KOPEx zum Thema Charakterisierung organischer Stoffe

Kompetenzorientierung im 

naturwissenschaftlichen Unterricht 

Mag. Weberndorfer Ulrike

INHALTSVERZEICHNIS 

DESKRIPTOREN FÜR ALLGEMEINE NATURWISSENSCHAFTLICHE KOMPETENZEN................................................ 3 

DIE KOPEX – METHODE .......................................................................................................................................... 4 

Grundkompetenzen ....................................................................................................................................... 4 

KOPEx zum Thema Chemische Bindungen und die Leitfähigkeit von Lösungen (Lehrer/innenversion)........ 5 

KOPEx zum Thema Chemische Bindungen und die Leitfähigkeit von Lösungen (Schüler/innenversion) ..... 7 

Weitere mögliche Problemstellungen............................................................................................................ 8 

KOPEx zum Thema Charakterisierung organischer Stoffe (Lehrer/innenversion)....................................... 9 

KOPEx zum Thema Charakterisierung organischer Stoffe (Schüler/innenversion) ................................... 11 

Weitere mögliche Problemstellungen.......................................................................................................... 12 

DIE KLEX – METHODE ........................................................................................................................................... 15 

KLEx zum Thema Chemische Bindungen und die Leitfähigkeit von Lösungen ............................................. 16 

KLEx zum Thema Charakterisierung organischer Stoffe .............................................................................. 17 

Aufgabenblatt: Experimentelle Unterscheidung von anorganischen und organischen Stoffen................................ 18 

Ergänzungsblatt (Ideensammlung): Experimentelle Unterscheidung von anorganischen und organischen Stoffen 19 

LESEKOMPETENZ FÜR NATURWISSENSCHAFTLICHE TEXTE ................................................................................ 20 

Definition von Leseverstehen....................................................................................................................... 20 

Definition von Lesekompetenz..................................................................................................................... 21 

Aufbau von Lesekompetenz......................................................................................................................... 22 

Lesearten .................................................................................................................................................................. 22 

Lesestrategien .......................................................................................................................................................... 23 

LITERATUR ............................................................................................................................................................ 25 

Mag. Weberndorfer Ulrike 2

Deskriptoren für allgemeine naturwissenschaftliche Kompetenzen 

Aus 

Naturwissenschaftliche 

Bildungsstandards 

Berufsbildende Höhere Schulen 

(bmukk) 

Das Kompetenzmodell 

Bereich A: Beobachten und erfassen 

A.1 Ich kann Vorgänge und Erscheinungsformen der Natur beobachten und naturwissenschaftliche 

Zusammenhänge erfassen. 

A.2 Ich kann Vorgänge und Erscheinungsformen in Natur und Umwelt systematisch 

Basiskonzepten oder Prinzipien zuordnen und in der entsprechenden Fachsprache 

beschreiben. 

A.3 Ich kann Vorgänge und Erscheinungsformen der Natur mit Hilfe von Formeln, Größen 

und Einheiten beschreiben. 

A.4 Ich kann Vorgänge und Erscheinungsformen der Natur mit Hilfe von einfachen 

Gesetzmäßigkeiten beschreiben, darstellen und erläutern. 

A.5 Ich kann die Bedeutung naturwissenschaftlicher Vorgänge für Wirtschaft, Technik und 

Umwelt erfassen und verstehen. 

Bereich B: Untersuchen und bearbeiten 

B.1 Ich kann aus unterschiedlichen Medien fachspezifische Informationen beschaffen. 

B.2 Ich kann naturwissenschaftliche Fragestellungen analysieren und Untersuchungsfragen 

stellen. 

B.3 Ich kann mögliche Untersuchungsmethoden nennen, Lösungsansätze formulieren und 

mögliche Untersuchungsergebnisse vorab abschätzen. 

B.4 Ich kann einfache naturwissenschaftliche Untersuchungen planen, typische 

naturwissenschaftliche Arbeitsmethoden anwenden und entsprechende Ergebnisse 

erhalten. 

B.5 Ich kann gewonnene Ergebnisse interpretieren und dokumentieren. 

Bereich C: Bewerten und anwenden 

C.1 Ich kann gewonnene Ergebnisse der Naturwissenschaften mit gültigen 

wissenschaftlichen sowie aktuellen kulturell-gesellschaftlichen Kriterien bewerten. 

C.2 Ich kann die Verlässlichkeit einer Aussage hinterfragen und Gültigkeitsgrenzen von 

naturwissenschaftlichen Aussagen und Prognosen erkennen. 

C.3 Ich kann die Konsequenzen von naturwissenschaftlichen Aussagen abschätzen und 

Schlussfolgerungen daraus ziehen. 

C.4 Ich kann die förderliche Anwendung von naturwissenschaftlichen Erkenntnissen und 

Prognosen für mich sowie für die Gesellschaft (Wirtschaft, Umwelt und Technik) 

erkennen und diese beschreiben. 

C.5 Ich kann naturwissenschaftliche Inhalte präsentieren sowie persönliche Standpunkte 

darlegen und begründen. 


Die KOPEx – Methode 

(Dr. Haim) 

Grundkompetenzen 

Kompetent durch Experimente? 

2 Wege für unterschiedliche Problemstellungen 

Kompetenzzuwachs 

Gedankliche 

Problemstellung 

Kompetenzweg 1 

Erwerb von 


Basisexperiment 

(real oder virtuell) 

Lehrer/in oder Schüler/in 

Experimentelle 

Problemstellung 

Kompetenzweg 2 

• Fachwissen: Bestätigen, überprüfen oder neu dazu gewinnen 

• Experimentelle Fertigkeit: Titrieren, extrahieren, Leitfähigkeit messen, organisieren des 

Ablaufs, Protokoll führen,… 

• Abstraktionsfähigkeit: Übertragen auf Teilchenebene, Hypothesen bilden 

• Interpretationsfähigkeit: Was beeinflusst die Messwerte? Wie hängen sie 

zusammen? Welche Gesetzmäßigkeiten liegen zugrunde? 

• Bewertungsfähigkeit: Ergebnisse mit eigenen Wertehaltungen verknüpfen 

• Kommunikationsfähigkeit: Schüler/innen teilen ihre Ergebnisse mit 

• Teamfähigkeit: Kooperation, Konfliktfähigkeit, soziales Handeln 


KOPEx zum Thema 

Chemische Bindungen und die Leitfähigkeit von Lösungen 

(Lehrer/innenversion) 

Basisexperimente: 

pH-Wert bestimmen, Stromkreis aufbauen, Leitfähigkeit messen; 

Grundkompetenzen: 

Fachwissen: Ionenbindung, Atombindung, Metallbindung, Leitfähigkeit. 

