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Natur und Technik M7

gültig ab Schuljahr 2019/20

NT7 Lernbereich 1: Naturwissenschaftliches Arbeiten
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • überprüfen Hypothesen mithilfe von qualitativen und quantitativen Untersuchungen und wenden unter differenzierter Anleitung fachspezifische Formen zur Veranschaulichung sowie einfache Formen der Mathematisierung an.
  • recherchieren angeleitet Daten aus vorgegebenen Quellen zur Bearbeitung von Aufgaben und Problemen und ziehen einfache Schlussfolgerungen.
  • verwenden Geräte und Materialien sachgerecht.
  • erläutern durch den Vergleich von Realität und Modell dessen Möglichkeiten und Grenzen.
  • planen, protokollieren und reflektieren Arbeitsabläufe und Ergebnisse unter differenzierter Anleitung.
  • wählen aus vorgegebenen Darstellungsformen geeignete aus, um naturwissenschaftliche Sachverhalte angemessen wiederzugeben.
  • vergleichen unterschiedliche Quellen (z. B. Text, Bild, Tabelle) hinsichtlich eines vorgegebenen Kriteriums (z. B. Intention der Darstellung, Verständlichkeit) und entnehmen daraus themenbezogene und aussagekräftige Informationen.
  • verwenden Fachsprache, um naturwissenschaftliche Zusammenhänge sachgerecht zu beschreiben.
  • vergleichen angeleitet die Folgen zweier Handlungsoptionen, um zu naturwissenschaftlich begründeten Entscheidungen zu gelangen.
  • nutzen Fachwissen, um Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten und in Alltagssituationen in einfachen Zusammenhängen zu begründen.
  • ordnen angeleitet einzelne Aussagen zu naturwissenschaftlichen Themen nach beschreibendem oder bewertendem Inhalt.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • naturwissenschaftlicher Erkenntnisweg; Schwerpunkte: Hypothesen und deren Überprüfung, Dokumentation, Auswertung und Veranschaulichung
  • Entwicklung naturwissenschaftlichen Wissens: Nutzung und Auswertung unterschiedlicher Quellen und Medien zur Erkenntnisgewinnung
  • naturwissenschaftliche Arbeitsweisen (z. B. Beobachten, Betrachten, Experimentieren) und Arbeitstechniken (z. B. Messen, Berechnen)
  • sachgerechter Umgang mit einfachen Geräten (z. B. Gasbrenner, Spannungsquellen, Messgeräte)
  • Gefahrstoffkennzeichnung; Laborregeln und Sicherheitsunterweisung
  • Eigenschaften, Grenzen und Erweiterung von Modellen: Vergleich von Modelldarstellungen zum Aufbau der Materie (z. B. Teilchenmodelle, Dalton`sches Atommodell, Kern-Hülle-Modell), Zweck eines Modells
  • Anfertigung, Auswertung und Wechsel verschiedener Darstellungsformen (z. B. von Versuchsaufbauten und zur Visualisierung auf Teilchenebene); verschiedene Darstellungsformen für Moleküle
  • Reaktionsschema, Nomenklatur, Symbol- und Formelsprache: Elementsymbole ausgewählter Elemente; einfache Wort- bzw. Formelgleichungen
  • Gesundheitsbewusstsein und Verantwortung (z. B. Herz-Kreislauf-System, Atmungsorgane)

