Unser Institut steht für eine facettenreiche chemiedidaktische Forschung. In Forschungsarbeiten und verschiedensten Projekten widmen wir uns dem Neudenken von Chemieunterricht unter Einsatz innovativer Methoden.

Forschungsschwerpunkte

Forschungsschwerpunkte.
Graphische Darstellung der Forschungsschwerpunkte des Institutes für Didaktik der Chemie der Universität Leipzig.

Entwicklung und Erprobung des Unterrichtskonzepts Chemie3

Das lerntheoretisch begründete Unterrichtskonzept Chemie3 basiert auf drei Grundprinzipien:

  • der Förderung eines grundlegenden chemischen Verständnisses,
  • der Förderung des selbstständigen, naturwissenschaftlichen Denkens und
  • dem Einbezug von Naturphänomenen, die chemisch erklärt werden.

Es gibt bereits ausgearbeitete und mit vielen Klassen erprobte Einheiten für die Stufen 7 bis 10 an sächsischen Gymnasien.

Entwicklung und Erprobung fächerübergreifender Konzepte zu Lehrplanthemen und zu innovativen Themen im Chemieunterricht

Im Mittelpunkt stehen hierbei lerntheoretisch begründete, modellbasierte und problemorientierte Experimentalkonzepte. In vielen von ihnen werden chemische Inhalte mit biologischen Aspekten verknüpft. Außerdem erhalten die Lernenden häufig einen Einblick in aktuelle chemische oder biochemische Forschung. Zu diesen Konzepten werden neue aussagefähige (Modell-)Experimente entwickelt und bestehende Experimente optimiert. Die einzelnen Einheiten zielen auf verschiedene Effekte ab, deren Erreichung überprüft wird.

Beispiele für Themen:

  • Kunststoffmüllreduzierung & Palmölproblematik mit dem Ziel der Förderung der Umwelthandlungskompetenz
  • Adipositasproblematik mit dem Ziel der Förderung bestimmter Aspekte der Gesundheitskompetenz

Untersuchungen zu einem chemischen Grundverständnis bei Chemielehramtsstudierenden und zu Maßnahmen für eine entsprechende Verbesserung

Vorstudien haben gezeigt, dass viele Studierende, die später bei ihren Schüler*innen ein vertieftes chemisches Verständnis erreichen sollen, selbst über typische Fehlvorstellungen verfügen bzw. Unsicherheiten bezüglich chemisch gültiger Vorstellungen aufweisen. Es handelt sich dabei häufig um ähnliche fehlerhafte Vorstellungen, die auch bei Schüler*innen nachgewiesen sind. Das Verständnis der Studierenden wird differenziert untersucht, und Maßnahmen für eine Verbesserung werden entwickelt und erprobt.

Entwicklung und Erprobung von Konzepten zur Förderung von Schüler*innen mit unterschiedlichen Voraussetzungen in Unterricht und Schülerlabor

Es werden z.B. Schülerlabortage und Unterrichtseinheiten entwickelt und erprobt, bei denen der Heterogenität der Schüler*innen auf verschiedene Weise Rechnung getragen wird. So soll eine weitgehend selbstständige Erarbeitung von Inhalten und Arbeitsweisen für alle Schüler*innen möglich werden.

Beispiele:

  • Erprobung eines inklusiven Unterrichtskonzepts zu Salzen mit Untersuchung des Einsatzes von Lernhilfen im Chemieunterricht der Oberschule
  • Entwicklung und Evaluation einer Chemie-AG für Fünft- und Sechstklässler zur Planung erster Experimente mit Lernhilfen
  • Entwicklung und Evaluation eines Konzepts zur selbstständigen Erarbeitung der quantitativen Analytik mit Hilfe von digitaler Messwerterfassung unter dem Einsatz von Lernhilfen

Publikationen (Auswahl)

  • Heimann, R., Venediger, B.: Chemie3 – Ein aktivierendes Unterrichtskonzept mit Bezug zur Natur. Band 4: Lernbereiche Neutralisation und Kalk. Schüling Verlag, Münster (2020)

  • Heimann, R., Venediger, B.: Chemie3 – Ein aktivierendes Unterrichtskonzept mit Bezug zur Natur. Band 3: Lernbereiche Salze und Säuren. Schüling Verlag, Münster (2019)

  • Heimann, R., Venediger, B.: Chemie3 – Ein aktivierendes Unterrichtskonzept mit Bezug zur Natur. Band 2: Lernbereiche Wasser und Metalle. Schüling Verlag, Münster (2019)

  • Heimann, R., Venediger, B.: Chemie3 – Ein aktivierendes Unterrichtskonzept mit Bezug zur Natur. Band 1: Lernbereiche Luft und Chemische Reaktion. Schüling Verlag, Münster (2018)

  • Schwarz, P., Heimann, R.: Wie kann man kognitive Grundfertigkeiten im Chemieunterricht fördern? Erprobte Materialien für die Sekundarstufe I. Schüling, Münster (2014)

  • Harsch, G., Heimann, R., Benmokhtar, S., Wagner. A.: Das START-Konzept im Anfangsunterricht. Aulis Verlag, Hallbergmoos (2014)

  • Heimann, R., Eckert, T., Geyer, I.: Stationenlernen als Methode zur Förderung des selbstständigen Denkens. Konkrete Beispiele für den Chemieunterricht in der Sekundarstufe I. Schüling, Münster (2012)