Experimentelle Fertigkeiten: Leitfähigkeitsmessung von Lösungen 

Abstraktionsfähigkeit: Übertrageung des Vorgangs der Stromleitung (für Leiter 1. und 2. Klasse) auf 

Teilchenebene. 

Interpretationsfähigkeit: Was beeinflusst die Messwerte? 

Aufgabenstellung: Die Schüler/innen sollen aufgrund der Leitfähigkeit einer unbekannten Lösung 

herausfinden, ob es sich um eine Salz- oder Zuckerlösung handelt! 

Materialien: 4,5V Flachbatterie, Glühlämpchen 3,8V, 3 Experimentierkabel mit Krokodilklemmen, 

2 große Nägel, NaCl-Lösung + etwas Phenolphtalein, Saccharoselösung 

Allgemeine Vorgehensweise: 

Einteilung der Schüler/innen in Gruppen zu je 3-5 Personen. 

Jede Gruppe erhält eine unbekannte Lösung (Salz- oder Zuckerlösung) und folgenden Arbeitsauftrag: 

Baue mit den erhaltenen Materialien eine Anordnung zur Überprüfung, ob es sich um eine Salz- 

oder Zuckerlösung handelt! 

Achtung: Kosten verboten – ein krebserregendes Abführmitel könnte enthalten sein! 

Informationen zu den Ergebissen: 

Nach ca. 10 bis 15 Minuten gelingt es den Gruppen einen entsprechenden Versuchsaufbau zu finden, sodass im 

Falle der Salzlösung das Lämpchen leuchtet. 

Chemische Prozess in der Salzlösung: 

+ Pol (Anode): 2 Cl - � Cl2 + 2 e - Oxidation 

- Pol (Kathode): 2 e - + 2 H2O + (2 Na + ) � H2 + 2 OH - + (2 Na + ) Reduktion 

Gesamtgleichung: 2 NaCl + H2O �� Cl2 + H2 + 2 NaOH 

Anmerkungen zur Interpretation: 

Die in einer Salzlösung vorliegenden Na + und Cl - Ionen (Ionenbindung!) werden vom entgegengestzt geladenen 

Pol (Nagel) angezogen – die wandernden Ionen schließen den Stromkreis. 

Im Falle einer Zuckerlösung (Saccharose C12H22O11) liegen keine Ionen vor (Atombindung) – kein Stromfluss ist 

möglich. 

Folgende Beobachtungen sind interessant: 

- Bei Annäherung der Nägel in der Salzlösung intensiviert sich die Leuchtstärke. 

- Die entstehende NaOH am negativen Pol (Kathode) in der Salzlösung zeigt sich durch rosa 

Schlieren aufgrund der Anwesenheit von Phenolphtalein. 

- Am positiven Pol (Anode) bildet sich Chlorgas. 

- Metalle (Eisennägel) verändern sich durch Stromfluss nicht (Leiter 1. Klasse) 


Weitere Hintergrundinformationen 

Die elektrische Leitfähigkeit gibt Auskunft über die in einer Flüssigkeit enthaltenen gelösten, dissoziierten 

Stoffe. Sie ist abhängig von der Konzentration, dem Dissoziationsgrad, sowie von der Temperatur und der 

Wanderungsgeschwindigkeit. 

Die Einheit für den elektrischen Leitwert ist Siemens (S). Sie wird ausgedrückt durch den reziproken Wert des 

−1 

elektrischen Widerstandes (S = Ω ) 

Die Einheit für die elektrische Leitfähigkeit ist µ S / cm . Sie wird bezogen auf einen Wasserwürfel von 1cm bei 

25°C. 

Metalle sind Leiter 1. Klasse. Ihre Leitfähigkeit beruht auf den frei beweglichen Elektronen und sinkt mit 

steigender Temperatur. 

Leiter 2. Klasse sind sogenannte Ionen – Leiter. Die Leitfähigkeit entsteht durch Dissoziation der Bindung im 

Wasser. Frei bewegliche Ionen sind die Voraussetzung für die Stromleitung. 

Anwendungsbereiche: 

Die Messung der Leitfähigkeit eignet sich als Methode zur Bestimmung der Wasserqualität zum Beispiel von 

Oberflächengewässern oder Grundwässern. Es kann festgestellt werden, ob eine Mischung mit 

Niederschlagwasser (Streusalz!) oder Abwasser statt gefunden hat. 

In Küstennähe kann durch Leitfähigkeitsmessung erkannt werden, in welchem Umfang Meerwasser in das 

Grundwasser eingedrungen ist. 

Oft wir die Leitfähigkeitsmessung auch zur Kontrolle von Wasserentsalzungsanlagen benutzt. 

Auch bei Bodenuntersuchungen kann durch die Leitfähigkeit auf den Anteil löslicher Salze und damit auf die 

Nutzbarkeit geschlossen werden. 

Ungefähre Richtwerte zur Leitfähigkeit: 

Flüsse /Bäche 1000 S / cm 

Meerwasser 50 000 µ S / cm 

Leitungswasser 500 µ S / cm 

Destilliertes Wasser 1 µ S / cm 

Für Österreich liegt der Richtwert für Trinkwasser > 300 µ S / cm , für die EU >400 µ S / cm . 

Maximal sind für Trinkwasser 2000 µ S / cm bei 25°C erlaubt. 

[http://www.wassernet.at/article/articleview/20117/1/5727|Lebenministerium.at – Elektrische Leitfähigkeit] 

Zuordnung zur 

Handlungskompetenz 

A 

„Beobachten & Erfassen“ 

B 

„Untersuchen & 

Bearbeiten“ 

C 

„Bewerten & 

Anwenden“ 

µ 


Schüler/in lernt ein Phänomen aus Natur durch ein Laborexperiment: 

- zu erfassen 

- wissenschaftlich zu beschreiben (Fachsprache, Formelsprache) 

- wissenschaftlichen Konzepten bzw. Prinzipien zuzuordnen und zu erläutern. 

