Fachlehrplan Natur und Technik M10 Mittelschule, Natur und Technik , Jahrgangsstufe 10

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• beurteilen die Aussagekraft von erhobenen oder recherchierten Daten und finden in diesen Daten Trends, Strukturen und Beziehungen zu den im Unterricht behandelten Themen.
  Prozessbezogene Kompetenzen: Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• zeigen weitgehend selbständig Verknüpfungen zwischen gesellschaftlichen, technischen und ökologischen Entwicklungen und Erkenntnissen der Naturwissenschaften auf.
  Prozessbezogene Kompetenzen: Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
  Übergreifende Ziele: Bildung für Nachhaltige Entwicklung (Umweltbildung, Globales Lernen)
• diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter verschiedenen Gesichtspunkten fachlich korrekt und folgerichtig, vertreten ihre Standpunkte zu naturwissenschaftlichen Sachverhalten und reflektieren Einwände kritisch.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | kommunizieren | kommunizieren
• prüfen Darstellungen zu naturwissenschaftlichen Themen in verschiedenen Medien hinsichtlich ihrer fachlichen Richtigkeit.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | kommunizieren | kommunizieren
• ordnen naturwissenschaftliche Sachverhalte in historische, gesellschaftliche oder ökologische Zusammenhänge ein und bewerten Handlungsoptionen im Sinne der Nachhaltigkeit.
  Prozessbezogene Kompetenzen: bewerten | bewerten | bewerten | bewerten
  Übergreifende Ziele: Bildung für Nachhaltige Entwicklung (Umweltbildung, Globales Lernen)
• legen ein Wertesystem zugrunde, um normative Aussagen zu naturwissenschaftlichen Themen zu beurteilen.
  Prozessbezogene Kompetenzen: bewerten | bewerten | bewerten | bewerten
  Übergreifende Ziele: Kulturelle Bildung | Werteerziehung

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Entwicklung naturwissenschaftlichen Wissens: Datenanalyse (Trends, Strukturen und Beziehungen)
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | kommunizieren | kommunizieren | bewerten | bewerten | bewerten | bewerten | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• Errungenschaften der Naturwissenschaften: Verhandelbarkeit von Werten in einer Gesellschaft an einem Beispiel der Humangenetik bzw. der digitalen Technik
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | kommunizieren | kommunizieren | bewerten | bewerten | bewerten | bewerten | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• Anfertigung, Auswertung und Wechsel verschiedener Darstellungsformen (z. B. einfacher Regelkreis)
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | kommunizieren | kommunizieren | bewerten | bewerten | bewerten | bewerten | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• Reaktionsschema, Nomenklatur, Symbol- und Formelsprache (z. B. Formeldarstellung ausgewählter organischer Moleküle)
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | kommunizieren | kommunizieren | bewerten | bewerten | bewerten | bewerten | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• Gesundheitsbewusstsein und Verantwortung (z. B. Stressbewältigung, Hormonsystem)
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | kommunizieren | kommunizieren | bewerten | bewerten | bewerten | bewerten | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• beschreiben die Vorteile der modernen Digitaltechnik, indem sie die historische Entwicklung von digitalen Geräten aus ihrem Alltag recherchieren.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | bewerten | bewerten | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• beschreiben den Unterschied zwischen digitalen und analogen Signalen und erklären anhand vereinfachter Darstellungen ein Verfahren zur Umwandlung analoger in digitale Signale.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• erklären das Prinzip der Datenverarbeitung eines Computers, indem sie natürliche Zahlen vom Dezimalsystem in das Binärsystem umwandeln.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• führen einfache, selbst geplante Experimente zu logischen Schaltungen durch, um damit die Verarbeitung digitaler Signale durch Transistoren im Prozessor zu beschreiben.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• vergleichen aktuelle Medien zur digitalen Datenübertragung und ‑speicherung, um diese zu bewerten.
  Prozessbezogene Kompetenzen: bewerten | bewerten
• beurteilen Chancen und Risiken der digitalen Technik, um den eigenen Umgang mit modernen Kommunikationsgeräten zu reflektieren.
  Prozessbezogene Kompetenzen: bewerten | bewerten | bewerten

Inhalte zu den Kompetenzen:

