„Chemie mit Pepp“ nutzt digitale, interaktive Medien auf einer angepassten Lernumgebung (LMS), um den Lernerfolg durch Experimente im Chemieunterricht deutlich zu verbessern. Dazu werden die Schülerinnen und Schüler anhand eines geführten Pfades durch verschiedene digitale Formate in die Lage versetzt ihr Experiment so zu dokumentieren, dass das Erstellen des Protokolls selbst attraktiv ist und für einen nachhaltigen Lernerfolg sorgt.

Die im Chemieunterricht eingesetzten Experimente dienen der Veranschaulichung chemischer Zusammenhänge und Vorgänge, dem Aufbau eines Erfahrungsschatzes im Umgang mit Chemiekalien und Instrumenten und durch das am Ende anzufertigende Protokoll einer Übertragung des Erfahrenen in eine wissenschaftlich exakte und
formale Sprache sowie das Erkennen von Zusammenhängen zwischen den stofflich erfahrbaren Vorgängen und den entsprechenden auf Teilchenebene ablaufenden Prozessen. Um die Motivation zum Protokollschreiben zu erhöhen und das Interesse der Schülerinnen und Schüler auch nach dem Experiment, wenn es an die geistige Arbeit geht, aufrechtzuerhalten bietet „Chemie mit Pepp“ hinter grafisch zusammengefassten Themenbereichen wie Elektrochemie oder Oranische Chemie digitale Lernmedien als Begleitung zu den klassischen Schulexperimenten. Der Schwerpunkt liegt dabei auf dem Versuchsaufbau, den benötigten Materialien, den erwarteten Beobachtungen und der dazugehörigen Protokollierung der Versuche.

Die zentralen Medien sind daher ein eigens für den MintEC Chemie Cluster entwickelter Versuchseditor und ein
Protokolleditor.
Der Versuchseditor ermöglicht Versuche grafisch korrekt über eine Oberfläche zusammenzustellen. Dabei ziehen
die Nutzer*innen die passenden Elemente aus den strukturierten Materialreservoiren oder nutzen die schon auf
dem virtuellen Versuchstisch stehenden Instrumente zum Aufbau des Versuchs. Dadurch, dass der Versuch nicht
selbst auf Papier nachgezeichnet werden muss, sinkt die Schwelle ein ordentliches Versuchsprotokoll
anzufertigen, ohne dass das Lernen auf der Strecke bleibt.
Nach dem Erstellen des Versuchsaufbaus und dem Abgleich der eigenen Lösung mit der Musterlösung kann
nachgebessert werden, so dass der Versuchsaufbau korrekt ist. Anschließend wird der Versuchsaufbau real
nachgebaut. Der nächste Schritt enthält die Materialien Liste, die angibt, was alles zum Versuch gehört und ggf.
welche Chemikalien benutzt werden müssen. Außerdem bietet sie eine Schritt-für-Schritt Anleitung, um den
Versuch durchzuführen und z.T. Videos, die den Ablauf zeigen.
Anschließend muß der Ablauf des Versuchs, bzw. die Beobachtung dokumentiert werden. Dazu können die
Schüler*innen im Beobachtungseditor ihre Beobachtungen auf vielfältige Weise hinterlegen. Sie dürfen ihre
Beobachtung einfach sprachlich aufnehmen und hochladen oder durch Bilder / Fotos, die sie selbst aufnehmen
illustrieren oder durch Videos, die den Ablauf zeigen anreichern. Dazu kommt der klassische Text, der jetzt aber in
Verbindung mit den hochgeladenen Medien deutlich kürzer gehalten werden kann.
Auch die Beobachtungen können z.T. mit Mustervideos verglichen werden, um sicher zu gehen, dass der Versuch
gelungen ist.
Die fachliche Auswertung schließt den Versuch ab. Hier können ebenfalls über Editoren z.B. Reaktionsgleichungen
erstellt oder einfach Zusammenhänge beschrieben werden. Anhand von Musterlösungen wird hier durch die
Schüler*innen selbst geprüft, ob sie den Versuch korrekt interpretiert, bzw. die Zusammenhänge richtig
beschrieben haben.
Zum Schluss steht das Versuchsprotokoll als Download oder zum Ausdruck zur Verfügung. Die Schüler*innen
haben damit in ihrem Profil einen Nachweis über die erbrachte Leistung und in ihrer Mappe ein vorzeigbares
Versuchsergebnis.

