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Die Zeitreise der Atommodelle

Die Zeitreise der Atommodelle

Ein WebQuest zu Atommodellen für den Chemieunterricht in der Mittelstufe

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Einleitung

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Wie jeder weiß, ist in den letzten Jahren eine Zeitmaschine entwickelt worden, die es möglich macht, in die Vergangenheit zu reisen. Das Verfahren bringt noch beträchtliche Risiken und immense Kosten mit sich. Deshalb sind bis jetzt nur sehr wenige von der Weltgemeinschaft ausgesuchte Missionen in die Vergangenheit geschickt worden. Jetzt endlich sind die Naturwissenschaften dran! Eine weltweite Kommission hat sich nach langer Diskussion dafür entschieden, eine Mission nach Griechenland ins Jahr 450 vor Christus zu schicken. Und zwar in den Ort Abdera zu zwei Herren namens Leukipp und Demokrit.
Sie sind nach unserem Wissen die ersten Menschen, die die Existenz von Atomen, kleinsten Teilchen aus denen die Materie besteht, vorhergesagt haben.

bildspektrum

Die Mission soll ihnen vorstellen, was in den 2500 Jahren nach ihren Gedanken alles über das Atom gedacht und erforscht worden ist. Sicherlich werden sie überrascht, vielleicht sogar schockiert sein. Aber vielleicht bringen sie sogar neue Impulse für unsere heutige Vorstellung vom Atom. Jetzt geht es darum, auszuwählen, wer die Mitglieder dieser Mission sein werden. Es werden ausschließlich Experten für Atommodelle in die engere Auswahl genommen und zwischen Ihnen wird ein Wettbewerb stattfinden, in dem sie ihr spezielles Atommodell auf verständliche Art vorstellen müssen. Nur die besten Experten werden die Reise in die Vergangenheit antreten.

Der Wettbewerb beginnt in wenigen Wochen. Alle Bewerber haben bis dahin Zeit, sich intensiv mit ihrem Atommodell zu beschäftigen und an ihrer Präsentation zu arbeiten.

Die Bewerber für diese Mission seid Ihr!!!
Viel Erfolg!

 

Aufgabe


Eure Aufgabe ist es, eine Präsentation über ein geschichtliches oder aktuelles Atommodell zu erarbeiten und zu präsentieren. Ihr müsst darin das Modell an sich erklären und in den dazugehörigen historischen und gesellschaftlichen Zusammenhang stellen. Dazu arbeitet ihr in Vierergruppen. Jede dieser Gruppen bearbeitet ein Atommodell.

Zur Auswahl stehen:

  • Leukipp und Demokrit von Abdera (460 vor Christus bis 371 vor Christus)
  • John Dalton (1766 - 1844)
  • Ernest Rutherford (1871 - 1937)
  • John J. Thomson (1856 - 1940)
  • Nils Bohr (1885 - 1962)
  • Marie Curie (1867 - 1934)
  • Das quantenmechanische Modell (1920 - 1940)
  • Die Atombombe

Jedem Atommodell soll eine Präsentation gewidmet sein. Jede Präsentation besteht aus einem gestalteten Titel (zum Beispiel einem Bild des Wissenschaftlers, seines Modells, einer Collage oder ähnlichem), zwei bis drei Folien zum Atommodell, ein bis zwei Folien mit einer Biographie des Wissenschaftlers und ein bis zwei Folien mit einer historischen Einordnung der Entdeckung.

Am Ende steht dann eine Zusammenfassung der Geschichte der Atommodelle.

Ablauf

Spezialisierung in der Gruppe

Nachdem jede Gruppe ein Atommodell ausgesucht hat, müsst ihr euch die Aufgaben aufteilen. In jeder Gruppe gibt es

  • zwei Chemiker, die das Atommodell verstehen und so aufarbeiten und darstellen müssen, dass die anderen es auch verstehen können.
  • einen Biographen, der das Leben und die Hintergründe der Person beleuchtet.
  • einen Historiker, der sich in der Zeit der Entdeckung nach allgemeinen historischen und anderen wissenschaftlichen Entwicklungen umsieht.

Informationen suchen

Wenn ihr euch aufgeteilt habt, kann es losgehen! Informationen findet ihr an vielen Stellen:

  • Im Abschnitt mit den Quellen
  • In eurem Chemiebuch und in anderen Schulchemiebüchern, die ausliegen und in denen ihr lesen könnt.
  • In Chemiebüchern und Lexika der Schulbibliothek.
  • In Chemiebüchern und Lexika der Stadtteilbücherei.
  • In anderen Büchern und Artikeln, die ausliegen.

