Zielgruppe und Einsatz im Unterricht

Das Spiel richtet sich vor allem an Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I, die das Periodensystem erstmals kennenlernen oder grundlegende Zuordnungen festigen sollen.

Es kann beispielsweise eingesetzt werden:

• zur Einführung in das Periodensystem,
• zum Üben und Wiederholen,
• in Freiarbeits- oder Vertretungsstunden,
• zur individuellen Förderung,
• als Station innerhalb eines Lernzirkels,
• für ein spielerisches Lernen im eigenen Tempo.

Das Spiel ist als ergänzendes Lernangebot gedacht. Es ersetzt nicht die gemeinsame Erarbeitung der fachlichen Zusammenhänge im Unterricht.

Das zentrale Spielprinzip

Das Spiel verwendet die traditionelle Einteilung des Periodensystems in acht Hauptgruppen. Die Schülerinnen und Schüler erhalten verdeckte Karten, die sie nach und nach freispielen und der jeweils richtigen Hauptgruppe zuordnen.

Je nach Level zeigen die Karten unterschiedliche Informationen:

• römische Gruppennummern,
• Ordnungszahlen,
• Atommassen,
• Elementsymbole,
• Elementnamen,
• typische Verwendungen der Elemente.

Die Karten werden per Drag-and-drop der passenden Hauptgruppe zugeordnet. Richtige Zuordnungen öffnen weitere Karten beziehungsweise Schlösser. Falsche Zuordnungen kosten Spielgeld beziehungsweise Punkte. Auch das Nachziehen neuer Karten und die Verwendung von Lösungstipps kosten Spielgeld.

Dadurch müssen die Lernenden entscheiden, ob sie eine Zuordnung selbst versuchen, Informationen nachschlagen oder einen Hinweis kaufen möchten.

Inhalte des Spiels

Inhaltlich umfasst das Spiel ausgewählte Elemente der zweiten bis fünften Periode. Die Elemente werden nicht nur über ihre Namen und Symbole, sondern auch über typische Verwendungen oder bekannte Alltagsbezüge eingeführt.

Beispiele sind:

• Lithium – Akku
• Natrium – Kochsalz
• Calcium – Knochen
• Silicium – Computer
• Krypton – Kryptonlampe
• Xenon – Autoscheinwerfer

Die Level betrachten das Periodensystem aus verschiedenen Perspektiven. Nacheinander werden Symbol, Name, Atommasse, Ordnungszahl und Verwendung thematisiert. In späteren Leveln müssen unterschiedliche Informationen zunehmend miteinander verknüpft werden.

Ergänzt werden die Zuordnungsaufgaben durch kurze Wissensfragen. Diese beschäftigen sich beispielsweise mit:

• Dmitri Mendelejew und der Entwicklung des Periodensystems,
• der Bedeutung der Ordnungszahl,
• der historischen Ordnung nach der Atommasse,
• der Bedeutung chemischer Symbole,
• Haupt- und Nebengruppen.

Lernziele

Im Mittelpunkt steht nicht das vollständige Auswendiglernen des Periodensystems. Die Schülerinnen und Schüler sollen vielmehr wiederkehrende Strukturen erkennen und unterschiedliche Informationen miteinander verbinden.

Die Lernenden sollen:

• wichtige Elemente, ihre Namen und ihre Symbole wiedererkennen,
• Elemente den traditionellen acht Hauptgruppen zuordnen,
• Ordnungszahl und Atommasse als unterschiedliche Angaben unterscheiden,
• ausgewählte Elemente mit typischen Verwendungen verbinden,
• sich zunehmend sicherer im Periodensystem orientieren,
• Informationen durch Nachschlagen und Ausschlussverfahren erschließen,
• verschiedene Darstellungen eines Elements miteinander verknüpfen.

Durch die schrittweise Freischaltung werden zunächst einzelne Merkmale geübt. Später müssen die Lernenden mehrere Merkmale gleichzeitig berücksichtigen.

Hilfen und Rückmeldungen

Das Spiel gibt unmittelbar eine Rückmeldung darüber, ob eine Karte richtig oder falsch zugeordnet wurde. Es erlaubt dabei unterschiedliche Lösungsstrategien.

Zu Beginn können die Karten durch Vorwissen, Nachschlagen oder das Ausschlussverfahren zugeordnet werden. Mit zunehmendem Spielfortschritt sollen häufige Elemente und ihre Eigenschaften schneller wiedererkannt werden.

Als Hilfen stehen unter anderem zur Verfügung:

• Lösungstabellen,
• Quicktips für einzelne Karten,
• Spezialkarten aus dem Shop,
• Joker- und Hilfseffekte.

Hinweise kosten Spielgeld. Dadurch unterstützen sie das Lernen, ohne das selbstständige Nachdenken vollständig zu ersetzen.

Motivation und Spielprogression

Die Spielmechanik mit Punkten, Schatztruhen, Spezialkarten und einem Shop soll die Schülerinnen und Schüler zum Weiterlernen motivieren.