  • Heimann, R., Scholz, J., Werner, M.: Erprobte experimentelle Denkaufgaben für eine Arbeitsgemeinschaft “Chemisches Experimentieren” in den Klassenstufen 6 und 7. Schüling, Münster (2009)

  • Harsch, G. und Heimann, R.: Didaktik der Organischen Chemie nach dem PIN-Konzept. Vom Ordnen der Phänomene zum vernetzten Denken. Vieweg, Braunschweig und Wiesbaden (1998)

  • Rößler, T., Alia-Matysik, A., Heimann, R.: Einblick in die Erforschung von Alzheimer – Eine fächerübergreifende Unterrichtseinheit. Chemkon 27/1, 13-21 (2020)

  • Rößler, T., Heimann, R.: Aluminium-Ionen in unserem Alltag – Wie gefährlich sind sie eigentlich? Chemkon 27/3, 121-128 (2020)

  • Müller, S.C., Heimann, R.: Palmöl – „Allroundtalent“ und grüner Schrecken: Ein fächerübergreifendes Konzept zur vielschichtigen Betrachtung der Palmölproblematik. Chemkon 27/5, 224-231 (2020)

  • Rößler, T., Heimann, R.: Analytik von Säuren mit biologischem Bezug. MNU 72/1, 67-74 (2019)

  • Müller, S.C., Heimann, R.: Kampf dem Kunststoffmüll – Experimente zum Abbau von Kunststoffen durch Insekten und Enzyme. Chemkon 26/2, 85-88 (2019)

  • Besser, L., Heimann, R.: Problemorientierter Chemieunterricht. Welche Wirkung hat er auf den Wissenserwerb von Lernenden mit unterschiedlichen Voraussetzungen? MNU  3/70, 194-200 (2017)

  • Heimann, R., Bierbach, S.: Flügelschnecke in Gefahr – Einführung des chemischen Gleichgewichts in der Sekundarstufe I an einem naturbezogenen Beispiel. PdN-Chemie in der Schule 66 (1), 29-34 (2017)

  • Schwarz, P., Heimann, R.: Trainieren von kognitiven Grundfertigkeiten im Chemieunterricht – eine Möglichkeit zur Förderung des naturwissenschaftlichen Denkens? Chemkon 23 (2), 79-85 (2016)

  • Schwarz, P., Heimann, R.: Wie kann man naturwissenschaftliches Denken im Chemieunterricht fördern? PdN-Chemie in der Schule 65 (1), 42-47 (2016)

  • Heimann, R., Olschewski, I.: Salze im Konzept Chemie3 – Verknüpfung ihrer chemischen Erarbeitung mit Bezügen zu Mensch und Natur. PdN-Chemie in der Schule 64 (7), 5-8 (2015)

  • Weidhase, S. Heimann, R.: Wie überprüft man Hypothesen? Förderung des naturwissenschaftlichen Denkens in Stufe 7. PdN-Chemie in der Schule 64 (6), 17-22 (2015)

  • Heimann, R., Liebner, F., Besser, L.: Einführung in den Ionenbegriff – Wie kann der graphikfähige Taschenrechner dazu beitragen? PdN-Chemie in der Schule 63 (5), 37-42 (2014)

  • Heimann, R.: Das Thema Wasser im Chemieanfangsunterricht. Von den Eigenschaften und der biologischen Bedeutung zur Struktur. PdN-Chemie in der Schule 63 (2), 5-9 (2014)

  • Heimann, R., Geyer, I.: Luft aus fächerübergreifender Perspektive – ein Experimentalkonzept für den Chemieanfangsunterricht. Praxis d. Naturwiss. – Chemie in der Schule 61 (8), 21-26 (2012)

  • Geyer, I., Heimann, R.: Pflanzenfarbstoffe – Erarbeitung eines Zusammenhangs zwischen ihren Eigenschaften und ihrer Lokalisation in den Zellen. MNU 63, 38-44 (2010)

  • Heimann, R., Schuckmann, K.: BSE – Ein Thema für den fächerübergreifenden Chemie- unterricht?! Chemkon 16, 175-181 (2009)

  • Heimann, R., Jung, S., Eckert, T.: Gärung – eine Lebensäußerung der Hefe? Ein Projekt zur zellfreien Gärung. Unterricht Chemie 19 (103), 38-43 (2008)

  • Heimann, R., Müller, K.: Vom Zucker zum Ethanol: Eine experimentgestützte Erarbeitung von Stoffwechselvorgängen bei der Gärung. Chemkon 14, 165-170 (2007)

  • Heimann, R., Harsch, G.: Die Chemische Reaktion im Chemieanfangsunterricht. Eine experimentelle Erarbeitung am Beispiel der Verbrennung. Chemkon 14, 75-83 (2007)

  • Heimann, R., Olschewski, I.: Was haben Elefantenohren und Aktivkohle gemeinsam? Entwicklung und Erprobung eines Unterrichtskonzepts zur Erarbeitung des naturwissenschaftlichen Grundprinzips der Oberflächenvergrößerung in Chemie und belebter Natur. in: Hallitzky, M., Hempel, C. (Hrsg.): Unterrichten als Gegenstand und Aufgabe in Forschung und Lehrerbildung. Beispiele aus der (fach)didaktischen Forschungspraxis, Bd. 8, Univ.-Verlag Leipzig, Leipzig (2017) 121-130

Entwickelte Konzepte (Auswahl)

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