Wie viel Zeit ihr womit verbringt, ist euch selbst überlassen. Es kommt auf das Ergebnis an! Wenn ihr in der Schulbücherei recherchieren wollt, meldet euch bitte ab.

Informationen verwalten

Ihr werdet viel zu viele Informationen finden. Bevor ihr euren Text schreibt, ist es wichtig, dass ihr alle gefundenen Texte und Bilder so sichert, dass ihr sie wieder findet. Internetseiten und Bilder könnt ihr zum Beispiel auf dem Rechner direkt speichern. 

Ganz wichtig: Schreibt euch zu JEDER Information auf, wo ihr sie herhabt. Das müsst ihr unbedingt im Literaturverzeichnis eures Posters angeben. Zu einer wissenschaftlichen Zusammenfassung -- und eure Präsentation soll so gut sein! -- gehört die Angabe der Quellen, aus denen man seine Informationen geschöpft hat. Bei Internetseiten ist das die Internetadresse der Seite und wenn möglich auch die Institution oder Person, die diese Seite geschrieben hat. Bei Büchern besteht die Quellenangabe aus dem Namen des Buches, dem Namen des Autors, dem Namen des Verlages, dem Jahr der Erscheinung des Buchs und der Seitenangabe. Wenn man auch nur einen einzigen Satz irgendwoher komplett abschreibt, ohne das zu vermerken, begeht man damit Diebstahl am Eigentümer der Quelle und man begeht einen Betrugsversuch zur Erschleichung einer ungerechtfertigten Note. Als Konsequenz werden solche Arbeiten mit der Note 6 (ungenügend) bewertet!

Informationen aussuchen

Ihr müsst aussuchen, welche Texte verständlich sind und sie sortieren. Wahrscheinlich müsst ihr den Text in weiten Teilen selber neu schreiben. Der Text muss insbesondere für eure KlassenkameradInnen verständlich sein! Direktes Zitieren ist lediglich erlaubt, wenn man eine Definition oder einen Lehrsatz wiedergibt!

Sucht intensiv nach guten Bildern oder macht selber welche. Ein Atommodell ist eine knifflige Sache, ein gutes Bild sagt da oft mehr als tausend Worte. Auch zu einer Biographie gehört mindestens ein Bild des Wissenschaftlers.

Achtet noch nicht so sehr auf die Gestaltung, sondern konzentriert euch erst mal auf den Inhalt. Wenn der Inhalt ok ist, könnt ihr zum nächsten Punkt übergehen.

Die Präsentation gestalten

Das ist das letzte, was ihr macht. Wenn der Text eigentlich komplett steht und ihr noch Zeit habt, könnt ihr euch überlegen, ob und wie ihr die Präsentation für den Leser ansprechend gestaltet. Dabei gilt das Prinzip: Weniger ist mehr! Tausend verschiedene Schriften und Farben haben in einem schwierigem Text nichts zu suchen, das verwirrt nur und erschwert das Verständnis.

Die Konferenz vorbereiten

Wenn alle Präsentationen fertig sind, kommen alle zu einer Konferenz zusammen, auf der alle Gruppen ihre Präsentation vorstellen und zu den Fragen der anderen Stellung nehmen müssen. Am Ende der Konferenz wird dann die Expertengruppe gewählt, die die Ehre hat, die Zeitmaschine zu betreten!

Zeitplan

Dieser Zeitplan ist nur eine grobe Richtlinie. Selbstverständlich kann er sich im Laufe der Einheit ändern.

Stunde Inhalt
1 Einstieg in das WebQuest, Einteilung der Gruppen. Benutzung der Software und des Computers. Wie speichere und drucke ich Daten. Was ist eine Quellenangabe?
2-4 Informationssuche und -auswahl. Wenn es Schwierigkeiten gibt, genügend Material zu finden oder es zu verstehen, dringend beim Lehrer melden!
5-6 Die Präsentation gestalten. Keine Informationen mehr im Internet oder sonstwoher suchen, sondern mit dem arbeiten, was man hat! Ist der Text zu lang? Kann man das alles mit weniger und klareren Worten sagen?
6 Abgabe der Präsentation
7-8 Abschlusskonferenz! Alle Gruppen präsentieren ihren Vortrag. Wahl des besten Vortrags.
8 Abschlussbesprechung. Was war gut, was hat nicht gefallen? Was sollte man anders machen?

Quellen

Es gibt sehr viele Stellen im Internet, an denen ihr Informationen zu Atommodellen finden könnt. Oft sind englische Artikel wesentlich besser und umfangreicher als deutsche. Ihr solltet also die Arbeit investieren und auch fremdsprachige Artikel lesen!