Das Spiel enthält:

• schrittweise freigeschaltete Level,
• ein Punktesystem mit höheren Gewinnen und Verlusten in späteren Leveln,
• Schatztruhen beim erstmaligen erfolgreichen Abschluss eines Levels,
• Lösungstabellen und Quicktips,
• einen Shop mit Spezialkarten und dauerhaften Erweiterungen,
• eine abschließende personalisierte Gewinneransicht.

Fehlversuche haben damit sichtbare Konsequenzen, führen aber nicht zu einer klassischen Prüfungssituation. Das Spiel eignet sich deshalb besonders zum Üben und Wiederholen.

Spieler- und Teamauswahl

Zu Beginn können die Spielerinnen und Spieler ein Team auswählen. Zur Verfügung stehen Teams mit Elementnamen wie:

• Neon,
• Helium,
• Xenon,
• Krypton,
• Polonium.

Ein Spielname kann nicht frei gewählt sondern muss mithilfe eines Namensgenerators erzeugt werden. Eine persönliche Anmeldung ist nicht möglich.

Der aktuelle Spielstand wird lokal im Browser des verwendeten Geräts gespeichert. Dadurch kann ein begonnenes Spiel auf demselben Gerät später fortgesetzt werden.

Shop und Spezialkarten

Im Shop können die während des Spiels gesammelten Punkte für verschiedene Hilfen, Belohnungen und Erweiterungen ausgegeben werden.

Zu den Shop-Effekten gehören unter anderem:

• Spion,
• Hut,
• Hilfe,
• Münze,
• Geldsack,
• Diamant,
• Gecko,
• Maske.

Einige Karten funktionieren als Joker, Bomben, Hilfskarten oder Belohnungskarten. Sie können beispielsweise mehrere Karten öffnen, einen Fehler ausgleichen, zusätzliche Punkte bringen oder eine richtige Zuordnung anzeigen.

Als besonders teures Endziel kann eine Namenskarte gekauft werden. Mit ihr lässt sich die personalisierte Gewinneransicht freischalten.

Chaos-Elemente und Ausschlussprinzip

Auf höheren Spielstufen können durch Gecko und Maske zusätzliche „Chaos-Elemente“ auftauchen. Dabei handelt es sich um bekannte Fantasiestoffe wie:

• Mithril,
• Kryptonit,
• Adamantium,
• Vibranium,
• Netherite.

Diese Begriffe sind keine realen chemischen Elemente. Sie werden bewusst als spielerische Störkarten eingesetzt. Die Schülerinnen und Schüler sollen sie durch fachliches Wissen und durch das Ausschlussprinzip erkennen.

Auf diese Weise wird nicht nur das Wiedergeben gelernter Zuordnungen trainiert. Die Lernenden müssen zusätzlich prüfen, ob ein Begriff überhaupt in das reale Periodensystem gehört.

Didaktische Einordnung

„Sams Elemente-Chaos“ trainiert vor allem Orientierung, Wiedererkennung und die Vernetzung grundlegender Informationen zum Periodensystem.

Weiterführende fachliche Zusammenhänge müssen zusätzlich im Unterricht erarbeitet werden. Dazu gehören beispielsweise:

• der Aufbau der Atome,
• Elektronenkonfigurationen und Außenelektronen,
• die Ursachen der Periodizität,
• die Bildung von Ionen,
• chemische Bindungen,
• die Eigenschaften der Elementgruppen.

Das Spiel kann einen motivierenden Zugang zu diesen Themen eröffnen, bildet ihre fachliche Erklärung aber nicht vollständig ab.

Hinweise für den Unterrichtseinsatz

Ein einzelnes Level kann in eine kurze Unterrichtsphase eingebunden werden. Ebenso ist eine längere Spielphase möglich, in der die Schülerinnen und Schüler mehrere Level nacheinander bearbeiten.

Abhängig vom Lernziel kann das Spiel entweder als entdeckende Nachschlageübung oder als Wiederholung bereits behandelter Inhalte genutzt werden.

Für eine anschließende gemeinsame Auswertung bieten sich beispielsweise folgende Fragen an:

• Welche Elemente konntet ihr sofort erkennen?
• Welche Zuordnungen waren besonders schwierig?
• Welche Hinweise im Periodensystem haben euch geholfen?
• Welche Elementnamen und Elementsymbole unterscheiden sich besonders stark?
• Welche Alltagsverwendungen haben euch überrascht?
• Woran konntet ihr erkennen, dass ein Chaos-Element nicht real ist?

Technische Voraussetzungen

• browserbasiertes JavaScript-Spiel,
• keine Installation erforderlich,
• keine persönliche Anmeldung erforderlich,
• lokale Speicherung des Spielstands im Browser,
• für die Verwendung auf iPads optimiert,
• Darstellung im Seitenverhältnis von 1200 × 800 Pixeln.

Das Spiel wurde mit JavaScript, Phaser und dem Phaser Editor entwickelt.

Da der Spielstand lokal gespeichert wird, steht er nur auf dem jeweiligen Gerät und im verwendeten Browser zur Verfügung. Beim Löschen der Browserdaten kann auch der gespeicherte Spielstand verloren gehen.

Entwicklungsstand