Schüler/in lernt mittels fachspezifischer Methoden: 

- Untersuchungsfragen (Forscherfrage) zu stellen 

- Vorgänge bzw. Experimente zu planen 

- Stoffe zu untersuchen 

- Hypothesen aufzustellen 

- Stoffe oder Vorgänge zu untersuchen, zu analysieren und zu prüfen 

- Experimente wissenschaftlich zu beschreiben und zu protokollieren 

- Ergebnisse zu interpretieren. 

Schüler/in lernt die Ergebnisse 

- bezüglich Konsequenzen auf ihn/sie persönlich und die Umwelt 

zu bewerten 

- und mit anderen darüber zu kommunizieren. 




(Schüler/innenversion) 

Aufgabenstellung: Finde aufgrund der Leitfähigkeit heraus, ob es sich bei der unbekannten Lösung um ein 

Salz- oder Zuckerlösung handelt! 

Materialien: 4,5V Flachbatterie, Glühlämpchen 3,8V, 3 Experimentierkabel mit Krokodilklemmen, 

2 große Nägel, NaCl-Lösung + etwas Phenolphtalein oder Saccharoselösung 

Sicherheitshinweis: Kosten verboten – ein krebserregendes Abführmitel könnte enthalten sein! 

Hinweise: 

Kochsalz ist ein anorganischer Stoff, der von einer Ionenbindung aufgebaut ist. In wässriger Lösung 

spaltet sich das NaCl in Na + und Cl - - Ionen. 

Bei Kristallzucker (Saccharose C12 H22 O11) handelt es sich um einen organischen Stoff, es liegen 

Atombindungen vor. 

Vorgehensweise: 

1. Finde zuerst (ohne Testlösung !) heraus, wie das Lämpchen zum Leuchten gebracht werden kann. 

(Wie muss das Lämpchen angeschlossen werden? Sind Lämpchen und/oder Kabel eventuell defekt?) 

2. Versuche nun mit Hilfe der Nägel einen Stromkreis über die unbekannte Lösung zu bauen. Dürfen sich 

die Nägel berühren, wenn du Aufschluss über die Lösung bekommen möchtest? 

3. Beobachte eventuell auftretende Erscheinungen an den Elektroden (Nägeln). 

Ergebisse: 

Art der Lösung Beobachtung 

Formulierung von Fragen, die zu diesem Experiment einfallen! 

Selbsteinschätzung bezüglich der zu erreichenden Ziele: 

Nachdem Du das Experiment durchgeführt hast, solltest Du nun einige Fertigkeiten und Grundkompetenzen 

besitzen. Wie würdest Du Dich nun einschätzen, müsstest du das Experiment wiederholen: 

Aufbau eines Stromkreises 

Beobachtungen beschreiben 

Beobachtungen interpretieren 

Reaktionsgleichung aufstellen 

Kann ich 

gar nicht 

Kann ich 

zum Teil 

Kann ich 

gut 

Kann ich 

bestens 


Weitere mögliche Problemstellungen 

Identifizierung besonderer Wasserproben 

Materialien: Leitfähigkeitsmessgerät, 

destilliertes Wasser, Leitungswasser, Mineralwasser 

Experimentelle Problemstellung 

Identifiziere die einzelnen Wasserproben. 

Kompetenzen Handlungs-kompetenz 

Problem erfassen 

Messung durchführen 

Ergebnis interpretieren 

und dokumentieren 

Hinweis auf ungefähre Richtwerte 

(Werte können sehr unterschiedlich sein und sind temperaturabhängig): 

Leitfähigkeit von destilliertem Wasser: ~ 1 S / cm 

Leitfähigkeit von Leitungswasser: ~ 500 µ S / cm 

Leitfähigkeit von Mineralwasser: ~ 1200 S / cm 

µ 

Erweiterungsmöglichkeit bei Fachwissen über Diffusion und Osmose 

Beurteilung von destilliertem Wasser für die Eignung als Trinkwasser 

µ 

Gedankliche Problemstellung Kompetenzen Handlungskompetenz 

Problem analysieren 

B 

„Destilliertes Wasser ist gesund, weil es besonders Aussage hinterfragen 

C 

sauber ist.“ Würdest du dem zustimmen? Erkenntnis beschreiben C 

Schlussfolgerung ziehen C 

Problemorientiertes Nachdenken führt zur richtigen Schlussfolgerung: 

Destilliertes Wasser ist ungesund. Der häufige Genuss kann zur Magenblutung führen. 

Mag. Weberndorfer Ulrike 8 

A 

B 

B 

B


Charakterisierung organischer Stoffe 

(Lehrer/innenversion) 

Basisexperimente: Durchführung von Fällungs- und Oxidationsreaktionen 

Grundkompetenzen: 

Fachwissen: Typische Eigenschaften organische und anorganischer Stoffe, Verbrennung = Oxidation, 

Nachweisreaktion von CO2 

Experimentelle Fertigkeit: Herstellung von Lösungen, Umgang mit Gasen, die schwerer sind als Luft 

Abstraktionsfähigkeit: Hypothesenbildung aufgrund sichtbarerer Versuchsergebnisse (Schwärzung, 

Kondenswasserbildung) 

Kommunikationsfähigkeit: Bessprechung und Bewertung von Vermutungen 

Aufgabenstellung: Die Schüler/innen müssen herausfinden, warum brennende organische 

Stoffe zum Beschlagen bzw. zur Schwärzung eines BG führen und eine klare 

Calciumhydroxidlösung trüben! 

Materialien: Kerze, Zündhölzer, Teile eines Kunststoffsackes, klare Ca(OH)2 Lösung, Kristallisierschale, BG klein 

Sicherheitshinweise: Lange Haare zusammenbinden, Unterlage für brennende Kunststofftropfen bereitstellen. 

Allgemeine Vorgehensweise: 

Eine brennende Kerze wird mittig am Boden einer mittelroßen Kristallisierschale mit Wachs 

festgeklebt. Nun füllt man soweit klare Ca(OH)2 Lösung in die Kristallisierschale ein, bis die 

Kerze ca. 60% in die Lösung eintaucht. 

Zunächst hält man ein kleines BG kurz über die brennende Kerze und beobachtet genau. 

Im Anschluss hält man es länger und tiefer über die Flamme. 

Zum Vergleich werden – mit Ausnahme des Ca(OH)2 Nachweises - die Flammen von brennendem Holz und 

brennendem Kunststoff wie beschrieben untersucht. 

