besucht werden können.

Typische Lehrinhalte der Chemie am NTG sind z.B.

8. Klasse: Stoffe und Stoffgemische, Chemische Reaktionen, Atombau, Salze

9. Klasse: Rechnen in der Chemie, Moleküle und Stoffeigenschaften, Säuren und Basen, Redoxreaktionen

10. Klasse: Organische Chemie (einfache und sauerstoffhaltige Kohlenwasserstoffe, Biomoleküle)

11. Klasse: Aromaten, Farbstoffe, Kunststoffe, Biomoleküle (Fette und Tenside, Kohlenhydrate, Proteine), Enzymkatalyse

12. Klasse: Gleichgewichtsreaktionen, Säure-Base-Reaktionen (Protolysegleichgewichte), Redoxgleichgewichte

Im Schulleben spielt die Chemie eine wichtige Rolle bei den Themen „Umweltbildung“, „soziales Lernen“ bzw. Teamarbeit und „Werteerziehung“. Chemische Fragestellungen ergeben sich für Schüler ebenso bei den Wettbewerben „Experimente antworten“ (www.experimente-antworten.bayern.de) oder „Jugend forscht“( www.jugend-forscht.de) , an denen Schüler selbständig und eigenverantwortlich teilnehmen können.

Regelmäßig veranstaltet der Fachbereich Chemie auch Darbietungen mit chemischen Kabinettstückchen („Chemie-Shows“), z.B. bei den Informationsveranstaltungen für zukünftige Fünftklässler oder an Schulfesten.

Die Fachschaft Chemie

Die BCP´ler sind dem „genetischen Fingerabdruck“ auf der Spur

 

Im Schuljahr 2014/15 wurde zum ersten Mal in der Q11 das Profilfach „Biologisch-chemisches Praktikum“ (BCP) unter Leitung von StR Martin Wolf am Friedrich-Rückert-Gymnasium angeboten. Dieses Praktikum bot naturwissenschaftlich interessierten Schülern die Möglichkeit, sich handlungsorientiert und vertieft mit Denk- und Arbeitsweisen der Biologie und der Chemie - nach individueller Interessenslage – auseinander zu setzen. „Praktikum“ - Der Name war Programm! Auch in den halbjährlich stattfindenden Klausuren stand das Experimentieren für die 9 Schülerinnen und Schüler im absoluten Mittelpunkt. Denn: Naturwissenschaften dürfen nicht nur gelernt, sondern müssen auch erlebt werden.

Die Jugendlichen setzten sich im Bereich der Chemie mit der Isolierung, der Identifizierung, der quantitativen Bestimmung und der Synthese von Stoffen auseinander und erfassten dabei die Bedeutung exakten und sicherheitsgerechten Arbeitens. Im Bereich der Biologie machten sich die Lernenden mit grundlegenden mikroskopischen Arbeitstechniken sowie den damit erschließbaren biologischen Strukturen vertraut und führten ökologische und physiologische Untersuchungen durch. ...ein Vorgeschmack für ein mögliches, späteres Studium an einer Uni oder FH.

Im ersten Halbjahr (11-1) wurden Arbeitsmethoden vertieft bzw. neu erlernt, um sich dann im 2. Halbjahr einem eigenen, selbst gewählten Forschungsthema zu stellen. So wurden in 11-2 folgende Inhalte untersucht:

  • Erprobung einer Möglichkeit zur Herstellung von Biodiesel aus Algen aus dem Schulteich
  • Ist Orangensaft gleich Orangensaft? – eine biologisch-chemische Untersuchung der Inhaltsstoffe
  • Herstellung eines selbstgebrauten Bieres
  • Herstellung eines Fliederduftes
  • Gewinnung von Methangas durch eine selbstgebaute Biogasanlage
  • Herstellung von Mangoseife
  • Extraktion von Pflanzenfarbstoffen und die Auftragung auf Textilien
  • Haarstyling unter biologisch-chemischen Aspekten
  • Sportbiologie: Untersuchung physiologischer Messdaten von Kurzstreckenläufern

Am 17. März 2015 bot sich die besondere Gelegenheit, an einem ganztägigen Projekttag im Demonstrationslabor Bio-/Gentechnik am Lehrstuhls Didaktik der Biologie der Universität Bayreuth teilzunehmen, um selbständig experimentell zentrale Fragestellungen und molekularbiologische Arbeitstechniken der Bio- und Gentechnik kennen zu lernen.

Unter Betreuung und routinierter Anleitung von AD Dr. Franz-Josef Scharfenberg und einigen Lehramtsstudenten konnten in Kleingruppen Untersuchungen durchgeführt werden. Nach einer Einweisung in die Räumlichkeiten und Gerätschaften des Gentechniklabors wurde in einer Einführungspräsentation die Hintergründe des genetischen Fingerabdrucks erläutert, wobei klar wurde, dass die Ermittlung des genetischen Fingerabdrucks eines aufwändigen Verfahrens bedarf. Daher dauerte das Praktikum von 9:00 bis 16:00 Uhr.

... es ging los! Ausgerüstet mit teuren Pipetten, Schutzbrillen, Schutzhandschuhen, weißen Kitteln, vibrierenden Zentrifugen und diversen anderen Hilfsmitteln konnten die Schüler selbständig mithilfe von Versuchsanleitungen aus menschlichen Schleimhautzellen das Erbgut isolieren, mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und einem Mikrosatellitensystem die DNA-Proben vervielfältigen und durch Agarose-Gelelektrophorese die einzelnen Erbgutproben auftrennen. Zum Schluss wurden die verschiedene Bandenmuster der DNA unter UV Licht sichtbar gemacht und auf einer Leinwand verglichen.

Obwohl das Seminar insgesamt von 6:30 Uhr bis 19:00 Uhr unterwegs war und es ein sehr anstrengender, arbeitsreicher Tag war, hat sich diese Exkursion gelohnt. Die Laborarbeit hat absolut Spaß gemacht und man konnte sich wie ein Kriminalist fühlen. In der Mittagspause sah man sich noch auf den Campus und in weiteren (chaotischen) Laboren der Uni Bayreuth an und konnte in der Mensa ein bisschen Studentenluft schnuppern J.

M. Wolf