Chemie · Klasse 7

Ideen für aktives Lernen

Gewinnung und Aufbereitung von Trinkwasser

Aktives Lernen eignet sich besonders gut, weil Schülerinnen und Schüler die unsichtbaren Prozesse der Trinkwasseraufbereitung durch Experimente und Modelle greifbar machen können. Durch die Kombination aus Stationenarbeit, chemischen Versuchen und Modellbau erkennen sie die Komplexität und Notwendigkeit jedes Aufbereitungsschritts aus eigener Anschauung.

• KMK Bildungsstandards
• KMK: Sekundarstufe I - Fachwissen
• KMK: Sekundarstufe I - Bewertung

• 30–50 Min.
• Partnerarbeit → Ganze Klasse
• 4 Aktivitäten

Aktivität 01

• Lernen an Stationen
• 45 Min. · Kleingruppen

Lernen an Stationen: Aufbereitungsschritte

Richten Sie fünf Stationen ein: Absiebung (Sieb und Sand), Fällung (Alaunlösung mit Trübwasser mischen), Sedimentation (Zylinder mit absetzenden Partikeln beobachten), Filtration (Sandfilter bauen) und Desinfektion (UV-Lampe simulieren). Gruppen rotieren alle 7 Minuten und protokollieren Ergebnisse.

Beschreiben Sie die einzelnen Schritte der Trinkwasseraufbereitung in Deutschland.

Moderationstipp

Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler beim Experiment 'Fällungsreaktion' selbst die Chemikalien dosieren, um die Bedeutung der genauen Einhaltung von Vorgaben zu verdeutlichen.

Worauf zu achten ist

Die Schüler erhalten eine Karte mit einem Bild eines Wasserwerks oder einem Symbol für einen Aufbereitungsschritt. Sie sollen den Schritt benennen, kurz erklären, was dabei passiert, und ein Beispiel für eine Chemikalie oder ein Material nennen, das verwendet wird.

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

Aktivität 02

• Gruppenpuzzle
• 30 Min. · Partnerarbeit

Experiment: Fällungsreaktion

Mischen Sie trübes Wasser mit Alaunlösung, rühren Sie um und lassen Sie es sedimentiere. Schüler messen Trübung vor und nach mit Turbidimeter-App. Diskutieren Sie die chemische Reaktion in Paaren.

Analysieren Sie die Bedeutung der verschiedenen Aufbereitungsschritte für die Wasserqualität.

Moderationstipp

Beobachten Sie bei der Stationenarbeit 'Aufbereitungsschritte', ob die Schüler die Unterschiede zwischen Sedimentation und Filtration nicht nur benennen, sondern auch in einfachen Skizzen festhalten können.

Worauf zu achten ist

Stellen Sie die Frage: 'Welcher Schritt der Trinkwasseraufbereitung ist Ihrer Meinung nach am wichtigsten, um Krankheitserreger zu entfernen, und warum?' Lassen Sie die Schüler ihre Antworten auf einem Arbeitsblatt notieren und besprechen Sie einige Antworten im Plenum.

• Verstehen
• Analysieren
• Bewerten
• Beziehungsfähigkeit
• Selbststeuerung

Aktivität 03

• Gruppenpuzzle
• 50 Min. · Kleingruppen

Modellwasserwerk bauen

Gruppen konstruieren ein Mini-Wasserwerk aus Flaschen, Schläuchen und Filtern. Testen Sie mit versetztem Wasser und bewerten Sie die Reinigungseffekte. Präsentieren Sie das Modell der Klasse.

Bewerten Sie die Herausforderungen bei der Sicherstellung von sauberem Trinkwasser weltweit.

Moderationstipp

Achten Sie beim Bau des Modellwasserwerks darauf, dass die Schüler die Materialien (z.B. Sand, Aktivkohle) bewusst auswählen und ihre Funktion im Prozess begründen.

