Lehrplan PLUS

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• diskutieren Ansätze zur Definition des Begriffs Künstliche Intelligenz (KI), beschreiben verschiedene Verfahren der KI (u. a. maschinelles Lernen) sowie ihre Anwendungsgebiete.
• erheben mithilfe von digitalen Werkzeugen Daten, verarbeiten diese, werten sie aus und stellen sie sachgerecht dar.
• nutzen KI‑Anwendungen zur Begleitung längerer Prozesse, z. B. bei Projektplanung, Lernplan, Feedback.
• analysieren den Einfluss von Trainingsdaten und Parametern auf die Zuverlässigkeit der Ergebnisse des gewählten Verfahrens des maschinellen Lernens, ggf. unter Verwendung eines geeigneten Werkzeugs.
• bewerten bestehende und vorstellbare Einsatzmöglichkeiten von KI in den gewählten Lernbereichen. Dabei berücksichtigen sie verschiedene Aspekte, z. B. ökologische, wirtschaftliche, rechtliche und ethische Aspekte.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• starke und schwache KI, Teilbereiche maschinellen Lernens (überwacht, unüberwacht, bestärkend)
• Datenverarbeitung, Datenauswertung, Datendarstellung, Tabellenkalkulation
• Menge, Auswahl und Qualität der Testdaten, Aufteilung in Trainings‑ und Testdaten, Über‑ bzw. Unteranpassung, Darstellungsmöglichkeiten
• Chancen, Risiken und Herausforderungen in Bezug auf technische (z. B. Zuverlässigkeit, Prognosen, Entscheidungsfindung) und gesellschaftliche (z. B. Personalisierung, Transparenz, Fairness, Gesetzgebung, Urheberrecht) Aspekte

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• vergleichen wichtige Arten von Kulturpflanzen hinsichtlich ihrer Verwendung, Anbauvoraussetzungen sowie Standortansprüche und berücksichtigen dabei deren Eignung infolge von Klimaveränderungen.
• untersuchen relevante und innovative pflanzenbauliche Konzepte vor dem Hintergrund ihrer Bedeutung für eine nachhaltige und umweltgerechte Pflanzenproduktion.
• kombinieren geeignete pflanzenbauliche Maßnahmen mit dem Ziel der Planung zukunftsfähiger Anbausysteme.
• erläutern Möglichkeiten des Einsatzes von Künstlicher Intelligenz als Bausteine zur Steigerung der Nachhaltigkeit und Produktivität.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Bedeutung und Merkmale ausgewählter Kulturpflanzen, z. B. Halmfrüchte/Getreide, Blattfrüchte/Hackfrüchte, Zwischenfrüchte, Ölfrüchte, Leguminosen bzw. Laub‑/Nadelbäume, Baumarten für den Klimawandel etc.
• Beispiele und Chancen der Digitalisierung in der Land‑ und Forstwirtschaft: z. B. Verwendung von Drohnen- und Satellitendaten, um typische Pflanzenmerkmale (Baumarten/Pflanzenarten, Höhen und Dichten) zu erfassen
• Vergleich der Ursachen für bzw. Ziele und Maßnahmen von verschiedenen pflanzenbaulichen Konzepten, z. B. Integrierter Pflanzenbau, regenerative Landwirtschaft, Agroforstwirtschaft, nachhaltige Waldwirtschaft
• Kombination verschiedener Bausteine eines erfolgreichen Pflanzenbaus, z. B. standortangepasste, vielseitige Fruchtfolge und witterungsangepasste Aussaat/Pflanzung, angemessene Bodenbearbeitung/‑vorbereitung, Pflanzenschutz
• kostengünstige Erhebung von Informationen durch KI zur ökonomischen und ökologischen Optimierung von Produktionsprozessen
• Entwicklung von Applikationskarten basierend auf Satelliten‑ und Drohnendaten, z. B. Kartierung von Biomasse, Bodenbedeckung, Pflanzendecke

