Lehrplan PLUS

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Naturwissenschaften Vorklasse (W, G, IW)

gültig ab Schuljahr 2017/18

In der Vorklasse müssen Module in pädagogischer Verantwortung der Schule in Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden Unterrichtsstunden ausgewählt werden. Wahlmodule sind im Fachlehrplan mit „optional“ gekennzeichnet. Wird das Fach Physik bzw. Chemie unterrichtet, so ist das ausgewiesene Pflichtmodul in der Vorklasse optional.

NT10 Lernbereich 1: Physik-Basis
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben quantitativ physikalische Sachverhalte mittels alltäglicher physikalischer Größen und schließen auf die Notwendigkeit, diese mit Formelzeichen und dem Produkt aus Zahlenwert und Einheit darzustellen.
  • erläutern das Grundprinzip des SI-Einheitensystems und unterscheiden dabei Basiseinheiten von abgeleiteten Einheiten, um damit einfache Einheitenbetrachtungen und Einheitenumwandlungen durchzuführen.
  • unterscheiden die Verwendung von Vorsätzen für Maßeinheiten (SI-Präfixe) sowie die Verwendung der Zehnerpotenzschreibweise bei physikalischen Größen auch in Hinblick auf deren Einflüsse auf die Genauigkeit von physikalischen Größen und wenden ihre Kenntnisse in alltagsrelevanten Beispielen an.
  • verwenden geeignete Messgeräte zur Messung von Längen, Flächen und Volumina und reflektieren dabei die Angabe ihrer Messergebnisse hinsichtlich physikalischer Sinnhaftigkeit.
  • untersuchen mittels einfacher Experimente Beziehungen zwischen physikalischen Größen, dokumentieren dabei fachgerecht ihre Vorgehensweise und erläutern quantitativ und qualitativ ihre ausgewerteten Ergebnisse.
  • erläutern grundsätzliche Vorgehensweisen zum Lösen von physikalisch-technischen Aufgaben- und Problemstellungen und führen damit einfache, alltagsrelevante Berechnungen fachgerecht durch.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Darstellung physikalischer Größen
  • Basiseinheiten von Basisgrößen wie Länge, Zeit, Temperatur, abgeleitete Einheiten von Größen wie Geschwindigkeit, Kraft, Energie, Umrechnung von Einheiten (auch Zeiten)
  • Einheitenvorsätze, Zehnerpotenzschreibweise
  • Messwerterfassung, Messbereich, Messgenauigkeit
  • einfache Experimente (z. B. zur Dichtebestimmung, zum Hooke'schen Gesetz, zum Ohm'schen Gesetz); Dokumentation: Versuchsbeschreibung und Versuchsskizze, Messreihe, grafische oder numerische Auswertung, qualitatives Ergebnis (je-desto–Beziehung), quantitatives Ergebnis (Proportionalität, Gleichung)
  • Durchführen von Berechnungen, d. h. Aufstellen und Umstellen von Gleichungen, Einsetzen und Ausrechnen der physikalischen Größen mit Einheiten, Einheitenkontrolle

NT10 Lernbereich 2: Kräfte und ihre Wirkungen (optional)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • analysieren mithilfe von Experimenten die Wirkungen von Kräften auf Körper, unterscheiden bewusst die physikalische Bedeutung des Begriffs Kraft von seiner Alltagsverwendung und gebrauchen die zugehörige physikalische Einheit fachgerecht.
  • untersuchen mithilfe von Kraftmessern den Zusammenhang zwischen Kraft, Masse und Erdanziehung und erläutern die Abhängigkeit der Erdbeschleunigung vom Ort, um damit einfache Berechnungen in alltagsrelevanten Kontexten durchzuführen.
  • analysieren die Gültigkeit der drei Newton’schen Gesetze. Dabei stellen sie die gerichtete physikalische Größe Kraft mathematisch als Vektor dar.
  • unterscheiden die Eigenschaften einachsiger und ebener zentraler Kraftsysteme mit zwei und mehr Kräften, um resultierende Kräfte rechnerisch bzw. grafisch durch geeignete Verfahren zu ermitteln.
  • erläutern die Kräftezerlegung zweier nichtparalleler ebener Kraftwirkungen, um bei einfachen Anwendungsaufgaben die jeweiligen Teilkräfte zu bestimmen.
  • begründen mithilfe von Experimenten, dass das Maß an Reibung von den Oberflächeneigenschaften der beteiligten Reibungspartner und den orthogonal wirkenden Kräften abhängt und untersuchen die Auswirkungen von Reibung in praxisrelevanten Anwendungen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Kraftwirkungen, physikalischer Kraftbegriff, physikalische Einheit der Kraft (Newton)
  • Masse, Gewichtskraft, Ortsfaktor
  • Newton'sche Gesetze, Kraft als gerichtete Größe (Vektor)
  • Kräfteaddition in ebenen zentralen Kraftsystemen, Kräfteparallelogramm
  • Zerlegen von Kräften in zwei Teilkräfte, z. B. geneigte Ebene
  • Reibungskraft und Reibungszahl; Normalkraft; Haft-, Gleit- und Rollreibung