Informationen zu den Ergebnissen: 

- BG beschlägt sich (Wasserdampf) 

- Durch Reduzierung der Luftzufuhr (BG!) vermehrte Schwärzung des BG 

- Im Fall der brennenden Kerze: Ca(OH)2 Lösung wird nach ca. 15min trüb 

Input Lehrer/in: Fragestellungen für den fragend entwickelnden Wissenstransfer 

- Woher stammen die H-Atome? Warum nicht aus der Luft? 

- Muss die Kerze brennen um in der kurzen Zeit etwas beobachten zu können? 

- Was könnte die Trübung sein? Welches Gas muss entstanden sein? 

- Warum sinkt das Gas in die Lösung? (Dichtevergleich: Kohlendioxid - Luft) 

- Kann Kohlenstoff auch anders sichtbar gemacht werden? 

Anmerkungen zur Interpretation: 

Jede Verbrennung ist eine Oxidation: H-Atome aus dem Paraffin (Holz, Kunststoff) werden zu H2O oxidiert. 

Die Verbrennung von organischem Material führt außerdem zur Entstehung von Kohlendioxid, welches zu 

Boden sinkt. 

[Dichte CO2 = 1,9767g/l, Dichte Luft = 1,293g/l (Normalbedingungen: 0°C, 1,013bar)] 

Nachweis von Kohlendioxid: Ca(OH)2 + CO2 --> CaCO3 (weißer NS) + H2O 

Kohlenstoff kann auch durch Russbildung, besonders bei O2 Mangel, sichtbar gemacht werden (unvollständige 

Verbrennung: sichtbar C, unsichtbar CO). 

� Organische Stoffe enthalten C- und H - Atome! 


Input Lehrer/in) 

Der besondere Aufbau der organischen Stoffe zieht auch besondere Eigenschaften dieser nach sich: 

• Geringe Hitzebeständigkeit und Zersetzung unter Verkohlung 

• CO2 – Entwicklung bei Verbrennung 

• Schlechte Stromleitfähigkeit 

• Schlechte Wärmeleitfähigkeit 

• Oft charakteristische Gerüche (Essig, Aceton,..) 

Kontextorientierter Hinweis: 

Die massive Verbrennung organischer Stoffe (Kohle, Erdöl, Erdgas,…) in Industrie und Alltag führt zur 

verstärkten Entstehung von Kohlendioxid und stellt damit eine wesentliche Ursache für den Treibhauseffekt 

dar. 

www.seilnacht.com 

Weitere Hintergrundinformationen 

[http://www.seilnacht.com/Lexikon/Treibh.htm|Treibhauseffekt und Klimaveränderungen] – Informationen 

zum Thema 

[http://www.seilnacht.com/power/pwtreibh.ppt|Powerpoint- Präsentationen] – Der anthropogene 

Treibhauseffekt 

Zuordnung zur 

Handlungskompetenz 

A 

„Beobachten & Erfassen“ 

B 

„Untersuchen & 

Bearbeiten“ 

C 

„Bewerten & Anwenden“ 


Schüler/in lernt ein Phänomen aus der Natur bzw. durch ein Laborexperiment: 

- zu erfassen 

- wissenschaftlich zu beschreiben (Fachsprache, Formelsprache) 

- wissenschaftlichen Konzepten bzw. Prinzipien zuzuordnen und zu erläutern. 

Schüler/in lernt mittels fachspezifischer Methoden: 

- Untersuchungsfragen (Forscherfrage) zu stellen 

- Hypothesen aufzustellen 

- Stoffe, Vorgänge zu untersuchen, zu analysieren und zu prüfen 

- Experimente wissenschaftlich zu beschreiben 

- Ergebnisse zu interpretieren. 

Schüler/in lernt die Ergebnisse 

- bezüglich Konsequenzen auf ihn/sie und die Umwelt zu bewerten 

- und mit anderen darüber zu kommunizieren. 




(Schüler/innenversion) 

Aufgabenstellung: 

Finde heraus, warum brennende organische Stoffe zum Beschlagen bzw. zur Schwärzung 

eines BG führen und eine klare Calciumhydroxidlösung trüben! 

Materialien: Kerze, Zündhölzer, Teile eines Kunststoffsackes, klare Ca(OH)2 - Lösung, 

Kristallisierschale, BG klein 

Sicherheitshinweise: Lange Haare zusammenbinden, Unterlage für brennende Kunststofftropfen bereitstellen! 


- brennende Kerze in Ca(OH)2 Lösung stellen � ca. 15 min warten 

- kleines BG kurz über brennende Flamme halten 

- Kleines BG etwas länger und tiefer über Flamme halten 

- Hinweise auf H- und C-Atome in Holz und Kunststoff durch BG über Flamme erhalten 

- Beobachtungen notieren 

Ergebisse: 

Interpretation: 

Material Beobachtung 

Kerzenwachs(Paraffin) 

Holz 

Kunststoff 

Formuliere 3 Fragen, die Dir zu diesem Experiment einfallen! 

Selbsteinschätzung bezüglich der zu erreichenden Ziele: 

Nachdem Du das Experiment durchgeführt hast, solltest du nun einige Fertigkeiten und Grundkompetenzen 

besitzen. Wie würdest Du Dich nun einschätzen, müsstest Du das Experiment wiederholen: 

Nenne zwei besonders wichtige Atome von organischen 

Stoffen 

Weise zwei besonders wichtige Atome von organischen 

Stoffen nach 

Interpretiere Beschlag und Schwärzung des BG 

Trübung der Calciumhydroxidlösung 

Interpretiere die Trübung der Calciumhydroxidlösung 

Kann ich 

nicht 

Kann ich 

nur zum Teil 

Kann ich 

gut 

Kann ich 

bestens 

Bedeutung im Alltag: 

Überlege nun unter zu Hilfenahme des erworbenen Wissens: Welche Auswirkung hat die Verbrennung von 

organischem Material (Holz, Kohle, Erdöl, Treibstoff, …) auf die Umwelt? 


Weitere mögliche Problemstellungen 

1. Verbrennung von organischen Stoffen 

Die massive Verbrennung organischer Stoffe (Kohle, Erdöl, Erdgas,…) in Industrie und Alltag führt zur 

verstärkten Entstehung von Kohlendioxid und stellt damit eine wesentliche Ursache für den Treibhauseffekt 

dar. 

www.seilnacht.com 

Gedankliche Problemstellungen Kompetenzen Handlungs - 

kompetenz 

Mache eigene Lösungsvorschläge zur Verbesserung der CO2 Bedeutung für Umwelt 

A 

Bilanz auf der Erde! 

