Chemie · Klasse 13

Ideen für aktives Lernen

Kunststoffe und Nachhaltigkeit

Kunststoffe und Nachhaltigkeit ist ein komplexes Thema, das chemische Prozesse mit ökologischen und gesellschaftlichen Fragen verbindet. Aktive Lernformen wie Stationenlernen oder Debatten ermöglichen es den Schülerinnen und Schülern, abstrakte Konzepte wie Depolymerisation oder Mikroplastiktransporte konkret zu erleben und ihre Bedeutung für die Umwelt zu begreifen.

• KMK Bildungsstandards
• KMK: Sekundarstufe II - Bewertung: Nachhaltigkeit
• KMK: Sekundarstufe II - Kommunikation: Argumentation

• 35–50 Min.
• Partnerarbeit → Ganze Klasse
• 4 Aktivitäten

Aktivität 01

• Lernen an Stationen
• 45 Min. · Kleingruppen

Lernen an Stationen: Recyclingverfahren

Richten Sie Stationen für Pyrolyse (Modell mit Wachs), Depolymerisation (Polyethylenglykol-Abbau) und mechanisches Recycling (Zerkleinerung und Sortierung) ein. Gruppen rotieren alle 10 Minuten, protokollieren Verfahren, Vor- und Nachteile. Abschließende Plenumdiskussion.

Analysieren Sie, welche chemischen Verfahren ein hochwertiges stoffliches Recycling ermöglichen.

Moderationstipp

Sorgen Sie beim Stationenlernen für klare Zeitvorgaben und geben Sie an jeder Station einen konkreten Arbeitsauftrag mit Materialliste, damit die Gruppen direkt starten können.

Worauf zu achten ist

Diskutieren Sie in Kleingruppen: Stellen Sie sich vor, Sie sind Berater für eine Kommune. Welche drei Hauptargumente würden Sie für die Einführung einer chemischen Recyclinganlage für Kunststoffe anführen, und welche drei potenziellen Herausforderungen müssten Sie adressieren?

• Erinnern
• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Aktivität 02

• Debatte
• 35 Min. · Kleingruppen

Debatte: Bio-basierte Kunststoffe

Teilen Sie die Klasse in Pro- und Contra-Gruppen auf. Jede Gruppe recherchiert 10 Minuten Argumente zu Erdölunabhängigkeit und Umweltbilanz. Führen Sie eine moderierten Debatte mit Abstimmung durch.

Bewerten Sie, ob bio-basierte Kunststoffe die Erdöl-Abhängigkeit der Industrie lösen können.

Moderationstipp

Moderieren Sie die Debatte so, dass alle Schülerinnen und Schüler in Kleingruppen vorbereitet sind und Pro- und Kontra-Argumente strukturiert sammeln können.

Worauf zu achten ist

Geben Sie den Schülern eine Tabelle mit verschiedenen Kunststoffarten (z.B. PET, PE, PLA). Bitten Sie sie, für jede Art anzugeben, ob sie stofflich recycelbar ist, welche Hauptmonomere sie bilden könnte und ob sie bio-basiert ist. Vergleichen Sie die Ergebnisse im Plenum.

• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Entscheidungsfähigkeit

Aktivität 03

• Debatte
• 50 Min. · Partnerarbeit

Mikroplastik-Nachweis

Schüler filtern Wasserproben (z. B. aus Waschbecken-Simulation), färben Partikel mit Nile Red und beobachten unter dem Mikroskop. Sie quantifizieren Funde und diskutieren Eintragsquellen.

Erklären Sie, wie Mikroplastikpartikel in den globalen Wasserkreislauf gelangen.

Moderationstipp

Führen Sie den Mikroplastik-Nachweis mit einer vorherigen Sicherheitsbelehrung durch und achten Sie darauf, dass die Schülerinnen und Schüler die Filtermethoden präzise dokumentieren.

Worauf zu achten ist

Jeder Schüler erhält eine Karte mit einer Frage: 'Nennen Sie eine chemische Reaktion, die beim Recycling von Kunststoffen genutzt wird, und erklären Sie kurz, warum sie für die Kreislaufwirtschaft wichtig ist.' oder 'Beschreiben Sie einen Weg, wie Mikroplastik in unsere Gewässer gelangt.'

• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Entscheidungsfähigkeit

Aktivität 04

• Debatte
• 40 Min. · Partnerarbeit

Lebenszyklus-Poster

In Paaren erstellen Schüler Poster zu einem Kunststoff: Rohstoff, Herstellung, Nutzung, Recycling, Entsorgung. Präsentieren und bewerten gegenseitig Nachhaltigkeit.

Analysieren Sie, welche chemischen Verfahren ein hochwertiges stoffliches Recycling ermöglichen.

Moderationstipp

Lassen Sie beim Lebenszyklus-Poster klare Kriterien für die Bewertung der Nachhaltigkeit vorgeben, damit die Schülerinnen und Schüler ihre Ergebnisse vergleichbar gestalten können.

Worauf zu achten ist

Diskutieren Sie in Kleingruppen: Stellen Sie sich vor, Sie sind Berater für eine Kommune. Welche drei Hauptargumente würden Sie für die Einführung einer chemischen Recyclinganlage für Kunststoffe anführen, und welche drei potenziellen Herausforderungen müssten Sie adressieren?

• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Entscheidungsfähigkeit

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Aktives Lernen ist hier besonders wirksam, weil die Schülerinnen und Schüler chemische Prozesse und ökologische Zusammenhänge durch Experimente und Diskussionen selbst entdecken. Vermeiden Sie reine Frontalphasen, da die Themen komplex sind und eine vertiefte Auseinandersetzung erfordern. Nutzen Sie Alltagsbezug, etwa durch die Betrachtung von Verpackungsmüll oder Kosmetikartikeln, um die Relevanz zu verdeutlichen. Forschung zeigt, dass Schülerinnen und Schüler durch handlungsorientierte Aufgaben nachhaltiger lernen.

Erfolgreiches Lernen zeigt sich darin, dass die Schülerinnen und Schüler Recyclingverfahren erklären, bio-basierte Kunststoffe kritisch bewerten und den Weg von Mikroplastik in Ökosysteme nachvollziehen können. Sie nutzen Fachbegriffe sicher und übertragen ihr Wissen auf realistische Szenarien.

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Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• Während des Stationenlernens zum Thema Recyclingverfahren hören Sie häufig die Aussage: 'Alle Kunststoffe sind biologisch abbaubar.'

  Beobachten Sie während des Stationenlernens, wie die Schülerinnen und Schüler die Unterschiede zwischen mechanischem Recycling und biologischer Abbaubarkeit anhand der bereitgestellten Materialien (z.B. PLA vs. PET) direkt vergleichen und dokumentieren. Nutzen Sie die Gelegenheit, um die Grenzen des biologischen Abbaus durch praktische Versuche mit Stärkeplastik im Kompost zu veranschaulichen.

• Während des Stationenlernens zum Thema Recyclingverfahren kommt die Aussage: 'Recycling ist immer stofflich und hochwertig.'

  Achten Sie darauf, dass die Schülerinnen und Schüler während des Stationenlernens die Unterschiede zwischen mechanischer und chemischer Depolymerisation durch Experimente mit dem Mahlen von Kunststoffgranulat und der anschließenden Analyse der Materialeigenschaften selbst erfahren. Nutzen Sie die Stationen, um die Qualitätsverluste bei mechanischem Recycling konkret zu messen und zu diskutieren.

• Während der Debatte zu bio-basierten Kunststoffen äußern Schülerinnen und Schüler die Meinung: 'Bio-basierte Kunststoffe sind immer umweltfreundlich.'

  Lenken Sie die Debatte so, dass die Schülerinnen und Schüler während der Vorbereitung in Kleingruppen Lebenszyklus-Analysen durchführen und dabei sowohl die CO2-Bilanz als auch den Energieaufwand für die Herstellung bio-basierter Polymere berücksichtigen. Nutzen Sie die Diskussion, um die Schülerinnen und Schüler dazu anzuregen, Argumente kritisch zu hinterfragen und auf Grundlage der gesammelten Daten zu bewerten.

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In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Lernen an Stationen
• Debatte