Auf dem Weg zum Periodensystem der Elemente (PSE)

Fachlicher Fokus

Der erste Block „Auf dem Weg zum Periodensystem der Elemente“ dient fungiert als fachlicher und gedanklicher „Opener“ für die gesamte Einheit.

Im Zentrum steht zunächst die Frage: Von welchem Wissensstand konnte Mendelejew überhaupt ausgehen?

Die Lernenden sollen erkennen, dass bereits vor der Entwicklung des Periodensystems zahlreiche Elemente, Stoffeigenschaften und Gemeinsamkeiten bekannt waren. Mendelejew entwickelte seine Idee also nicht „aus dem Nichts“, sondern auf Grundlage beobachtbarer Eigenschaften und bereits vorhandenen Wissens.

Parallel dazu eröffnet M1 zusätzlich eine gesellschaftlich-reflexive Perspektive auf Wissenschaftsgeschichte. Die Lernenden sollen wahrnehmen, dass wissenschaftliche Sichtbarkeit und Anerkennung historisch nicht ausschließlich von Leistung abhingen. Exemplarisch wird deutlich, dass Frauen häufig schlechtere Zugänge zu Bildung, Forschung und wissenschaftlicher Anerkennung hatten und teilweise bis heute haben.

Die Funktion von M1 als Anknüpfung an Bekanntes

Die Lernenden benötigen zunächst einen niedrigschwelligen Einstieg über bereits bekannte Stoffe, Elemente und Eigenschaften. Sie sollen erleben: Über chemische Stoffe weiß man bereits erstaunlich viel.

Wichtig ist dabei: Die Lernenden sollen nicht sofort ein Ordnungssystem entwickeln, sondern zunächst sammeln, was überhaupt schon bekannt ist und beobachtet werden kann.

An dieser Stelle wird nochmal die Erkenntnis offenbar: Man kann Elemente miteinander vergleichen. Deshalb schließen sich Aufgaben an, die Gemeinsamkeiten, Unterschiede und mögliche Ordnungskriterien sichtbar machen.

Das fachliche Lernprodukt von M1 besteht daher zunächst darin, dass die Lernenden benennen können:

• welche Eigenschaften bereits bekannt sind,
• und wonach man Elemente grundsätzlich sortieren könnte.

Zusätzlich öffnet M1 bewusst eine zweite Perspektive: Wissenschaft entsteht nicht losgelöst von gesellschaftlichen Bedingungen. 

Die Lernenden sollen exemplarisch reflektieren, dass Frauen in der Wissenschaftsgeschichte häufig zum Beispiel:

• schlechtere Bildungszugänge hatten,
• nicht studieren durften,
• weniger veröffentlichten konnten,
• oder für ihre Leistungen weniger Anerkennung erhielten.

Wichtig ist dabei: Diese Reflexion steht nicht isoliert neben dem Chemieunterricht, sondern erweitert das Bild davon, wie Wissenschaft entsteht und wer darin sichtbar wird.Das Material soll deshalb keine vollständige historische Analyse leisten, sondern einen ersten Reflexionsanlass schaffen.

Das Lernprodukt umfasst hier idealerweise, dass Lernende benennen können, welche strukturellen Hindernisse Frauen begegneten und dass wissenschaftliche Anerkennung historisch ungleich verteilt war.

Die Funktion von M2

Nachdem die Lernenden gesammelt haben, welche Informationen über Elemente bereits bekannt waren, benötigen sie nun den nächsten gedanklichen Schritt: Was machte Mendelejew daraus?

M2 verschiebt den Fokus deshalb von der Sammlung einzelner Eigenschaften hin zur eigentlichen Ausgangsidee des Periodensystems.

Die Lernenden sollen nun verstehen, dass Mendelejew bereits bekannte Eigenschaften nutzen konnte , um nach Ordnung und Mustern zu suchen.

Die Aufgaben und Materialien lenken daher darauf,

• bekannte Eigenschaften zusammenzuführen,
• Vergleichbarkeit sichtbar zu machen,
• und die Ausgangsfrage von Mendelejews Arbeit zu rekonstruieren.

Es gab also bereits genügend Wissen, um überhaupt nach einer Ordnung suchen zu können.

Das optimale Lernprodukt besteht aus zwei tragfähigen Erkenntnissen.

Zu M1 sollten die Lernenden mündlich erläutern können:

• welche Eigenschaften von Elementen bereits bekannt waren,
  wonach Elemente grundsätzlich verglichen oder sortiert werden könnten,
• und dass Frauen historisch häufig schlechtere Bedingungen für wissenschaftliche Arbeit hatten.

Zu M2 sollten die Lernenden erklären können:

• dass Mendelejew auf bereits bekanntem Wissen aufbaute,
• und dass seine zentrale Idee darin bestand, in den bekannten Eigenschaften der Elemente Muster und Ordnung zu erkennen.

Ein gelungenes Lernprodukt zeigt sich zum Beispiel darin, dass Lernende sinngemäß formulieren können:

„Mendelejew konnte bekannte Eigenschaften von Elementen vergleichen und daraus versuchen, eine Ordnung zu entwickeln.“

Die Materialien der drei Blöcke „Auf dem Weg zum Periodensystem der Elemente“, „Das Periodensystem der Elemente entsteht“ und „Das Periodensystem der Elemente füllt sich“ bilden gemeinsam die Einführung in das Periodensystem der Elemente.

Der erste Block eröffnet die Einheit, indem er den Ausgangspunkt von Mendelejews Denken rekonstruiert: Welche Informationen über Elemente und ihre Eigenschaften waren bereits bekannt und warum entstand überhaupt das Bedürfnis nach Ordnung? Die Lernenden erkennen dabei, dass Elemente anhand beobachtbarer Eigenschaften verglichen werden können und dass Mendelejews Leistung zunächst darin bestand, bekannte Informationen systematisch zusammenzuführen.

Darauf baut der zweite Block „Das Periodensystem der Elemente entsteht“ unmittelbar auf: Ausgehend von diesen bekannten Eigenschaften wird nun nachvollzogen, wie durch Vergleichen, Sortieren und das Erkennen wiederkehrender Muster schrittweise eine Ordnung der Elemente entsteht.

Der dritte Block „Das Periodensystem der Elemente füllt sich“ führt diese Entwicklung schließlich weiter, indem die entstehende Struktur des Periodensystems zunehmend vervollständigt wird und die Lernenden erkennen, dass hinter den periodischen Wiederholungen eine tiefere atomare Struktur liegen muss, die später über Atombau und Elektronenkonfiguration erklärt werden kann.