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Was Schüler aus einem Modellexperiment lernen, hängt davon ab, wie ähnlich die verwendeten Modellsubstanzen den Originalen sehen. Das berichtet ein Team um Prof. Dr. Katrin Sommer vom Bochumer Lehrstuhl für Didaktik der Chemie in Rubin, dem Wissenschaftsmagazin der Ruhr-Universität.

Eingebettet in ein Stationenlernen mit unterschiedlichen Versuchen ließen die Wissenschaftler 234 Schülerinnen und Schüler aus der siebten Klasse ein Modellexperiment zum Thema Staubexplosion durchführen. Anschließend erfassten sie, inwieweit die Schüler das Experiment mit dem realen Ereignis einer Mehlstaubexplosion in der Bremer Rolandmühle in Verbindung bringen konnten. Eine Gruppe führte das Experiment mit der Originalsubstanz Weizenmehl durch, eine zweite Gruppe mit ähnlich aussehendem Maismehl und die letzte Gruppe mit schwarzem Toner.

Abstrakteres Wissen erwerben

Den Bezug zwischen dem realen Kontext und dem Modellexperiment erkannten die Schüler umso besser, je ähnlicher die Modellsubstanz dem Original sah: 96,5 Prozent der Weizenmehl-Gruppe gelang der Bezug und 86 Prozent der Maismehl-Gruppe, aber nur 56 Prozent der Toner-Gruppe.

Die Daten des Bochumer Teams lassen jedoch vermuten, dass Kinder in der Toner-Gruppe ein allgemeineres Konzept von den Mechanismen einer Explosion erlangen könnten; dieser Idee wollen die Forscher nun weiter nachgehen. „Welche Substanz man für ein Modellexperiment einsetzen sollte – eine original-nahe oder original-ferne –, hängt also davon ab, was man den Kindern beibringen möchte“, sagt Doktorandin Christina Toschka.

Neue Apparatur für Staubexplosionen

Derzeit wird die Staubexplosion im Unterricht nur selten mit der Originalsubstanz Weizenmehl durchgeführt, weil der Versuch damit häufig nicht gelingt. Damit Lehrkräfte in Zukunft frei zwischen den verschiedenen Substanzen wählen können, haben Dr. Hennig Steff und Doktorand Thomas Philipp Schröder eine neue Apparatur für das Experiment entwickelt.

Mit ihr gelingt die Staubexplosion garantiert mit unterschiedlichen Pulvern und Zündquellen. In einem Workshop haben sie die Apparatur bereits mit rund hundert Lehrerinnen und Lehrern nachgebaut, sodass sie in NRW schon in der Praxis im Einsatz ist.