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• beschreiben die Bedeutung der wichtigsten Hauptmineralstoffe für die Kulturpflanze, um die Relevanz von Düngegaben in der Pflanzenproduktion zu erläutern, und begründen Düngemaßnahmen auf Basis der Mineralstoffentzüge vor dem Hintergrund der Erzeugung hochwertiger und gesunder Pflanzen.
• untersuchen die Dynamik der Mineralstoffe im Boden im Hinblick auf eine ressourcen‑ und umweltschonende Verwendung von Düngemitteln.
• vergleichen Düngeberechnungen für Ackerkulturen am Beispiel von Stickstoff unter Berücksichtigung verschiedener Mineraldüngerarten, gesetzlicher Vorgaben, Bodenanalysen und Ertragserwartungen.
• analysieren Möglichkeiten des Einsatzes Künstlicher Intelligenz für die Durchführung nachhaltiger Düngemaßnahmen.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Wirkung von Hauptmineralstoffen in der Kulturpflanze (z. B. Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalzium, Magnesium, Schwefel), Entzüge in kg/ha
• Dynamik im Boden, Analyse von Umweltbelastungen (Nitratproblematik, Gewässereutrophierung, Bodenversauerung; wichtige Regelungen der Düngeverordnung)
• KI‑Einsatz in der Düngung, z. B. bedarfsgerechte Versorgung des Pflanzenbestandes durch teilflächenspezifische Anpassung der Düngermenge mittels Applikationskarte
• Düngeberechnungen für die N‑Düngung von Ackerkulturen; Verwendung digitaler Hilfsmittel, z. B. Tabellenkalkulation, KI
• mineralische und organische Düngung; Düngeverordnung (Stickstoffbedarfswert), Bodenanalyse (Nmin‑Wert), Ertragserwartung

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• untersuchen leistungsspezifische Merkmale ausgewählter Rinder‑ und Schweinerassen, um deren Einsatz in der Tierhaltung zu erklären sowie ihre Eignung für intensive und extensive Haltungssysteme zu vergleichen.
• beschreiben das arttypische Verhalten von Nutztierarten und vergleichen die daraus abgeleiteten Anforderungen an die Haltung mit gültigen Tierschutzrichtlinien für die ökologische und konventionelle Erzeugung.
• beurteilen die Bedeutung von Labels bzw. Siegeln in Hinblick auf eine zukunftsfähige Tierhaltung, die sowohl Tierwohl als auch Umwelt‑ und Klimaschutz berücksichtigt, dabei jedoch wirtschaftliche Aspekte nicht außer Acht lässt.
• bewerten die Bedeutung digitaler Hilfsmittel auf dem Weg zu einer nachhaltigen Tierhaltung.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• leistungsspezifische Merkmale ausgewählter Rinder‑ und Schweinerassen (z. B. Schwarzbunte, Fleckvieh, Rotbunte; Deutsche Landrasse, Piétrain, Deutsches Edelschwein); Merkmale intensiver und extensiver Haltungssysteme
• Nutztierethologie (z. B. Rind, Schwein, Huhn); Haltungsbedingungen bei der konventionellen und ökologischen Erzeugung einer Nutztierart, z. B. nach Tierschutzgesetz, Tierschutznutztierhaltungsverordnung, EU‑Öko‑VO, Richtlinien der Anbauverbände
• aktuell relevante Labels, Siegel, Kennzeichen (verpflichtender und/oder freiwilliger Art), z. B. verpflichtende staatliche Tierhaltungskennzeichnung, Haltungsform des Handels, Initiative Tierwohl, Tierschutzlabel, Biosiegel, Neuland, DLG‑Tierwohl
• KI‑Einsatz in der Nutztierhaltung (z. B. Krankheitserkennung mithilfe von Sensortechnik); Sensorik, vor allem intelligente, kamerabasierte zur Optimierung des Herdenmanagements

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• unterscheiden den Aufbau und die Funktion des Verdauungsapparats bei Rindern und Schweinen und leiten daraus die Notwendigkeit einer artgemäßen Fütterung ab.
• unterscheiden Futtermittel bzw. Futtermittelgruppen nach deren Inhaltsstoffen, vergleichen ihre Wertigkeit und beurteilen die Nachhaltigkeit der Verfütterung vor dem Hintergrund ihrer Verwertbarkeit, Produktion und Herkunft.
• berechnen für eine Nutztierart eine Futterration und untersuchen dabei z. B. den Rohfaseranteil, die Milcherzeugungswerte sowie die Nachhaltigkeit der verwendeten Futtermittel, um die Qualität der Futterration zu beurteilen.
• bewerten die Bedeutung digitaler Hilfsmittel auf dem Weg zu einer nachhaltigen Fütterung.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Aufbau des Verdauungsapparats bei Rindern und Schweinen
• Einteilung von Futtermitteln (z. B. nach Inhaltsstoffen in stärkereiche Futtermittel, ölhaltige Futtermittel, eiweißreiche Futtermittel, Grünfuttermittel bzw. nach Struktur und Energiegehalt in Grobfutter, Saftfutter, Kraftfutter); Futterwerttabellen und Bedarfsnormen; Nährstoffverluste, Umweltbilanz und Verfügbarkeit einheimischer Futtermittel im Vergleich zu importierten Futtermitteln
• KI‑Einsatz in der Nutztierfütterung, z. B. Anwendung von NIRS-basierten Systemen zur Bestimmung der Futterqualität (Kalibriermodelle basieren auf KI‑Methoden wie PLSR)
• Rationsberechnungsprogramme (Tabellenkalkulation) versus Berechnung mit KI, Bewertung mindestens einer Futterration für eine Nutztierart