Verstehen 

Lösungsansätze formulieren B 

Recherchiere im Internet zum Thema „Geo - Engineering“ Information beschaffen B 

Präsentiere zwei der gefundenen Vorschläge zur 

globalen CO2 - Reduktion unter Betonung der 

jeweiligen Vor- bzw. Nachteile. 

Variante: 

Wähle aus den gefundenen Vorschlägen zur CO2-Reduktion 

einen aus und verteidige ihn in einem Tribunal! 

Information zum Thema Geo – Engineering: 

CO2 Reduktion durch Geo – Engineering: 

Darunter versteht man den Eingriff des Menschen 

in das System Erde mit dem Ziel, die 

fortschreitende Erderwärmung zu reduzieren. 

Inhalte präsentieren 

Persönliche Standpunkte 

darlegen 


C 

C 

C

Stephen H. Salter (geb. 1938) – emeritierter Professor für Konstruktionstechnik an der Universität 

von Edinburgh 

Vorschlag zur CO2 Reduktion: Lichtreflektierende Wolken 

Ferngesteuerte, unbemannte und mit Windkraft angetriebene Schiffe steuern über die Ozeane und 

sprühen Salzwassertröpfchen (Süßwassertröpfchenwürden vollständig verdunsten) in die Luft. Die 

Tröpfchen dienen als Kristallisationskeime und sollen die existierenden Wolken über den Ozeanen so 

Hell als möglich machen. Dadurch wird das Reflektionsvermögen der Wolken erhöht, weniger 

Wärmestrahlung entsteht. 

Angetrieben werden die Schiffe durch den sog. Flettner Rotor (zurückgehend auf den deutschen Erfinder Anton 

Flettner). Es handelt sich dabei um einen senkrecht stehenden und rotierenden Zylinder, welcher elektrisch 

angetrieben wird. Ist dieser zugleich einer Windströmung ausgesetzt, entsteht eine Kraft quer zur Strömung 

(Magnus Effekt) - der Wirkungsgrad steigt deutlich. 

Die nötige elektrische Energie für den Antrieb und das Versprühen des Salzwassers liefert ein gewaltiger 

Unterwasserpropeller, der bei der Fahrt durchs Wasser in Rotation versetzt wird. 

Gefahr: - Klima kann stark verändert werden, Niederschlagsmengen können sich verändern. 

- Geo – Engineering kann die Bereitschaft zur Reduktion des CO2 Ausstoßes reduzieren 

US - Energieminister Steven Chu (geb. 1948) - Professor an der University of California, Berkeley, 

Physik – Nobelpreisträger 1997. 

Vorschlag zur CO2 Reduktion: Die Welt soll weiß werden 

Autos, Dächer, Straßen sollen mit weißer Farbe gestrichen werden, damit wesentlich mehr 

Sonnenlicht reflektiert wird. „Die Energie geht zurück in den Weltraum, statt in den Stein“, sagte Chu. 

Prof. Klaus Lackner, Professor of Geophysics, Earth and Environmental Engineering, 

Columbia University, New York, USA 

David Keith, University of Calgery (Kanada) 

Vorschlag zur CO2 Reduktion: Künstliche Bäume 

Die künstlichen Bäume von Prof. Lackner enthalten ein Harz, welches CO2 binden und auch 

wieder leicht abgeben kann. So ein künstlicher Baum kann 1000mal mehr CO2 aus der Luft filtern als 

ein natürlicher Baum, er müssten allerdings millionenfach aufgestellt werden. 

Pro eingefangener Tonne CO2 würde der Preis bei 1000 Dollar liegen. 

David Keith, University of Calgery (Kanada) 

Sein CO2 Fänger arbeitet mit NaOH und kann eine Tonne CO2 für 100 bis 250 Dollar ausfiltern. 

Das aus der Luft geholte CO2 müsste dann in konzentrierter Form in unterirdischen Hohlräumen dauerhaft 

gespeichert werden. 

Oliver Wingenter, Associate Professor - Atmospheric Chemistry, Biogeochemistry and Climate Change – 

Department of Chemistry, New Mexico Institute of Mining and Technology in Socorro 

Vorschlag zur CO2 Reduktion: Ozeandüngung 

Mit Hilfe von Eisensulfat als Düngemittel könnte versucht werden das Algenwachstum zu beschleunigen. Das 

von den Algen abgesonderte Dimethylsulfid dient als Kristallisationskeim für Wassertröpfchen und damit der 

Wolkenbildung. 

Durch die Photosynthese der Algen wird auch vermehrt CO2 gebunden, welches dann im Anschluss mit den 

abgestorbenen Algen auf den Meeresboden absinkt. 


Gefahr: - Eine zu hohe Konzentration an Phytoplankton, also Algen, birgt das Risiko der Eutrophierung. 

- Völlig unbekannte Nebenwirkungen 

- Mehr Phytoplankton � mehr Zooplankton � mehr Fische � Wale � sogar mehr CO2 könnte 

ausgeatmet werden 

Prof. Paul Crutzen (geb. 1933) niederländischer Meteorologe, von 1980 bis 

2000 Direktor am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz, 1995 Nobelpreis für Chemie. 

Astronom Roger Angel von der University of Arizona 

Vorschlag zur CO2 Reduktion: Stratosphärischer Sonnenschirm 

Paul Crutzen schlägt vor, eine Tonne Schwefelteilchen in 20km Höhe auszubringen um einen Teil des 

Sonnenlichtes ins All zurück zu streuen. Die Folgen seien vergleichbar mit einem Vulkanausbruch. 

Um messbare Erfolge zu haben, müssten Millionen Tonnen Schwefel ausgebracht werden. 

Anfallende Kosten: 30 Milliarden Dollar. 

Der Astronom Roger Angel von der University of Arizona schlägt vor Milliarden transparente 

Kunststoffscheiben von 60cm Durchmesser ins All zu schießen um Sonnenlicht abzulenken. 

Diese sollen am sogenannten Lagrange Punkt 1, 1,5 Millionen km von der Erde entfernt positioniert werden. 