• historische Entwicklung digitaler Geräte aus dem Alltag der Schülerinnen und Schüler (z. B. Mobiltelefon, Fernsehgerät)
  Gegenstandsbereiche: System | Systeme im Gleich- und Ungleichgewicht
• analoge und digitale Signale (z. B. Temperaturmessung, Töne): Sinus- und Rechteckspannungen
  Gegenstandsbereiche: System | Systeme im Gleich- und Ungleichgewicht
• Prinzip der A/D-Wandlung; Spannungs-Zeit-Diagramme
  Gegenstandsbereiche: System | Systeme im Gleich- und Ungleichgewicht
• binäres System: Umwandlung von Zahlen; Begriffe: Bit, Byte, Gigabyte, Terabyte
  Gegenstandsbereiche: System | Systeme im Gleich- und Ungleichgewicht
• Verarbeitung digitaler Signale; Transistor, logische Schaltungen; Bauen von Modellen (z. B. logische Schaltungen Und, Oder, Nicht)
  Gegenstandsbereiche: System | Systeme im Gleich- und Ungleichgewicht
• Datenübertragung mittels elektromagnetischer Schwingungen (z. B. Funk und Licht anhand aktueller Beispiele); Vergleichskriterien (z. B. Sicherheit, Störanfälligkeit und Geschwindigkeit)
  Gegenstandsbereiche: System | Systeme im Gleich- und Ungleichgewicht
• digitale Speicherung (z. B. optisch, magnetisch, elektronisch)
  Gegenstandsbereiche: System | Systeme im Gleich- und Ungleichgewicht
• Chancen, Grenzen, Probleme und Risiken der digitalen Technik (z. B. in den Bereichen Datenübertragung, Datenschutz)
  Gegenstandsbereiche: System | Systeme im Gleich- und Ungleichgewicht
• Aspekte sinnvollen Gebrauchs moderner Kommunikationsgeräte (z. B. Energiebedarf, Gesundheits- und Sozialverhalten)
  Gegenstandsbereiche: System | Systeme im Gleich- und Ungleichgewicht

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• erläutern die zentrale Bedeutung des menschlichen Gehirns im Nervensystem.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren
• beschreiben den Aufbau und die Vernetzung von Nerven und Nervenzellen, um die Bedeutung der Synapsen bei der Reizleitung zu erläutern.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• stellen Ursachen, Symptome sowie Therapie- und Präventionsmöglichkeiten dar, indem sie anhand ausgewählter Medien zu einer Erkrankung des Gehirns oder des Nervensystems recherchieren.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | bewerten | bewerten

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Gehirnbereiche und deren Funktionen: Großhirn, Zwischenhirn, Kleinhirn, Mittelhirn, Nachhirn; limbisches System
  Gegenstandsbereiche: System | Struktur, Eigenschaft und Funktion | System | Struktur und Funktion
• Aufbau der Nervenzelle: Nervenzellkörper, Nervenfaser/Neurit, Dendriten, Synapsen; Reizleitung durch Botenstoffe
  Gegenstandsbereiche: System | Struktur, Eigenschaft und Funktion | System | Struktur und Funktion
• Erkrankungen von Gehirn und Nervensystem (z. B. Parkinson, Demenz)
  Gegenstandsbereiche: System | System

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• beschreiben die Funktionsweise der Hormone als biochemische Signalstoffe im Körper. Sie benennen wichtige Wirkungsbereiche, um die Bedeutung der Hormone für die Stoffwechselvorgänge des Körpers zu erklären.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren
• erläutern die Steuerung einer Körperfunktion durch Hormone mittels idealtypischer Schemazeichnungen.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren
• erläutern das Zusammenwirken von Nerven- und Hormonsystem bei der Reaktion auf Stressoren, um Verhaltensweisen zur Stressbewältigung und ‑prävention zu bewerten.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | bewerten | bewerten | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Begriffe: Hormon, Schlüssel-Schloss-Prinzip
  Gegenstandsbereiche: System | Struktur, Eigenschaft und Funktion | System | Struktur und Funktion
• Überblick der Wirkungsbereiche von Hormonen: Steuerung von Wachstum und Entwicklung, Regulation von Stoffwechselprozessen, Beeinflussung von Verdauungsvorgängen
  Gegenstandsbereiche: System | Struktur, Eigenschaft und Funktion | System | Struktur und Funktion
• Steuerung durch Hormone (z. B. Wachstum, Menstruation, Blutzuckerspiegel)
  Gegenstandsbereiche: System | System
• Zusammenwirken von Nerven- und Hormonsystem bei der Reaktion auf Stressoren
  Gegenstandsbereiche: System | System
• Folgen von Dauerstress (z. B. Herz-Kreislauf-Beschwerden, Schlafstörungen); Gegenstrategien (z. B. sportliche Betätigung, Ruhe- und Erholungsphasen, gesunde Ernährung)
  Gegenstandsbereiche: System | System