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• begründen unter Beachtung technologischer Anforderungen die Verwendung von Werkstoffen und Werkstoffgruppen aufgrund charakteristischer Werkstoffeigenschaften.
• erarbeiten innovative Werkstoffe mit aktuell geforderten und erforschten Eigenschaften.
• analysieren Aufbau, Struktur, Herstellungsverfahren und Forschungsergebnisse von ausgewählten Werkstoffen bzw. Werkstoffgruppen.
• schließen von ausgewählten Einsatzbereichen und deren Anforderungen auf passende Werkstoffe aufgrund deren besonderer Merkmale.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Einteilung der Werkstoffe (z. B. am Werkstoffbaum) und Werkstoffeigenschaften (physikalische, mechanische, chemische und technologische)
• innovative Werkstoffeigenschaften, z. B. Werkstoffe mit Gedächtnis oder Speicherfähigkeit, hoher biologischer Abbaubarkeit
• innere Struktur von Werkstoffen: Metalle, Nichtmetalle (z. B. Kunststoffe), Verbundwerkstoffe, z. B. GFK, CFK, AFK
• Besonderheiten und Anforderungen an den Werkstoff, z. B. Titanwerkstoffe: hohe statische und dynamische Festigkeit, hohe Korrosionsbeständigkeit, niedrige Dichte; verwendet in Luft‑ und Raumfahrt oder für medizinische Implantate

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• unterscheiden verschiedene Energieformen und analysieren damit Energieumwandlungen im Alltag, indem sie diese mithilfe von Energiewandlungsketten beschreiben.
• analysieren mittels Recherche Energieversorgungssysteme in Hinblick auf die Fachbegriffe Primär‑ und Sekundärenergie, Nutzenergie, Endenergie, Energietransport; sie stellen damit deren Energieumwandlungsschritte in Energieflussdiagrammen dar und bewerten die Energieeffizienz.
• unterscheiden die physikalischen Größen Arbeit, Energie und Leistung, um energetische Zusammenhänge aus dem Alltag fachsprachlich richtig zu beschreiben, und wenden diese Größen in Berechnungen zu technischen Aufgaben‑ und Problemstellungen fachgerecht an.
• analysieren einfache technische Systeme in Bezug auf Energieerhaltung und wenden ihre Kenntnisse in einfachen Wirkungsgradberechnungen an.
• führen mit ihren Kenntnissen über Energiewandlungsketten und Energieflussdiagrammen Energie‑, Leistungs‑ und Wirkungsgradberechnungen komplexer technischer Systeme durch, um deren Energieeffizienz zu bewerten, und diskutieren Folgen von Optimierungen unter ökonomischen und ökologischen Aspekten.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Energie, z. B. kinetische und potenzielle Energie, chemische Energie, elektrische Energie, Wärmeenergie, Kernenergie
• Primär‑ und Sekundärenergieträger, Nutzenergie, Endenergie, Energietransport, Energieflussdiagramm
• Arbeit, Energie, Leistung
• Energieerhaltungssatz, Energieeffizienz
• komplexe technische Systeme, z. B. Kraftwerke, Antriebssysteme