Einsatz (Didaktisch-methodischer Einsatzzweck)

Das Versuchsprotokoll – Unbeliebt, aber elementar und jetzt attraktiv durch digitale Medien
Jeder kennt das Problem: das Experiment an sich macht in der Regel große Freude. Aber spätestens nach dem
Versuch kommt dann das, vor dem sich viele gerne drücken oder es wird einem einzelnen Mitglied einer
Arbeitsgruppe auferlegt. Dabei ist die systematische Auswertung das zentrale Element eines chemischen
Experiments. Es schult die Differenzierung zwischen Beobachtung und Auswertung, zwischen der Stoff- bzw.
phänomenologischen und der Teilchenebene. Die Schüler*innen lernen, sich präzise und formal
auszudrücken, genau hinzuschauen, Beobachtungen in einen wissenschaftlichen Kontext zu setzen und diese
anhand ihres bereits erworbenen Wissens in größere und weitergehende Prinzipien der Chemie einzuordnen und
anzuwenden. Warum fehlt es manchen Schüler*innen (und sicher auch der einen oder anderen
Lehrkraft) an Einsicht in die Notwendigkeit dieses (theoretischen) Teils eines Experiments?
Die Antwort ist zunächst einfach: es ist eine geistige Arbeit, die mehr von Lernenden fordert,
als „nur“ eine Folge von Anweisungen abzuarbeiten, die Lehrende auf einem Arbeitsblatt aufgestellt haben.
Ist das Experiment dazu noch etwas spektakulärer, haben auch Chemiemuffel oft Freude am praktischen Arbeiten.
Die Freude erlahmt dann aber, wenn der Stift in die Hand genommen werden muss und stirbt oft völlig, sobald es
an die Reaktionsgleichung geht. Genau an dieser Stelle setzt die vom Chemie Cluster des Vereins Mint EC
zusammen mit der Evonik und Creos entwickelte Lernumgebung zur Erstellung eines Versuchsprotokolls an. Der
Sinn eines handgeschriebenen Versuchsprotokolls wird dabei nicht angetastet. Der Wert einer konventionell zu
Papier gebrachten Auswertung wird nicht in Frage gestellt.
Jedoch bietet eine digitale Variante der Versuchsdurchführung, hier zunächst im Bereich der Elektrochemie und
der Organischen Chemie, einige unbestreitbare Vorteile:
• Mit einem einfach und intuitiv zu bedienenden Editor können z.B. Versuchsaufbauten zu Galvanischen
Zellen oder Reaktionsmechanismen und Reaktionsgleichungen selber erstellt werden.
• Die Lernenden können ihre Ergebnisse in der Lernumgebung anhand der passenden Medien mit
Musterlösungen überprüfen lassen.
• Es steht eine Materialliste zur Verfügung, die gleichzeitig dabei hilft, sich im Vorratsschrank eines
Chemiesaals bestens auszukennen. Denn die Vielzahl der vorhandenen Materialien bringt die
Protokollierung des Versuchsaufbaus näher an die Realität. Wie im realen Versuch müssen die Materialien
zusammengestellt werden und aus den vorhandenen Materialien müssen die richtigen ausgesucht
werden. Der digitale Nachbau bringt daher einen zusätzlichen Lernerfolg, der sich spätestens beim
Vergleich mit der Musterlösung einstellt.
• Zur Vorbereitung und zur Auswertung finden sich die fachlichen Grundlagen übersichtlich dargestellt.
• Fehler lassen sich selbstständig über das Feedback erkennen und korrigieren.
• Es lassen sich Fotos der Ergebnisse eines Versuches in das Protokoll einarbeiten.
• Videos und professionelle Animationen helfen, sich in die Vorgänge auf der Teilchenebene besser
einzudenken.
• Ein Glossar zu den jeweiligen Versuchen hilft schnell und unkompliziert bei Verständnisproblemen.
• Die Lernenden können den gesamten Prozess selbstständig kontrollieren.
Die Erstellung eines Protokolls mithilfe dieser Lernumgebung und den zu den Themen strukturiert angeordneten
Lernmedien, kann man bequem auf einem Tablet oder einem Smartphone nutzen. Das kommt auch der aktuellen
Lebenswelt der Lernenden entgegen, ohne ihnen jedoch das selbstständige Denken abzunehmen. Das Wissen
muss nach wie vor erarbeitet werden. Die Plattform mit ihren Lernmedien soll helfen, wissenschaftliche Vorgänge
zeitgemäß digital darzustellen, die Scheu vor der Auswertung zu nehmen und zudem auch ein vorzeigbares
Ergebnis zu präsentieren. Erfolg ist bekanntermaßen die größte Motivation und Belohnung am Ende eines
Schultages.
Dieses Projekt trägt so dazu bei, der dringend notwendigen Digitalisierung der Schulen im Land wichtige
Elemente hinzuzufügen. Digitalisierung soll sich nicht nur in Recherche und Keynotes erschöpfen, sondern
soll in Form konkreter Instrumente auch zur aktiven Erarbeitung wissenschaftlicher Erkenntnisse beitragen. Das
Experiment, das man mit allen Sinnen durchführt, kann und soll durch die digitale Begleitung keinesfalls ersetzt
werden. Wir verstehen das Projekt als Ergänzung, mit der Lehrende dem Chemieunterricht, der von Lernenden
immer noch oft als schwierig und unbeliebt angesehen wird, ein modernes Gesicht geben können.