Molekülbaukasten

Ein Molekülbaukasten dient unter anderem im Chemieunterricht zur Veranschaulichung von Molekülverbindungen.

Die Atome werden dabei durch verschiedenfarbige Kugeln aus Kunststoff repräsentiert und die verschiedenen Bindungsarten durch Steckverbindungen in variierenden Farben. Ältere Baukästen bestehen aus magnetischen Metallkugeln, die durch die magnetische Anziehungskraft direkt aneinander haften oder durch Holzkugeln, die durch Holzstäbe miteinander verbunden werden. Verschiedene Bindungen können mit diesem System nicht dargestellt werden, auch sind der Transport bzw. die zusammengebaute Aufbewahrung für eine spätere Wiederverwendung nur schwer möglich. Es gibt zudem digitale Molekülbaukästen bzw. Molekülbauprogramme aus der Computerchemie. In diesen können molekulare Modellierung vorgenommen werden. Beispiele dazu sind die Programme Avogadro und Ghemical.^[1]

Es gibt Molekülbaukästen, welche bspw. nach dem Stäbchenmodell und dem Kugel-Stab-Modell ausgerichtet sind. Nachfolgend sind Moleküle in den jeweiligen Modellen dargestellt.

Stäbchenmodell	Kugel-Stab-Modell

Im Unterricht über Molekülstrukturen kann eine Lehrkraft Molekülbaukästen verwenden, um 3D-Darstellungen von Molekülstrukturen zu bauen. Dabei können ebenfalls die Lernenden selbst manuell mit den Baukästen, sprich den Atomen und Bindungsarten, arbeiten und so die Strukturen der Moleküle – die submikroskopische Ebene (vgl. Johnstone-Dreieck) – erfahren. Denn dreidimensionale Darstellungen von Molekülen können bestimmte Sachverhalte zeigen, die durch zweidimensionale Zeichnungen nicht vermittelt werden können, z. B. räumliche Eigenschaften. Da es Molekülbaukästen mit verschiedenen Darstellungsmodellen gibt und bei computergestützten Baukästen in der Regel zwischen den verschiedenen Darstellungen der Moleküle gewechselt werden kann, ist es möglich, den Schülern zu vermitteln, dass es mehrere Modelle von Molekülen gibt.^[2]

Die manuelle Arbeit mit analogen Molekülbaukästen fördert die Einprägsamkeit.^[3] So kann diese Arbeit von Lernenden mit Molekülbaukästen zum Verständnis 3-dimensionaler Modelle beitragen.^[4]

• Kalottenmodell
• Stäbchenmodell

Commons: Modelle von Molekülen, die mit einem Molekülbaukasten gebaut wurden – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Baue ein Molekül digitaler Molekülbaukasten, PhET University of Colorado
• Molekülbaukasten zum Selbstbauen, Serlo

1. ↑ Kristina Bötschi: Evaluation von Augmented Chemistry, einem computergestützten Lernsystem für den Chemieunterricht: eine Vergleichsstudie. 2005, doi:10.3929/ethz-a-005053243 (ethz.ch [abgerufen am 17. August 2024] ETH, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Hygiene und Arbeitsphysiologie, BEPR). 
2. ↑ Hanna Greiner, Cornelia Seitz, Andreas Zendler: Der Einfluss von Experiment und Computersimulation auf die Lernwirksamkeit im Chemieunterricht. In: Unterrichtsmethoden für MINT-Fächer: Bausteine für die Verbesserung von Lernwirksamkeit und Unterrichtsqualität. Springer Fachmedien, Wiesbaden 2018, ISBN 978-3-658-22513-1, S. 171–189, doi:10.1007/978-3-658-22513-1_6 (springer.com [abgerufen am 17. August 2024]). 
3. ↑ Bolko Flintjer: Computer im Chemieunterricht – ein kurzer Rück‐ und Ausblick. In: CHEMKON. Band 18, Nr. 2, April 2011, ISSN 0944-5846, S. 57–58, doi:10.1002/ckon.201010154 (wiley.com [abgerufen am 17. August 2024]). 
4. ↑ Hans‐Dieter Barke: Binding and electron pair – two binding models for chemistry lessons. In: CHEMKON. Band 28, Nr. 8, Dezember 2021, ISSN 0944-5846, S. 336–340, doi:10.1002/ckon.202000018 (wiley.com [abgerufen am 17. August 2024]).