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• analysieren die Bedeutung unterschiedlicher fossiler Energieträger für die Energieversorgung unter technologischen, ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten und beurteilen weltweit auftretende Probleme.
• untersuchen verschiedene Arten zur Nutzung der regenerativen Energien und vergleichen diese bzgl. der verfügbaren Ressourcen, Kosten, des Aufwands und der Umweltverträglichkeit.
• untersuchen die energetische Umwandlung in verschiedenen Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien und vergleichen damit technische Parameter.
• erörtern technische, politische, gesetzliche und geographische Fragen zur Standortwahl von Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien und beurteilen deren Folgen auf die Umwelt.
• vergleichen erneuerbare Energieträger nach definierten technischen Kriterien und überprüfen Konzepte für die regionale elektrische Energieversorgung.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Kohlendioxidproblem und anthropogener Treibhauseffekt, Ziele der Bundesregierung zur Energieversorgung und Dekarbonisierung der Weltwirtschaft
• regenerative Energien, z. B. Sonnenenergie, Windenergie
• Energieumwandlungsketten, Parameter, z. B. zeitliche Nutzbarkeit, Energiebilanz, Gesamtwirkungsgrade, energetische Amortisation
• Rahmenbedingungen für die Nutzung erneuerbarer Energien, Aspekte der Ökobilanz
• Versorgungssicherheit im Stromnetz; Grund‑, Mittel‑, Spitzenlast

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• vertiefen einen Bereich der Umwelttechnik, z. B. Umweltaspekte der Atmosphäre, der Gewässer oder der Abfallproblematik.
• analysieren aktuelle Umweltbelastungen nach Ursache und Wirkung, um die Notwendigkeit einer intakten Natur zu erkennen, und diskutieren technische und politische Maßnahmen zu deren Erhalt.
• unterscheiden verschiedene anthropogene Schadstoffe bezüglich ihrer Entstehung und Zusammensetzung, recherchieren deren Nachweismethoden und beurteilen deren Wirkung auf Menschen und Umwelt.
• untersuchen Methoden, Aufbau und Funktionsweise von technischen Maßnahmen des Umweltschutzes, z. B. Maßnahmen zur Luftreinhaltung/Luftaufbereitung, Wasserreinhaltung/Wasseraufbereitung, Vermeidung von Umweltkontaminationen durch Abfallstoffe.
• bewerten ordnungspolitische Maßnahmen zur Reinhaltung der Umwelt im Hinblick auf deren Wirksamkeit und Effizienz (z. B. Maßnahmen gegen CO2‑Emissionen, Eintrag von Feinmaterial in Fließgewässer, Umweltverschmutzung durch Abfallstoffe) und leiten ggf. Verbesserungsvorschläge ab.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• aktuelle Umweltprobleme; Ursachen, Auswirkungen; Notwendigkeit einer intakten Natur; begrenzte Ressourcen, z. B. seltene Erden
• Schadstoffe (z. B. Kohlendioxid, Ozon, Feinstaub, Dioxine, Mineralstoffe, Kunststoffemissionen, Pestizide), Nachweismethoden, Auswirkungen
• Methoden sowie Aufbau und Funktionsweise von technischen Maßnahmen des Umweltschutzes, z. B. Abgasreinigungsanlagen in Kohlekraftwerken, Partikelfilter, 3‑Wege‑Katalysatoren, Kläranlagen, Entsalzungsanlagen, Kreislaufwirtschaft, Recycling, Einsatz kunststoffabbauender Mikroorganismen
• ordnungspolitische Maßnahmen, z. B. Umweltzonen, Herstellernormen Abgasnormen für PKW und LKW, Förderungen, Düngeverordnung

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• beschreiben den Aufbau von Enzymen als Funktionseinheit von Tertiärstrukturen bzw. Quartärstrukturen und Cofaktoren.
• unterscheiden Enzymklassen nach ihrem Reaktionstyp.
• diskutieren verschiedene Modellvorstellungen zur Ausbildung des Enzym‑Substrat‑Komplexes.
• erläutern die biokatalytischen Strategien von Enzymen auf molekularer Ebene.
• beschreiben den Prozessablauf bei der biotechnologischen Gewinnung von Enzymen (z. B. Waschmittelenzymen), deren industriellen Einsatz (z. B. hydrolytische Wirkung von Waschmittelzusätzen) und deren vorteilhafte Wirkung, z. B. Umweltschutz durch Verringerung des Tensidverbrauchs, sinkender Energieaufwand.
• beschreiben Möglichkeiten des Einsatzes von Künstlicher Intelligenz im Bereich der Forschung und industriellen Anwendung von Enzymen.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Struktur der Enzyme: Rolle von Cofaktoren und Peptidsequenz für Funktionstüchtigkeit der Enzyme
• Modellvorstellungen zum Enzym-Substratkomplex, z. B. Schlüssel-Schloss-Modell, Induced-fit-Modell
• katalytische Strategien, z. B. bei Proteasen, Carboanhydrasen, Restriktionsenzymen, Myosinen
• regulatorische Strategien, z. B. allosterische Endprodukthemmung der Aspartat‑Transcarbamoylase, Isoenzyme, kovalente Modifikation, Aktivierung durch proteolytische Spaltung
• biotechnologische Herstellung und Verwendung von Enzymen, z. B. in Waschmitteln
• Fortschritt in Forschung und Industrie zu Enzymen durch digitale Anwendungen und Künstliche Intelligenz, z. B. Berechnungen und Vorhersagen von Proteinstrukturen und Parametern zu Reaktivität durch Künstliche Intelligenz, Prozessüberwachung, ‑steuerung, und ‑optimierung