Neben den angegeben Quellen könnt ihr immer nach Stichwörtern in den Suchmaschinen des WWW suchen. Die umfangreichste Suchmaschine ist momentan http://www.google.de.

Natürlich sind die meisten Seiten im Internet nicht für Schüler geschrieben. Ihr werdet Seiten finden, die sehr kompliziert sind und von Wissenschaftlern für Wissenschaftler geschrieben sind. Diese sind am schwierigsten zu verstehen. Andere Seiten von Wissenschaftlern für Erwachsene könnt ihr bestimmt gut verstehen und benutzen. Schließlich gibt es aber auch eine Vielzahl an Seiten, die für Schülerinnen geschrieben sind und für euch gut zu verstehen sein sollten.

Einige Atommodelle sind so kompliziert, dass in der Schule vereinfachte Modelle verwendet werden. Insbesondere die solltet ihr euch natürlich genau anschauen und verwenden. Schaut also in die Schulbücher und zusätzlich bereitgestellten Quellen.

Hier folgt erst einmal eine Liste mit allgemeinen Links zu Atommodellen, wo alle Gruppen mal vorbeischauen sollten:

http://www.u-helmich.de/che/0809/03-atombau/index.html
http://www.u-helmich.de/che/EF/atom/index.html
http://de.wikipedia.org/wiki/Atom

http://de.wikipedia.org/wiki/Atommodell
http://www.quantenwelt.de/atomphysik/modelle
http://www.chemheritage.org/explore/matter-time.html

demokritDemokrit und Leukipp


Zu Demokrit gehört viel geschichtliche und sogar auch ein wenig philosophische Suche. Zum eigentlichen Atommodell müsst ihr keine zwei Seiten füllen. Ihr könnt euch alle mehr auf die historische und philosophische Suche nach dem Atommodell machen.
Versucht herauszubekommen, worüber sich die Philosophen in dieser Zeit Gedanken gemacht haben und wie da die Idee von Atomen hineinpasst. Schaut insbesondere auch in den ausliegenden Büchern nach!

http://www.quantenwelt.de/atomphysik/modelle/demokrit.html
http://de.wikipedia.org/wiki/Demokrit
http://www.chemheritage.org/discover/online-resources/chemistry-in-history/themes/atomic-and-nuclear-structure/index.aspx
http://wikipedia.org/wiki/Atomism

daltonJohn Dalton


Zu Dalton findet man viel Material, besonders auch in Schulbüchern. Schaut auch bei den Einstiegslinks nach, bereits dort steht viel über Dalton geschrieben.

http://www.quantenwelt.de/atomphysik/modelle/dalton.html
http://www.chemheritage.org/discover/online-resources/chemistry-in-history/themes/the-path-to-the-periodic-table/dalton.aspx

thomsonJoseph John Thomson


Thomsons Atommodell war sehr wichtig, wird aber oft sehr kurz abgehandelt. Beschäftigt euch deshalb auch mit seiner wichtigsten Entdeckung: dem Elektron.

http://www.u-helmich.de/che/0809/03-atombau/index.html
http://www.quantenwelt.de/atomphysik/modelle/thomson.html
http://www.chemheritage.org/explore/matter-thomson.html
http://www.aip.org/history/electron/

rutherfordErnest Rutherford


Das Atommodell von Rutherford ist für uns sehr wichtig. Ihr solltet insbesondere seinen Streuversuch nachvollziehen und verstehen und ihn auch in eurem Kapitel beschreiben. Ihr könnt über den Versuch und das Modell viel in Schulbüchern finden. Nehmt Kontakt auf zur Gruppe, die Marie Curie bearbeitet, sie können euch hoffentlich erklären, was es mit den Alpha-Strahlen auf sich hat, die im Streuversuch verwendet werden.

http://www.u-helmich.de/che/0809/03-atombau/index.html
http://www.tomchemie.de/rutherford.htm
http://www.rutherford.org.nz/
http://www.quantenwelt.de/atomphysik/modelle/rutherford.html

bohrNiels Bohr


Das Atommodell von Bohr ist ungeheuer wichtig für den Chemieunterricht, wir verwenden es sehr oft. Ihr werdet im WWW viele Materialien mit viel Mathematik und Formeln finden. Lasst euch davon nicht abschrecken. Es gehörte zum immensen Erfolg des Modells, dass es endlich auch Berechnungen zuließ.

Diese Formeln und Berechnungen müsst ihr nicht verstehen und erklären können!