Der Lagrange Punkt 1 ist jener Punkt zwischen Sonne und Erde, wo sich die Anziehungskräfte von Sonne und 

Erde gegenseitig aufheben. 

2. Strom- und Wärmeleitfähigkeit anorganischer und organischer Stoff 

Gedankliche Problemstellungen Kompetenzen Handlungskompetenz 

a) Nenne Beispiele aus dem Alltag, wo die schlechte 

Wärme- bzw. Stromleitfähigkeit der organischen 

Stoffe ausgenützt wird. 

b) Entwickle in diesem Zusammenhang eigene Ideen für 

den Alltag! 

Förderliche Anwendung 

erkennen und beschreiben 


C

Die KLEx – Methode 

(Dr. Haim) 

Kompetent durch Experimente? 


KLEx zum Thema 


Verifizierung einer Trinkwasserverschmutzung durch Streusalz 

Gedankliche Problemstellungen Kompetenzen Handlungskompetenz 

Meldung aus den Nachrichten: 

Zusammenhänge erfassen A 

Die winterliche Streusalzausbringung könnte zu einer 

Lösungsansätze formulieren 

Trinkwasserverschmutzung geführt haben. 

Durch welche Methoden lässt sich diese Meldung bestätigen 

oder dementieren? 

B 

Kreatives, lösungsorientiertes Nachdenken könnte auf folgende Methoden führen: 

Ergänzungsblatt, Ideensammlung: 

Probe 

- kosten 

- verdunsten lassen und Rückstand prüfen 

- Leitfähigkeit messen 

- Siedepunkt bestimmen 

(Siedepunktserhöhung) 

- Gefrierpunkt bestimmen 

(Gefrierpunktserniedrigung) 

- Dichtemessung - nur bei hohem NaCl Gehalt 

(Meerwasser mit einem Salzgehalt von 35g/l 

hat eine Dichte von 1,023g/ml, 

1l wiegt also 1,023kg) 

- Cl - Nachweis mit AgCl 

- Korrosivität im Langzeitversuch testen 


KLEx zum Thema 


Experimentelle Unterscheidung von anorganischen und organischen Stoffen 

Einteilung der Schüler/innen in Gruppen bis zu 5 Mitgliedern. 

Materialien: Kupferstück, Gummistücke, Trinkhalme, Kartonstücke, Eisennagel,… 

Bunsenbrenner, Ca(OH)2, kleines BG, Batterie 4.5 V, 3 Experimentierkabel mit Klemme, Glühlämpchen 3,8V, 

Thermometer 

Experimentelle Problemstellungen Kompetenzen Handlungs - 

kompetenz 

Finde möglichst viele geeignete Wege zur Unterscheidung Kreatives, 

dieser organischen und anorganischen Stoffe und notiere sie im lösungsorientiertes 

A,B,C 

Aufgabenblatt! 

Experimentieren 

Präsentiere vor der Klasse den zur Entscheidungsfindung Inhalt präsentieren, 

C 

eingeschlagen Lösungsweg! 

Standpunkt darlegen 


Aufgabenblatt: Experimentelle Unterscheidung von anorganischen und organischen Stoffen 

Familiennamen der Gruppenmitglieder: 

Kurzbeschreibung der Lösungsvarianten 

1. 

2. 

3. 

4. 

5. 

6. 

Warum ist dieser Unterscheidungsweg erfolgreich? 


Ergänzungsblatt (Ideensammlung): Experimentelle Unterscheidung von anorganischen und organischen Stoffen 

Kurzbeschreibung möglicher Lösungsvarianten 

Warum ist dieser Unterscheidungsweg erfolgreich? 

1. Material in offene Flamme halten � Hitzebeständig? Organische Materialen zersetzen sich (Gummi, Trinkhalm Karton), 

Kupfer, Eisen hitzebeständig 

2. Falls Material brennbar - kleines BG über Flamme halten 

Wasserstoffatome in organischen Materialien werden zu H2O oxidiert 

� H2O Dampf? 

3. Falls Material brennbar – entstehendes CO2 auffangen und in 

Ca(OH)2 Lösung leiten 

4. Zur Prüfung der Leitfähigkeit Stromkreis herstellen: 

Batterie – zu prüfender Stoff – Lämpchen – Batterie 

5. Prüfung der Wärmeleitfähigkeit: Ein Ende des Stoffes wird erwärmt, 

Temperatur am anderen Ende wird in Abhängigkeit der Zeit geprüft 

6. Material entzünden und auf die Entstehung von C (Ruß) achten 

(Sauerstoffzufuhr mittels BG reduzieren) 


Kohlendioxid + Calciumhydroxid � Calciumcarbonat + Wasser 

Ca(OH)2 + CO2 --> CaCO3 (weißer NS) + H2O 

Gummi, Kunststoffhalm, Karton leiten den elektrischen Strom kaum, Cu und Fe sehr 

gut (Nur im Fall von Cu und Eisen leuchtet das Lämpchen.) 

Gummi, Kunststoff und Karton leiten die Wärme schlecht, 

Kupfer und Eisen sehr gut 

Organische Stoffe zersetzen sich in der Hitze unter Verkohlung

Kompetent im Lesen? Kompetenz durch Lesen? 

Lesekompetenz für naturwissenschaftliche Texte 

Prof. Josef Leisen – Leiter des staatl. Studienseminars für das LA an Gymnasien in Koblenz: 

Josef Leisen hat dem Physikunterricht in vielfältiger Weise Impulse gegeben und sich u.a. besonders der 

Verständlichkeit der Sprache im Physikunterricht bzw. Physikbuch gewidmet. 

Kernpunkt: 

Wie können wir Lehrerinnen und Lehrer Texterschließungsstrategien für Sachtexte 

(Lehrbuchtexte, Aufgabentexte, Anleitungen für Versuche, Wissenschaftstexte,…) 

vermitteln? 

Definition von Leseverstehen 

„Im Text steht doch alles drin, du musst nur genau lesen!“ 

Diese Auforderung missdeutet „lesen“ als rein rezeptiven Vorgang und vergisst, dass beim verstehenden Lesen 

nicht nur die Buchstaben decodiert werden müssen, sondern vor allem das schon vorhandene Wissen zum 

Thema aktiviert werden muss. 

Dabei tauchen Assoziationen und Erinnerungen auf, Fragen und Aha – Erlebnisse Widersprüche und 

Verstehenshypothesen wechseln sich ab. 