NT7 2.1 Zusammensetzung und Bedeutung der Luft
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben Eigenschaften und Zusammensetzung der Luft mithilfe eines Teilchenmodells unter Verwendung der chemischen Zeichensprache.
  • beschreiben Luftdruck als Folge der Eigenschaft „Eigengewicht der Luft“ mithilfe des Teilchenmodells.
  • beschreiben Verbrennungsvorgänge unter Verwendung geeigneter Experimente und Modellvorstellungen, um die Voraussetzungen für die Verbrennung von Stoffen zu erläutern.
  • begründen anhand lebenspraktischer Situationen die Notwendigkeit von Brandschutzmaßnahmen und erklären verschiedene Methoden der Brandbekämpfung.
  • veranschaulichen das Prinzip der Oxidation mit einem Teilchenmodell und formulieren zugehörige Wortgleichungen sowie Formelgleichungen.
  • begründen vorbeugende Maßnahmen zur Verhinderung der stillen Oxidation im Alltag.
  • beschreiben Aufbau, Funktion und Energieumwandlung in einer Windkraftanlage, um die Bedeutung des Windes als erneuerbare Energiequelle zu erkennen.
  • erklären Vor- und Nachteile der Energieumwandlung aus Wind und leiten daraus Kriterien für den Standort einer Windkraftanlage ab.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Eigenschaften und Bestandteile der Luft (z. B. O2, N2), Luftdruck, Teilchenmodell
  • Fachbegriffe: Atom, Molekül, Verbindung, Element, Oxidation, Oxid: Metalloxid, Nichtmetalloxid
  • chemische Zeichensprache: Elementsymbole bzw. Molekül- und Summenformeln von Kohlenstoff C, Eisen Fe, Stickstoff N2, Sauerstoff O2, Kohlenstoffdioxid CO2, Wasserdampf H2O, Schwefel S, Schwefeldioxid SO2, Kohlenstoffmonoxid CO, Edelgase: Helium He, Neon Ne, Argon Ar, Krypton Kr
  • Voraussetzungen für die Verbrennung: Brennstoff (Zerteilungsgrad), Erreichen der Entzündungstemperatur, Sauerstoff
  • Explosion als Form der Verbrennung (z. B. Mehlstaubexplosionen, Explosionen von Benzin-Luft-Gemischen)
  • Brandschutzmaßnahmen (z. B. Brandschutztüren, schwer entflammbares Baumaterial) und Methoden der Brandbekämpfung (z. B. Feuerlöscher, Löschdecke)
  • Wortgleichungen, Formelgleichungen
  • stille Oxidation im Alltag (z. B. Rostvorgang, Oxidation von Lebensmitteln); vorbeugende Maßnahmen (z. B. Verzinken, Antioxidantien)
  • Aufbau und Funktion einer Windkraftanlage
  • Vor- und Nachteile (wirtschaftlich, ökologisch, sozial) der Energieumwandlung aus Wind

NT7 2.2 Atommodelle und Aufbau der Materie
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben Kernaussagen verschiedener historischer Atommodelle und beurteilen daran die Grenzen der Gültigkeit von naturwissenschaftlichen Modellvorstellungen.
  • beschreiben den Atombau nach dem Rutherford’schen Kern-Hülle-Modell, um Größenverhältnisse zwischen Atom und Atomkern zu veranschaulichen.
  • bestimmen mithilfe des Periodensystems die Anzahl der Elementarteilchen von ausgewählten chemischen Elementen.
  • beschreiben die Einteilung der chemischen Elemente in Metalle, Nichtmetalle und Edelgase sowie deren Verwendungsmöglichkeiten in Alltag und Technik.
  • veranschaulichen mithilfe einfacher Atommodelle die Anordnung der Elemente im verkürzten Periodensystem, um maßgebliche Ordnungskriterien zu erkennen.
  • schließen aus der Reaktionsträgheit der Edelgase und deren Atombau auf die Oktettregel.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Atommodelle: Atombegriff nach Demokrit, Kugelmodell nach John Dalton, Kern-Hülle-Modell nach Ernest Rutherford, Energiestufenmodell
  • Begriffe: Elementarteilchen (Proton, Neutron, Elektron), Ordnungszahl, Massenzahl, Isotope
  • Periodensystem: Perioden, Hauptgruppen; Ordnungskriterien nach Außenelektronen, Schalen (Perioden) und steigender Protonenzahl; Symbolschreibweise
  • Metalle (z. B. Natrium, Aluminium) und Nichtmetalle (z. B. Fluor, Chlor): Eigenschaften und Verwendung
  • Edelgase (z. B. Helium, Neon): Eigenschaften und Verwendung; Oktettregel

NT7 2.3 Tiere an Land und in der Luft
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • ordnen ausgewählte heimische Tiere wichtigen Wirbeltierklassen zu, indem sie deren Aussehen (Morphologie) und Körperbau (Anatomie) vergleichen.
  • vergleichen die Angepasstheit von Wirbeltieren an verschiedene Lebensräume in Bezug auf deren Fortbewegung – alternativ: in Bezug auf deren Fortpflanzung.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Wirbeltierklassen: Fische, Amphibien, Reptilien, Vögel, Säugetiere
  • gemeinsame Merkmale: Wirbelsäule, Körpergliederung, Zentralnervensystem
  • Fortbewegung an Land, im Wasser bzw. in der Luft – alternativ: Fortpflanzung an Land und im Wasser

