In der heutigen Zeit wie auch in der Zukunft steht die Menschheit vor dem Hintergrund einer rapide steigenden Weltbevölkerung und dem Klimawandel vor vielfältigen gesellschaftlichen Herausforderungen. Die Nanowissenschaften bzw. –technologie stellen hierbei ein aktuelles und bedeutendes Forschungsfeld dar, dem ein signifikanter Beitrag zur Bewältigung dieser Problemstellungen zugeschrieben wird. Ungeachtet ihrer großen Bedeutung in Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft werden Inhalte aus diesem Themenfeld bislang jedoch nur zögerlich in formale und non-formale Bildungszusammenhänge implementiert. Dies eröffnet eine Reihe von Fragestellungen, allen voran ob dieses Thema für eine Vermittlung außerhalb der Universität geeignet ist und auf welche Weise es didaktisch aufgearbeitet werden kann. Anknüpfend hieran soll in der vorliegenden Arbeit zunächst aus verschiedenen Blickwinkeln untersucht werden, welches Potenzial die Nanotechnologie für eine Vermittlung in Schule, Schülerlabor und Hochschule bietet. Hierbei wird herausgestellt, dass die Nanowissenschaften vielfältige Chancen für den Chemieunterricht bieten.  Aufbauend auf diese Grundlage werden anschließend Beiträge zur fachdidaktischen Konzeptualisierung dieses Themenfeldes vorgestellt. Im Rahmen einer didaktischen Rekonstruktion, welche den methodischen Rahmen der Konzeptualisierung bereitstellt, wird hierbei eine Klärung der Sachstruktur vorgenommen, um die elementaren Konzepte für eine Vermittlung herauszustellen. Von ebenso großer Bedeutung sind darüber hinaus die Perspektiven und Präkonzepte von Lernenden und Lehrenden, welche ebenso wie intrinsische und extrinsische Barrieren für eine unterrichtliche Behandlung empirisch erhoben bzw. identifiziert werden sollen.  Die ermittelten fachlichen Konzepte sowie die Perspektiven der Lernenden und Lehrenden werden schließlich miteinander verknüpft, sodass hieraus Leitlinien für die didaktische Strukturierung abgeleitet werden. Auf dieser Basis werden in dem Hauptteil der vorliegenden Arbeit nun in einem zyklischen Design Konzepte, Unterrichtseinheiten, –materialien sowie Lehrangebote für Schulen, Schülerlabore und Lehrer(fort)bildungen entwickelt, praktisch durchgeführt, evaluiert und weiter optimiert. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeit wird dabei systematisch und in Anlehnung an die Basiskonzepte der Chemie erfolgen, um einen optimalen Anschluss an die Bildungsstandards bundesdeutscher Kerncurricula zu gewährleisten.

Cette recherche, s’appuyant sur les spécificités du langage symbolique de la chimie, propose une reconstruction didactique fondée sur l’histoire des sciences. Celle-ci doit permettre d’introduire les formules chimiques en créant une dialectique entre le registre des représentations, le registre empirique et le registre des modèles. La thèse se structure en trois parties :- une enquête préalable permettant d’identifier les difficultés liées à l’apprentissage du langage symbolique, à partir d’un questionnaire auprès de 600 élèves, et à l’enseignement du langage symbolique de la chimie à partir de deux études de cas d’enseignants dans leur classe ;- une enquête de nature historique donnant accès à l’évolution des représentations utilisées en chimie et aux différentes controverses qui ont traversé la première moitié du XIXe siècle au moment de l’élaboration des formules chimiques ;- l’élaboration de ressources, à partir des controverses repérées dans l’enquête historique et analysées à partir d’espaces de contraintes et nécessités, puis la présentation de leur mise en œuvre réalisée par deux enseignants avec leurs élèves. / This research focuses on the specificities of the symbolic language of chemistry and proposes a didactic reconstruction based on the history of science. The didactic reconstruction should lead to introduce the chemical formulas by creating a dialectic between the empirical register, the register of models and the register of representations. The thesis is structured in three parts:- a preliminary survey to identify students' difficulties related to the learning of symbolic language and the difficulties of teachers at the moment when they introduce this symbolic language. For this investigation, six hundred students responded to a questionnaire and two teachers were followed in their class;- a historical inquiry giving access to the evolution of representations in chemistry and to controversies about the development of chemical formulas in the first half of the nineteenth century;- the development of didactic resources based on historical controversies pointed out by the historical investigation. These are analyzed from spaces of constraints and necessities. Finally, these resources are implemented by two teachers with their students.