Das Gefühl des Verstanden-Habens stellt sich aber erst ein, wenn das Neue dem Alten passend zuordenbar ist 

und Sinnlücken geschlossen werden können. Vorraussetzung dafür ist natürlich, dass der neue Text eine 

geeignete kognitive Dissonanz zum Wissen des Lesers / der Leserin aufweist: der Text muss zu bewältigen sein! 

Schon beim ersten Anblick von Texten bauen sich Erwartungshaltungen auf. 

Dann ist der Lesevorgang ein Wechselspiel zwischen „Herauslesen (Bottom-Up-Prozess)“ und „Hineinlesen 

(Top-Down-Prozess)“ 

„Herauslesen“: Der Text wird vom Leser / der Leserin benutzt um Vorstellungen aufzubauen. 

Diese Vorstellungen werden nun mit dem Vorwissen verknüpft, Verstehenshypothesen werden aufgebaut. 

„Hineinlesen“: Die Erwartungen an den Text, die Verstehenshypothesen werden am Text geprüft. 

Verstehendes Lesen ist also mehr als die Entnahme von Information (Bedeutungsentnahme) aus dem Text, 

verstehendes Lesen ist eine aktive Sinnkonstruktion! 


Definition von Lesekompetenz 

Frei nach Weinert (1930-2001) 

Vizepräsident der Max Plank Gesellschaft, Lehrstuhl für Entwicklungspsychologie und Pädagogische Psychologie 

an der Uni Heidelberg: 

Eine Person gilt als kompetent, wenn sie die Bereitschaft (motivational, volitional und sozial) besitzt, ihre 

verfügbaren oder erlernbaren Fähigkeiten und Fertigkeiten verantwortungsbewusst und erfolgreich zu 

nützen um variable Probleme zu lösen. 

Leseverstehen = Lesekompetenz? 

- Das Leseverstehen stellt hier die verfügbare oder erlernbare Fähigkeit, also die aktive 

Sinnkonstruktion aus dem Text dar. 

- Die Lesekompetenz beinhaltet dann die erfolgreiche und verantwortungsvolle Nutzung der 

Information zur Problemlösung und verlangt das Interpretieren, das Reflektieren und Bewerten des 

Textes, z.B. das Formulieren von Hypothesen und das Ziehen eigener Schlussfolgerungen. 

LESEKOMPETENZMATRIX: 

Die für den Erwerb von Lesekompetenz geeigneten Lesestrategien sind abhängig von Text (Art, Umfang, 

Schwierigkeitsgrad, Fachgebiet) und der Schulstufe. 

Aber: Besteht in den gekürzten naturwissenschaftlichen Gegenständen überhaupt die Zeit für den Erwerb 

von Lesestrategien? 

Jede/r Lehrer/in muss sich selbst die konkrete Frage stellen: 

Was möchte ich dass meine Schüler/innen am Ende können? 

Die Antwort könnte heißen: Sachtexte lesen und verstehen können, sie richtig interpretieren und bewerten 

und dann noch die richtigen Schlussfolgerungen für die eigenen Handlungen daraus zu ziehen. 

Ist das nicht die Voraussetzung für das so oft zitierte lebenslange Lernen, weit über die 2 oder 3 

Wochenstunden in der Schule hinaus? 

Außerdem: Sind die Texte für den Unterricht gut gewählt, werden vorhandene wertvolle Ressourcen für den 

Wissenserwerb genützt – die Schüler/innen werden in die Lage gebracht, sich ihr Wissen in kleinen Teilen 

selbst zu holen! 

Meiner Meinung nach ist dies eine sinnvolle Möglichkeit der Wissensvermittlung und bietet Abwechslung im 

Unterrichtsgeschehen! 


Aufbau von Lesekompetenz 

Sicherlich nicht durch zufällige Lesegelegenheiten, vielmehr durch einen systematischen und gestuften Lern- 

und Übungsprozess. 

Zu entscheiden ist: 

- Welchen Text (Art, Umfang, Schwierigkeitsgrad) möchte ich in dieser Schulstufe einsetzen? 

- Wie gehe ich mit dem Text um? 

oder 

Passe ich mittels Schulung der Lesekompetenz den/die Leser/in an den Text an 

passe ich mittels Text-Vereinfachungen den Text an den/die Leser/in an? 

- Welche Leseart – angepasst an den Leseauftrag - sollen die Schüler/innen anwenden? 

- Welche Lesestrategie soll geübt werden? 

- Wie kann der erreichte Kompetenzstand diagnostiziert werden? 

Auf jeden Fall sind Romane anders zu lesen als Sachtexte. Jede/ Schüler/in weiß das - und doch wird vielfach 

die gleiche Vorgangsweise gewählt: Wort für Wort bis zum Textende durchlesen. 

Deshalb entwickelte Josef Leisen ein Konzept, wie mit Sachtexten im jeweiligen Gegenstand sinnvoll 

umzugehen ist. Denn: Auch wer geographische Fachtexte gut lesen kann, muss dies nicht automatisch mit 

physikalischen oder chemischen Fachtexten können. 

Domänenspezifische Umsetzung ist entscheidend! 

Josef Leisen: Lesecurriculum für Sachtexte 

Zur Textauswahl: 

Die zugrunde liegende Texte können aus den jeweiligen Schulbüchern stammen oder zusätzliche Materialien 

sein. Die Texte sollen ansprechend, für die Schüler/innen ernst zu nehmend, beeindruckend aber nicht 

abschreckend, vor allem nicht verwirrend oder im Stil abstoßend sein. Entscheidend ist die „kognitive Distanz“ 

des Textes: Der Text soll and das vorhandene Wissen anknüpfen und zur erfolgreichen Bearbeitung 

herausfordern. 

Geeignete Sachtexte verbinden gezielt den Aufbau von Fachkompetenz und Lesekompetenz! 

Anforderungen an die Schüler/innen: 

1. Welche Leseart muss ich entsprechend meinem Leseauftrag auswählen? 

(Kompetenz Nr. 1) 

„Mal überfliege ich nur, mal lese ich genau“ 

Lesearten 

- orientierendes Lesen oder „scannen“: Schnelle Aneignung von Schlagzeilen um zu entscheiden, was 

man sich später genauer anschauen möchte 

- selektives (selektierendes) Lesen: gezieltes Heraussuchen von gewünschter Information um eine 

Aufgabenstellung bearbeiten zu können 

- extensives (kursorisches) Lesen: Flüchtiges Lesen, mit dem Ziel möglichst schnell einen Überblick zu 

bekommen 

- intensives (totales) Lesen: Text lesen und verstehen wollen 

- zyklisches Lesen: Text zuerst scannen, dann extensiv, danach intensiv lesen. 