NT7 3.1 Atmung des Menschen
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben die Atmungsorgane und erklären ihre Funktion im Überblick.
  • erläutern Vorgänge bei der Atmung, indem sie die Vergrößerung und Verkleinerung des Brustraums an passenden und ausgewählten Modellen beschreiben und den Gasaustausch in der Lunge erklären.
  • erläutern die Funktion der Zellatmung als Prozess, der Energie für den Organismus verfügbar macht.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Atmungsorgane: Nasenhöhle, Mundhöhle, Kehlkopf, Luftröhre, Bronchien, Bronchiolen, Lungenbläschen, Kapillaren
  • Zwerchfell- und Rippenatmung
  • Aufgabe der Atmung: Gasaustausch
  • Energieumwandlung in den Körperzellen durch Oxidation von Traubenzucker, Wortgleichung

NT7 3.2 Herz-Kreislauf-System
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben die wichtigsten Blutbestandteile und erklären deren Aufgaben.
  • beschreiben das Blutkreislaufsystem des Menschen und die Pumpwirkung des Herzmuskels, um die Versorgung des Körpers mit Stoffen zu erklären.
  • erklären die Veränderung von Atem- und Pulsfrequenz als Reaktion auf den höheren Energiebedarf bei körperlicher Belastung.
  • bewerten Lebens- und Verhaltensweisen unter dem Aspekt der Gesunderhaltung des Herz-Kreislauf-Systems.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Blutbestandteile und deren Aufgaben: Blutplasma, rote Blutkörperchen, weiße Blutkörperchen, Blutplättchen; Notwendigkeit von Blutspenden
  • Blutkreislauf: ein Kreislauf mit zwei Schleifen (Körperschleife und Lungenschleife), Arterien, Venen, Kapillaren; Aufbau und Funktion des Herzens
  • Abhängigkeit der Atem- und Pulsfrequenz von körperlicher Belastung, Je-desto-Beziehungen
  • Risikofaktoren (z. B. Fehlernährung, Rauchen) und Vorbeugung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen

NT7 4.1 Elektrische Spannung und Stromstärke
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben Wirkungen des elektrischen Stroms unter dem Aspekt der Energieumwandlung.
  • erklären den Stromfluss modellhaft im unverzweigten und im verzweigten Stromkreis sowie die Begriffe Spannung und elektrische Stromstärke.
  • erklären Schaltungen, bauen diese nach und berichtigen mögliche Fehler. Dazu nutzen sie einfache Schaltpläne bzw. zeichnen diese selbständig.
  • messen Stromstärke und Spannung im unverzweigten und verzweigten Stromkreis, um daraus physikalische Regeln abzuleiten.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Wirkungen des elektrischen Stroms (z. B. Licht, chemische Vorgänge); Umwandlung elektrischer Energie (z. B. in Strahlungs-, chemische Energie)
  • Modellvorstellung des elektrischen Stroms (z. B. Förderbandmodell, Elektronen im Stromkreis); Fachbegriffe: Spannung, elektrische Stromstärke, Reihen- und Parallelschaltung
  • Schaltpläne; Schaltsymbole: elektrischer Leiter, Spannungsquelle, Glühlampe, Schalter; Strom- und Spannungsmessgeräte
  • Messung von Spannung und Stromstärke in Reihen- und Parallelschaltungen; Knoten- und Maschenregel; Einheiten: 1 Volt (V), 1 Ampere (A); Alessandro Volta, André Marie Ampère

NT7 4.2 Elektrischer Widerstand
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • erklären den Widerstand anhand eines einfachen anschaulichen Modells, leiten daraus idealisiert den elektrischen Widerstand in einem Stromkreis als Quotient aus Spannung und elektrischer Stromstärke ab und führen dazu einfache Berechnungen durch.
  • begründen die Auswahl eines elektrischen Leiters aufgrund des Wissens um die Abhängigkeit seines elektrischen Widerstands von den Faktoren Länge, Querschnittsfläche, Temperatur und Material.
  • begründen Sicherheitsregeln für den Umgang mit Elektrizität und Elektrogeräten im Alltag.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke: Ohm`sches Gesetz; Einheit: 1 Ohm (Ω); Georg Simon Ohm
  • Widerstand eines elektrischen Leiters in Abhängigkeit von seiner Länge, seiner Querschnittsfläche, des Materials sowie der Temperatur
  • Gefahren im Umgang mit Elektrizität und Elektrogeräten