Worauf zu achten ist

Leiten Sie eine Diskussion mit der Frage: 'Welche Herausforderungen ergeben sich bei der Trinkwasseraufbereitung in Regionen mit starker industrieller Verschmutzung oder in trockenen Klimazonen im Vergleich zu Deutschland?' Ermutigen Sie die Schüler, verschiedene Lösungsansätze zu diskutieren.

• Verstehen
• Analysieren
• Bewerten
• Beziehungsfähigkeit
• Selbststeuerung

Aktivität 04

• Fishbowl-Diskussion
• 35 Min. · Kleingruppen

Fishbowl-Diskussion: Globale Herausforderungen

Teilen Sie Weltkarten mit Wasserproblemen aus. Gruppen recherchieren und vergleichen Aufbereitungsmethoden in anderen Ländern. Erstellen Sie ein Plakat mit Bewertung.

Beschreiben Sie die einzelnen Schritte der Trinkwasseraufbereitung in Deutschland.

Worauf zu achten ist

Die Schüler erhalten eine Karte mit einem Bild eines Wasserwerks oder einem Symbol für einen Aufbereitungsschritt. Sie sollen den Schritt benennen, kurz erklären, was dabei passiert, und ein Beispiel für eine Chemikalie oder ein Material nennen, das verwendet wird.

• Analysieren
• Bewerten
• Sozialbewusstsein
• Selbstwahrnehmung

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Unterrichten Sie dieses Thema am besten mit einer Mischung aus hands-on Erfahrungen und konzeptueller Vertiefung. Vermeiden Sie reine Frontalunterrichtsphasen, da die Prozesse der Wasseraufbereitung für Schülerinnen und Schüler oft abstrakt wirken. Nutzen Sie stattdessen die Neugier der Lernenden durch Experimente und Diskussionsanlässe, um ihr Systemverständnis zu stärken. Forschung zeigt, dass Lernende durch die Kombination von praktischen Versuchen und Reflexion nachhaltigeres Wissen aufbauen.

Erfolgreiches Lernen zeigt sich darin, dass die Schülerinnen und Schüler die einzelnen Schritte der Trinkwasseraufbereitung erklären, ihre Funktion begründen und die Bedeutung der chemischen und physikalischen Prozesse für die Wasserqualität darlegen können. Sie wenden ihr Wissen an, um Alltagsvorstellungen zu korrigieren und die Relevanz der Aufbereitung zu erkennen.

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Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• Während des Experiments 'Fällungsreaktion' beobachten viele Schülerinnen und Schüler, dass das Wasser nach Zugabe der Chemikalien sofort klar wird, und schließen daraus, dass Trinkwasser in der Natur immer rein ist.

  Nutzen Sie die Nachbesprechung des Experiments, um die Schülerinnen und Schüler zu fragen, warum im echten Wasserwerk weitere Schritte wie Filtration und Desinfektion folgen. Zeigen Sie ihnen, dass die Fällung nur einen Teil der Verunreinigungen entfernt und vergleichen Sie die Laborbedingungen mit der Realität.

• Während der Stationenarbeit 'Aufbereitungsschritte' äußern einige Schüler, dass Chlor im Trinkwasser generell schädlich und unnötig ist.

  Lassen Sie die Schüler während der Station mit Chlor-Teststreifen die Konzentration im lokalen Leitungswasser messen und vergleichen Sie diese mit den Werten, die für eine sichere Desinfektion notwendig sind. Diskutieren Sie anschließend in Kleingruppen die Vor- und Nachteile von Chlor im Vergleich zu alternativen Desinfektionsmethoden.

• Beim Bau des Modellwasserwerks argumentieren einige Schüler, dass z.B. die Sedimentation allein ausreicht, um sauberes Trinkwasser zu erhalten.

  Fordern Sie die Schüler auf, nach dem Bau ihres Modells das Ergebnis zu testen, indem sie getrübtes Wasser durch das Modell filtern lassen. Lassen Sie sie beobachten, dass ohne Feinfiltration und Desinfektion das Wasser nicht vollständig sauber wird, und diskutieren Sie, warum jeder Schritt im echten Prozess notwendig ist.

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In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Lernen an Stationen
• Gruppenpuzzle
• Fishbowl-Diskussion