NT10 Lernbereich 3: Wärmezustand und Wärmeausdehnung fester Körper (optional)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • analysieren anhand von einfachen Experimenten die Temperatur eines Systems als messbare Zustandsgröße, beurteilen verschiedene Temperaturskalen in Bezug zu ihren Einsatzmöglichkeiten und erläutern die jeweils zugehörigen Fachbegriffe zur Temperaturmessung.
  • untersuchen technische Temperaturmessverfahren auf Genauigkeit bzw. Gültigkeit und erläutern die Abhängigkeit des Aggregatszustands von Druck und Temperatur anhand von Wasser.
  • erläutern, dass die Wärmeenergie als Bewegungsenergie von Atomen und Molekülen von Systemen zu verstehen ist, definieren Temperaturunterschiede als zu- und abgeführte Wärmemengen und verwenden zugehörige physikalische Größen und Einheiten fachgerecht.
  • analysieren die besonderen Eigenschaften von Wasser und unterscheiden die benötigten sensiblen und latenten Wärmeenergien bei der Erwärmung von Wassereis bis zum Heißdampf, um die Gesamtwärmemenge zu bestimmen.
  • begründen mithilfe einfacher Experimente, dass Temperaturänderungen bei festen Körpern zur Längen- bzw. Volumenänderung führen und diese stoffabhängig sind, um einfache Berechnungen durchzuführen. Sie erkennen dadurch die Gefahren der Temperaturdehnung bei Gebäuden, Brücken und Fahrbahnen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Zustandsgröße Temperatur; Temperaturskalen: Celsius, Kelvin, Fahrenheit
  • Temperaturmessverfahren und ‑geräte, Aggregatszustand
  • Definition Wärmeenergie, physikalische Größe Q und zugehörige Einheit
  • Anomalie des Wassers, spezifische Wärmekapazität, sensible und latente Wärme (Schmelzwärme, Verdampfungswärme), Zeit-Temperatur-Diagramm
  • Längen- und Volumenausdehnung mit Koeffizienten

NT10 Lernbereich 4: Elektrotechnik-Grundlagen (optional)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • unterscheiden fachgerecht die Größen Stromstärke, Spannung und elektrischer Widerstand und ermitteln durch Auswerten eines Experiments das Ohm'sche Gesetz.
  • wenden die Gesetzmäßigkeiten der Reihen- und Parallelschaltung von Ohm'schen Widerständen an, um einfache elektrische Systeme zu analysieren und zu berechnen.
  • grenzen elektrische Energie und Leistung voneinander ab, untersuchen einfache alltägliche elektrische Geräte bezüglich ihres Energieumsatzes und ihres Wirkungsgrades und führen einfache Berechnungen durch.
  • analysieren die Zusammenhänge zwischen elektrischer Energie und anderen Energiearten in Energiewandlungsketten und schließen damit auf den Begriff des Wirkungsgrades als Maß der Energieeffizienz.
  • erläutern die Gefahren beim Umgang mit elektrischem Strom und bewerten damit notwendige Schutzmaßnahmen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Stromstärke, Spannung, Ohm'scher Widerstand, Ohm'sches Gesetz
  • Reihen- und Parallelschaltung von Ohm'schen Widerständen
  • elektrische Energie, Leistung, Wirkungsgrad
  • Energiewandlungssystem, ‑kette, z. B. Tauchsieder, Föhn, Lampen
  • Gefahren des elektrischen Stroms, Schutzmaßnahmen, z. B. Sicherungen, Personenschutzschalter, Isolierungen