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• analysieren die Inhaltsstoffe eines Lebensmittels im Hinblick auf deren Wert für eine technologische Weiterverarbeitung sowie eine gesunde Ernährung, z. B. Bestandteile der Kuhmilch: Milchprotein, Milchfett, Milchzucker, Vitamine, Spurenelemente, Enzyme.
• beschreiben das Verfahren der Herstellung sowie Verarbeitung des Lebensmittels und begründen die Notwendigkeit der Konservierung und ggf. die funktionale Verpackung, z. B. bei Milch: thermische Verfahren, Reinigung, Entrahmung, Dicklegungsart (Sauermilch‑, Labkäse).
• nutzen verschiedene Einteilungskriterien für das Lebensmittel und unterscheiden ggf. Sorten, z. B. bei Käse: Aussehen, Geruch, Geschmack, Konsistenz.
• bewerten die Qualität von Lebensmitteln gemäß gängigem Standard.
• vergleichen das Lebensmittel mit alternativen Produkten, z. B. Zusammensetzung oder Ökobilanz von Milch und Milchersatzprodukten.
• bewerten die Produktion und den Konsum des Lebensmittels anhand von Nachhaltigkeitskriterien und erarbeiten diesbezüglich Perspektiven, z. B. Lebenszyklusanalyse, CO2‑Fußabdruck, Wasserfußabdruck.
• beschreiben die Anwendung von digitalen Hilfsmitteln und Künstlicher Intelligenz in der Lebensmittelproduktion.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Zusammensetzung und Bedeutung der Bestandteile eines Lebensmittels
• Verfahren der Herstellung und Verarbeitung des Lebensmittels
• Verfahren zur Konservierung des Lebensmittels und ggf. Ansprüche an die Verpackung
• Einordung nach Herstellungsart und qualitativen bzw. gesetzlichen Vorgaben
• Auswirkung des Lebensmittels und seiner Produktion auf Klima‑ und Umweltschutz
• Vergleich mit alternativen Produkten
• digitale und KIߛbasierte Systeme in der Lebensmittelproduktion, z. B. Inhaltsstoffanalyse mittels NIRCal-Analyse

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• untersuchen physikalische und chemische Verfahren zur Lebensmittelkonservierung, bewerten deren Keimhemmungs‑ bzw. Sterilitätseffekt und erklären deren Einsatz bei bestimmten Produktgruppen.
• beschreiben den Erreger und den Krankheitsverlauf und leiten aus den Übertragungswegen bzw. Kontaminationsquellen Vorsorge‑ und Hygienemaßnahmen ab.
• erläutern die Festlegung von Mindesthaltbarkeitsdatum, Verbrauchsdatum und Schadstoff‑Höchstmengen in Lebensmitteln und begründen deren Notwendigkeit mit möglichen Gesundheitsgefährdungen.
• beschreiben die Anwendung von digitalen Hilfsmitteln und Künstlicher Intelligenz, z. B. bei der Ermittlung von Schadstoff‑Höchstwerten.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Verderbserscheinungen, z. B. Geruch, Geschmack, Aussehen, Oberfläche, Festigkeit
• Wachstumsbedingungen, z. B. Inhaltsstoffe, pH‑Wert, aw‑Wert, Redoxpotenzial, Temperatur
• physikalische Konservierungsverfahren (z. B. Kühlen, Tiefgefrieren, Pasteurisieren, Sterilisieren, Trocknen, Schutzgas, Bestrahlen); D‑Wert, z‑Wert; chemische Konservierungsverfahren, z. B. Zuckern, Salzen, Pökeln, Räuchern, Säurezugabe, Konservierungsstoffe
• bakterielle Lebensmittelinfektion, z. B. durch Enteritis‑Salmonellen, E. coli, Campylobacter jejuni
• Angabe von Mindesthaltbarkeitsdatum, Verbrauchsdatum und Schadstoff‑Höchstmengen, z. B. NOEL‑Wert, ADI‑Wert
• digitale Anwendungen und Künstliche Intelligenz, z. B. KI‑gestützte Bildanalyse zu Verderbserscheinungen, KI‑basierte Datenanalyse zu Wachstumsbedingungen anhand von Inhaltsstoffen, pH‑Wert etc.

