Digitalization and computational thinking in lower secondary science education using the example of paper chromatography

Abstract

Die Papierchromatographie ist ein einfaches und ungefährliches Experiment, das sich für die Unterstufe eignet. Neben der Vermittlung der fachlichen Inhalte ermöglicht die Papierchromatographie auch den Einsatz von Modellierung und Simulation, da sich die submikroskopischen Vorgänge so vereinfachen lassen, dass sie für Schülerinnen und Schüler am Anfang der Sekundarstufe nachvollziehbar sind. Hier wird über den Einsatz digitaler Methoden in Ergänzung zu der experimentellen Durchführung der Papierchromatographie in einem Wahlpflichtfach Naturwissenschaften in der Klassenstufe 6 berichtet. Im Anschluss an eine Reihe von Experimenten wurde die Chromatographie zunächst über ein Spiel und anschließend im Computer simuliert. Ein solches Simulationsprogramm erlaubt die Variation der Parameter, um das Modell zu erkunden sowie die Einführung des Teilchenmodells und der molekularen Wechselwirkung. Die Umsetzung in einer graphischen Programmierumgebung wie zum Beispiel Scratch erlaubt die Programmierung durch die Schülerinnen und Schüler in dieser Altersklasse. So können schon früh Modellierung und Simulation als wichtige Bestandteile des naturwissenschaftlichen Arbeitens eingeführt werden.