2. Welche Lesestrategie eignet sich für den Text besonders? 

(Kompetenz Nr. 2) 

Lesestrategien 

Fragen zum Text 

Fragenformulierung durch den/die Lehrer/in 

Selbständige Fragenformulierung durch den/die Schüler/in 

a) Fragen zum Erhalt von Information 

Die Antwort auf die Frage findet sich direkt im Text. 

b) Fragen zum umfassendes Textverständnis 

Zur Fragenbeantwortung müssen mehrere Textstellen kombiniert werden. 

c) Fragen zu Reflexion und Bewertung 

Zur Fragenbeantwortung muss der Text mit eigenem Wissen oder eigenen Erfahrungen verknüpft 

werden. 

d) Fragen zur Interpretation 

Zur Fragenbeantwortung muss auf eigenes Wissen oder auf eigene Erfahrungen zurückgegriffen 

werden. 

Text strukturieren 

a) Text überfliegen, Vorwissen aktivieren 

b) Randnotizen anfügen: 

? …. unklar 

?! … unklar, aber wichtig 

! …. wichtig 

!! …. sehr wichtig 

c) Sinnabschnitte mit eigenen Überschriften versehen 

Text mit Bild lesen 

a) Text überfliegen 

b) Text mit Bild vergleichen 

c) Fachbegriffe im Text markieren, die auch im Bild vorkommen 

d) Begriffe aus dem Bild notieren, die im Text nicht vorkommen 

Farborientiert markieren, Schlüsselwörter suchen, Text zusammenfassen 

a) Text genau lesen 

b) Fachbegriffe färbig markieren (z.B. Nomen rot, Verben grün, …) 

c) Vermeintliche Schlüsselwörter am Rand markieren (max. acht) 

d) Text unter Zuhilfenahme der Schlüsselworte bzw. der markierten Worte zusammenfassen. 


Text in eine andere Darstellungsform bringen 

a) Struktur des Textes analysieren 

b) Informationen entnehmen 

c) Mögliche andere Darstellungsformen für den Text überlegen: Skizze, Tabelle, Graph, Flussdiagramm, 

Mind-Map, Concept-Map, Filmleiste, Animation, … 

Flussdiagramm: Prozess- oder Programmablauf wird schematisch dargestellt. 

Ideal für die genaue Analyse und Darstellung eines Arbeitsablaufes in seiner zeitlichen Abfolge. 

Mind-Map (Gedankennetz): Themengebiet wird visuell erschlossen, Assoziationen sind erwünscht. 

Das beschriftete Baumdiagramm eignet sich besonders für Ideensammlungen, Strukturierung von 

Sachtexten, Lernstoffvorbereitungen, … 

(Sinnvoll für die Umsetzung: Unliniertes Papier verwenden, zentrales Thema in der 

Mitte genau beschreiben, davon wegführende Linien (mit Schlüsselbegriff versehen) führen zu 

Unterthemen, usw. Verschiedene Ebenen können durch verschiedene Farben dargestellt werden.) 

Concept-Map (Begriffsnetz): Zentrale Begriffe (max. 6-12) und ihre bestehenden Relationen werden 

schematisch aufgezeichnet. Komplexere Verbindungen im Vergleich zur Mind-Map werden aufgezeigt. 

(Sinnvoll für die Umsetzung: A4 im Querformat verwenden, Hierarchien unter den Begriffen beachten 

(mit Rechtecken und Ellipsen unterscheiden), jeden Begriff nur 1x verwenden, verwandte Begriffe in 

unmittelbarer Nachbarschaft aufschreiben, verwendete Linien und Pfeile beschriften, kreative Ideen 

zulassen, …) 

Text expandieren 

a) Fachbegriffe markieren 

b) Zusätzliche Erklärungen für die 

Fachbegriffe einbauen 

c) Weitere Informationen zum Text anschließen 

Verschiedene Texte zum Thema vergleichen 

Zum besseren Verständnis bei der intensiven Auseinandersetzung mit einem Thema kann der Vergleich zweier 

(mehrerer) Texte zum gleichen Thema hilfreich sein, da verschiedene Blickwinkel eingenommen werden. 

Mehr – Phasen - Schema 

Ideal bei der Erarbeitung eines gesamten Kapitels. 


a) Überblick verschaffen (Leseart „scannen“) 

b) Lesestrategie wählen 

c) Rekapitulierung 

d) Verknüpfung mit der eigenen Wissens- und Erfahrungswelt suchen 


Literatur 

Chemie und Schule 2/11: Unterrichten sie noch oder kompetenzieren sie schon? Mit KOPEx und KLEx zur 

kreativen Problemlösekompetenz, Kurt Haim 

bm:ukk Textverständnis in allen Fächern, 10 Lesestrategien im Unterrichtsgegenstand Chemie, 

Leherer/innenbildung Literacy, PH Wien, Mag. Dr. Elisabeth Kulnigg 

[1] Leisen, Josef (Hrsg.): Methoden-Handbuch des Deutschsprachigen Fachunterrichts. Bonn: Varus 2003. 

[2] LEISEN, Josef: Grundlagenteil. In: Studienseminar Koblenz (Hrsg.): Sachtexte lesen im Fachunterricht der 

Sekundarstufe. Seelze-Velber: Kallmeyer in Verbindung mit Klett 2009. S. 8-108 

[3] BOMMERSHEIM, S.; W. HEUPER u. J. LEISEN: Sachtexte lesen in den Fächern Chemie und Physik. In: 

Studienseminar Koblenz (Hrsg.): Sachtexte lesen im Fachunterricht der Sekundarstufe. Seelze-Velber: Kallmeyer 

in Verbindung mit Klett 2009. S. 120-136 

[4] LEISEN, Josef: Lesen in allen Fächern. In: Lesekompetenz, Leseleistung, Leseförderung. 

Grundlagen, Modelle und Materialien. Hrsg. von Andrea Bertschi-Kaufmann. Seelze-Velber: Friedrich Verlag 

2007, S. 189-197

KOPEx zum Thema Charakterisierung organischer Stoffe

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