NT10 Lernbereich 5: Chemische Eigenschaften von Stoffen (optional)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • grenzen, z. B. anhand einfacher Experimente, die Chemie als Naturwissenschaft von anderen Naturwissenschaften ab und beschreiben damit den Einfluss der Chemie im Alltag.
  • erläutern die Bedeutung der Gefahrstoffkennzeichen und vorgegebener Richtlinien zum fachgerechten Umgang mit Chemikalien, um chemische Stoffe sicherheitsgerecht einzusetzen und umweltgerecht zu entsorgen.
  • analysieren, z. B. mithilfe von Experimenten, Versuchsprotokollen oder Beobachtungen Eigenschaften oder Kenngrößen von Stoffen.
  • vergleichen mithilfe ausgewählter Eigenschaften Reinstoffe mit Stoffgemischen, wenden zur Erklärung der Unterschiede das Teilchenmodell an und erläutern die Funktionsweise einfacher technischer Verfahren zur Trennung von Stoffgemischen.
  • erläutern den Aufbau von Stoffen anhand einfacher Modellvorstellungen, um chemische Phänomene zu erklären.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Chemie als Naturwissenschaft, Abgrenzung von anderen Naturwissenschaften, z. B. Physik
  • Gefahrstoffe, Labor- und Verhaltensregeln, Sicherheitsunterweisung
  • Stoffeigenschaften, z. B. Siede- und Schmelzpunkt, Löslichkeit, Korrosionsbeständigkeit
  • Reinstoffe und Stoffgemische (z. B. Suspensionen, Emulsion), physikalische Trennverfahren, z. B. Filtration, Destillation
  • Atommodelle, z. B. Dalton-Modell

NT10 Lernbereich 6: Atomaufbau und chemische Bindungen (optional)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • erläutern anhand einfacher, historischer Versuche zum Atommodell den grundsätzlichen Aufbau von Atomen.
  • erläutern den Aufbau und Ordnungsprinzipien des Periodensystems anhand der Protonen- und Elektronenzahl, um Eigenschaften von Elementen zu systematisieren.
  • untersuchen mithilfe des Periodensystems Möglichkeiten stabile chemische Bindungen einzugehen und schließen damit auf die chemischen Bindungsarten.
  • erläutern mithilfe der Bindigkeit von Nichtmetallatomen die Zusammensetzung einfacher Moleküle und leiten damit deren chemische Summenformel ab.
  • untersuchen grundlegende chemische Stoffeigenschaften von Ionenbindungen und erklären diese mithilfe des Strukturmodells.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Atommodelle (z. B. von Dalton und Bohr), Atomkern, Atomhülle, Schalen
  • Systematik von Gruppen und Perioden des Periodensystems
  • Oktettregel, Bindungsarten: Ionenbindung, Metallbindung, Atombindung
  • Atombindung: Bindigkeit, Einfach-, Doppel- und Dreifachbindung, Summenformel, Valenzstrichformel
  • Stoffeigenschaften (z. B. Löslichkeit, Sprödigkeit, Leitfähigkeit), Kristallstruktur

NT10 Lernbereich 7: Informationstechnik-Grundlagen (optional)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • analysieren Einsatzbereiche rechnergestützter Systeme und bewerten diese unter Berücksichtigung von technischen, ökologischen und ökonomischen Kriterien.
  • erläutern die Aufgaben grundsätzlicher Rechnerkomponenten, vergleichen deren Verwendungen in verschiedenen rechnergestützten Systemen und bewerten deren Leistungsfähigkeit im Hinblick auf unterschiedliche Einsatzbereiche.
  • unterscheiden Betriebssysteme und Anwendungssoftware bzgl. ihrer Einsatzgebiete und Einsatzmöglichkeiten und beurteilen verschiedene Lizensierungsmodelle nach vorab definierten Kriterien.
  • beurteilen konfigurierte Rechnersysteme nach zuvor definierten Kriterien mithilfe ihrer Kenntnisse über Rechner und der Recherche von technischen Daten, z. B. im Internet.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Verwendung von Rechnern im Alltag
  • Rechnerkomponenten, stationäre und mobile Rechnersysteme
  • Softwarekategorien, verschiedene Lizenzmodelle
  • Vergleich der Leistungsfähigkeit von angebotenen Rechnerkomponenten, Rechnerdimensionierung in Abhängigkeit von Einsatzbereich und Kosten