Fangt am besten mit Schulbüchern und einfachen Artikeln an geht dann soweit, wie ihr das Modell verstehen könnt. Es wäre toll, wenn ihr die Herleitung des Modells über die Ionisierungsenergien beschreiben könntet.

http://www.u-helmich.de/che/0809/03-atombau/index.html
http://www.zum.de/Faecher/Materialien/beck/chemkurs/cs11.htm
http://www.quantenwelt.de/atomphysik/modelle/bohr.html

curieMarie Curie


Madame Curie hat eigentlich kein eigenes Atommodell erfunden. Sie hat sich aber intensiv mit der Struktur des Atoms, besonders des Atomkerns beschäftigt und an der Radioaktivität geforscht. Ihr sollt also den Aufbau des Atomkerns und das Phänomen der Radioaktivität beschreiben. Dazu gibt es auch viel Material außerhalb des Internets.

http://www.zum.de/Faecher/Materialien/beck/chemkurs/cs11.htm?cs11-5.htm
http://www.aip.org/history/curie/
http://www.ltam.lu/chimie/radstra.html
http://www.accessexcellence.org/AE/AEC/CC/historical_background.html

schroedingerQuantenmechanik


Die Wellenmechanik und die Quantenmechanik sind von mehreren Personen erfunden worden, deshalb steht hier kein einzelner Name. Der wichtigste Name ist wohl Erwin Schrödinger, aber auch nach Werner Heisenberg und nicht zuletzt Albert Einstein könnt ihr bei der Suche nach Informationen zur Wellenmechanik treffen.

Die Quantenmechanik ist mathematisch so kompliziert, dass selbst AbiturientInnen sie kaum verstehen können. Ihr braucht euch auch deshalb mit den Formeln nicht zu beschäftigen, auch wenn sie euch bei der Suche im Internet oft begegnen werden. Nutzt die Informationen aus dem Internet eher für die Biographien und den historischen Zusammenhang.

In der Schule wird ein vereinfachtes Modell der Quantenmechanik verwendet, das Kugelwolkenmodell. Sucht also im Internet und vor allem auch in den Schulbüchern nach diesem Modell und erklärt es, so gut ihr könnt.

http://www.zbp.univie.ac.at/schrodinger/uebersicht.htm
http://de.wikipedia.org/wiki/Kugelwolkenmodell
http://www.quantenwelt.de/atomphysik/modelle/orbital.html

oppenheimerDie Atombombe


Der Bau der ersten Atombombe ist eine sehr spannende Geschichte die mitten in den Wirren des zweiten Weltkriegs stattfand. Ihr solltet euch besonders um folgende Themen kümmern:

  • Den Wettlauf zwischen Deutschen und Amerikanern beim Bau der Atombombe.
  • Den Aufbau des Atomkerns und natrlicher Radioaktivität.
  • Was sind angereichertes Uran und Plutonium?
  • Wie funktioniert in groben Zügen eine Atombombe?
  • Was waren die Auswirkungen der beiden abgeworfenen Atombomben?
  • Welche Länder haben haben wann probiert, die Atombombe zu bauen?
  • Was ist das Manhatten-Project?
  • Wer sind Robert Oppenheimer, Werner Heisenberg und Albert Einstein und was haben sie mit der Atombombe zu tun?
  • Welche Bedeutung hatte die Atombombe für den zweiten Weltkrieg?

Diese Fragen sollt ihr nicht einzeln beantworten, aber die Antworten auf diese Fragen sollten in eurem Text vorkommen!

Wenn ihr euch mit dem Atomkern und Radioaktivität beschäftigt, solltet ihr auch die Links der Gruppe ber Marie Curie anschauen und euch bei der Gruppe informieren.

http://www.m-ww.de/enzyklopaedie/strahlenmedizin/atombombe.html
http://www.safog.com/home/atombombe.html
http://www.einsteingalerie.de/bio/atom.html
http://www.aip.org/history/einstein/nuclear1.htm
http://www.aip.org/history/heisenberg/p11.htm

Bewertung

Die Bewertung eurer Arbeit soll so transparent wie möglich sein. Deshalb findet ihr hier eine Tabelle, nach der eure Arbeit am Ende bewertet werden wird. So habt ihr die Möglichkeit, selber zu sehen, was wichtig ist und was von euch erwartet wird.