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• erläutern die Bedeutung monoklonaler Antikörper im Rahmen antikörperbasierter Nachweisverfahren und Therapiemöglichkeiten und beschreiben entsprechende Verfahren, die im medizinischen Bereich genutzt bzw. diskutiert werden.
• erklären das Prinzip der Durchflusszytometrie im Rahmen der medizinischen Routinediagnostik und der zellbiologischen Grundlagenforschung.
• beschreiben Anwendungsgebiete, Vorgehensweisen und medizinisch‑biologische Prinzipien der Regenerationsmedizin zur Wiederherstellung beschädigter Organe oder Gewebe und beurteilen mögliche ethische Aspekte.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• monoklonale Antikörper: Gewinnung, Anwendung in der Diagnostik (z. B. ELISA, DNA‑Chips, Krebsdiagnostik über Erkennung von Tumormarkern) und Therapie (z. B. Krebsimmuntherapie), therapeutische Grenzen
• Durchflusszytometrie: Funktionsprinzip und Anwendungsbeispiele (medizinische Diagnostik, wie z. B. in der Immunologie, zellbiologische Grundlagenforschung)
• Regenerationsmedizin, z. B. Tissue Engineering, Stammzelltherapie

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• begründen die aktuelle und zukünftige Bedeutung der Bioinformatik durch Beschreibung ihrer Anwendungsbereiche und Möglichkeiten.
• erklären Wirkungszusammenhänge in biologischen Systemen, indem sie entsprechende Modelle entwerfen und mithilfe computergestützter Simulationen den Einfluss variierender Parameter überprüfen.
• recherchieren Proteinstrukturen in Datenbanken und vergleichen Strukturen mit ähnlichen Sequenzen.
• beurteilen mögliche Auswirkungen von Mutationen anhand von biochemischen Kriterien, z. B. durch Analyse der spezifischen Aminosäuresubstitutionen und deren Einfluss auf die Proteinstruktur und ‑funktion.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• aktuelle Anwendungsbereiche der Bioinformatik, z. B. Sequenzdatenbanken, personalisierte Tumortherapie
• Simulation als computergestützter, vereinfachter Nachbau eines Ausschnitts der realen Welt, z. B. unbegrenztes und begrenztes Populationswachstum einer Bakterienkolonie
• digitale Modellierung von Proteinstrukturen anhand der Aminosäuresequenzen, Vergleich von ähnlichen Sequenzen, z. B. Sequenzen mit und ohne Mutation

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• analysieren Problemstellungen mit konkretem, vertiefendem Bezug zu technologischen Themengebieten und übernehmen Verantwortung für die eigene lösungsorientierte Arbeit und den Gruppenarbeitsprozess.
• wenden Methoden des Projektmanagements zielorientiert an.
• arbeiten strukturiert, lösungsorientiert und bewerten ihre Bearbeitungsschritte.
• präsentieren die Projektergebnisse adressatengerecht und reflektieren ihr eigenes Vorgehen und das anderer kritisch, aber wertschätzend.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Projektentstehung und Projektmanagement (z. B. Themenfindung, Rollen- und Aufgabenverteilung, Ablaufplan, Meilensteine, Zielformulierung), Projektphasenmodell (z. B. Spiralmodell), Feedback‑Runden, Zwischenreflexion
• Durchführung und mehrstufige Dokumentation, z. B. Lastenheft, Pflichtenheft, Systemdarstellung, analoge oder digitale Projektdokumentation, Portfolio
• Präsentation, z. B. Projekttag, (digitale) Ausstellung, Vortragsreihe, wissenschaftliche Plakate
• Projektabschluss mit kritischer Selbstreflexion und konstruktivem Feedback