Aufgabe perfekt
5 Punkte
gut
3-4 Punkte
noch ok
1-2 Punkte
inakzeptabel
0 Punkte
mögliche Punkte
Mitarbeit und Kooperation War immer bei der Sache; hat sehr selbständig gearbeitet; hat andere motiviert und ihnen geholfen; hat eigene Ideen eingebracht War konzentriert; hat sich meistens mit dem Thema beschäftigt und mit anderen kooperiert War öfters mal abgelenkt oder hat sich mit anderen Dingen beschäftigt oder die Arbeit in der Gruppe nie von sich aus vorangebracht. Hat oft gestört, unselbständig gearbeitet oder sich mit anderen Dingen beschäftigt. Keine Zusammenarbeit mit der Gruppe 5
Benutzung der Medien Hat außer den angegeben Quellen im Internet und der bereitgestellten Literatur selbständig nach zusätzlichen Informationen gesucht und sie in das Projekt eingebracht. Hat sich an alle Regeln der Internetnutzung gehalten. Hat anderen bei der Materialsuche geholfen. Hat alle angegebenen Quellen im Internet und alle bereitgestellte Literatur benutzt. Hat sich an die Regeln der Internetnutzung gehalten. Hat die meisten der angegebenen Quellen benutzt. Hat selten nach sachfremden Themen gesurft. Hat nur wenige der angegebenen Quellen benutzt oder sich im Internet mit anderen Dingen beschäftigt. 5
Ausarbeitung der Präsentation Die Ausarbeitung ist vorbildhaft. Es macht Spaß die Seiten zu lesen und zu betrachten. Inhaltlich ist sie fehlerfrei und sinnvoll aufgebaut. Die Bilder und Grafiken ergänzen den Text an den richtigen Stellen. Alle Quellen sind richtig angegeben Die Ausarbeitung ist gut verständlich, gut strukturiert und inhaltlich richtig. Sie ist ansprechend gestaltet und enthält Fotos und Zeichnungen, die den Text sinnvoll ergänzen. Alle Quellen sind angegeben. Die Ausarbeitung ist ok, hat aber Defizite in Struktur, Verständlichkeit oder Inhalt ODER Die Zeichnungen und Fotos sind spärlich ODER Es fehlen Quellenangaben Die Ausarbeitung ist unverständlich, unstrukturiert oder fehlerhaft. Es sind keine oder wenige Quellenangaben zu finden. 5
Summe         15

Aus den erhaltenen Punkten ergibt sich folgende Gesamtnote für das Projekt:

Punkte 15-13 12-10 9-7 6-4 3-1 0
Note 1 2 3 4 5 6

Ergebnis

Wenn die Präsentationen fertig sind, kommen alle zu einer Konferenz zusammen. Solche Konferenzen gibt es wirklich, sie sind Standard auf internationalen wissenschaftlichen Konferenzen. Man schaut sich die verschiedenen Präsentationen an, studiert sie in Ruhe und kann bei einem der Autoren Nachfragen stellen. Die beste Präsentation wird gewählt und die beste Gruppe kann sich auf die sagenhafte Reise in das Jahr 400 vor Christus machen!

Impressum

WebQuests basieren auf einer Idee von Bernie Dodge der San Diego State University (http://webquest.sdsu.edu/).
Mehr deutschsprachige WebQuests finden sich unter http://www.webquest-forum.de.
Wenn jemand Fragen oder Anregungen zum WebQuest hat oder es sogar benutzt hat, würde ich mich über ein Nachricht freuen: bussstation(AT)gmx(DOT)de

Vielen Dank an Ms. Dianna Kennen von der Naples High School, dass sie mir erlaubt hat, ihre Zeitreise-Idee zu übernehmen. Ihr WebQuest findet sich unter http://www.geocities.com/dlkennen/webquest.

Vielen Dank auch an Ms. Valerie Springborn von der Pekin Community High School, dass sie einverstanden war, mir ihre Ideen aus ihrem "The Evolution of the Atom" -- WebQuest zu überlassen. Es fand sich früher unter: http://www.pekinhigh.net/webquest/springborn/index.htm

Schließlich geht mein Dank an die Klassen 10b und 10c des Schuljahres 2003/04 der Liebigschule in Frankfurt am Main, mit denen ich das WebQuest zum ersten mal ausprobiert habe und die mir wertvolle Tipps geben konnten!
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Termine

27 Sep 2017 08:00 - 17:00
Fachtagung Mathematik (HKM)
27 Sep 2017 14:00 - 17:00
Gesamtkonferenz+Wahl der Schulkonferenzmitglieder
29 Sep 2017 08:00 - 17:00
Philadelphia-Austausch
29 Sep 2017 13:30
Lehrer/innenausflug
02 Okt 2017
E-Phasefahrt nach Berlin
02 Okt 2017 08:00 - 15:00
Fototermin für Sek. 1 und 2
03 Okt 2017
Tag der Deutschen Einheit (unterrichtsfrei)
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