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• ordnen Leitfossilien erdgeschichtlich ein, um den Verlauf der Stammesentwicklung zu beschreiben.
  Prozessbezogene Kompetenzen: Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• beschreiben Mutation, Selektion und Isolation als Evolutionsfaktoren, um die Bildung neuer Arten zu erklären.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• beschreiben die Entwicklungsgeschichte des Menschen an einem Stammbaum, indem sie wichtige Entwicklungsschritte und deren Vorteile erklären.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Fossilien, Leitfossilien; Erdzeitalter und Entwicklung der Lebewesen; stammesgeschichtliche Verwandtschaft; Übergangsformen (z. B. Archaeopteryx, Quastenflosser)
  Gegenstandsbereiche: Entwicklung | Entwicklung | evolutionäre Entwicklung
• Evolutionsfaktoren: Mutation, Selektion, Isolation; Charles Darwin
  Gegenstandsbereiche: Entwicklung | Entwicklung | evolutionäre Entwicklung
• Stammesgeschichte des Menschen im Überblick: Entwicklungsschritte (z. B. aufrechter Gang, Werkzeuge); Ausbreitung des Menschen auf der Erde
  Gegenstandsbereiche: Entwicklung | Entwicklung | evolutionäre Entwicklung

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• beschreiben anhand von Schemazeichnungen die Vorgänge bei der Bildung der Geschlechtszellen und erklären die Kombinationen von Chromosomen als Ergebnis der Meiose an einem Modell.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• stellen den molekularen Aufbau der DNA mithilfe geeigneter Modelle anschaulich dar und erklären ihre Verdopplung sowie die Bildung von Proteinen.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• erläutern eine Methode der Gentechnik und bewerten deren Chancen und Risiken.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | bewerten | bewerten
• stellen zu einem Bereich der angewandten Humangenetik wissenschaftliche Grundlagen und Probleme dar und diskutieren sie unter Einbeziehung rechtlicher und ethischer Aspekte, um einen eigenen Standpunkt zu beziehen.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | bewerten | bewerten

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Meiose
  Gegenstandsbereiche: Entwicklung | Entwicklung | Individualentwicklung
• Aufbau der DNA; identische Verdopplung; Bildung von Proteinen
  Gegenstandsbereiche: Struktur, Eigenschaft und Funktion | Struktur und Funktion
• Umsetzung der Erbinformation bei der Proteinsynthese; Bedeutung für die Ausbildung von Merkmalen
  Gegenstandsbereiche: Struktur, Eigenschaft und Funktion | Struktur und Funktion
• Methoden der Reproduktions- und Gentechnik (z. B. Klonen bei Tieren und Pflanzen, Gen Pharming)
  Gegenstandsbereiche: Entwicklung | Entwicklung | Individualentwicklung
• ein Bereich aus der angewandten Humangenetik (z. B. Embryonenschutzgesetz, Reproduktionsmedizin)
  Gegenstandsbereiche: Entwicklung | Entwicklung | Individualentwicklung

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• erklären unter Einbeziehung der Nebengruppenelemente maßgebliche Ordnungskriterien, um die Anordnung der Elemente im Periodensystem zu beschreiben.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• nutzen Modelle, um an ausgewählten Elementen mithilfe der Edelgasregel das Bindungsverhalten zu begründen.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• nutzen Angaben zur Elektronegativität chemischer Elemente, um zwischen polaren und unpolaren Elektronenpaarbindungen zu unterscheiden.
  Prozessbezogene Kompetenzen: Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• begründen Eigenschaften des Wassers mit dessen Dipolcharakter.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Periodensystem: Haupt- und Nebengruppenelemente ohne Lanthanoide und Actinoide
  Gegenstandsbereiche: Stoff-Teilchen-Konzept | Materie
• Metallbindung: Elektronengas, Atomrümpfe; Eigenschaften von Metallen (z. B. Wärmeleitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit)
  Gegenstandsbereiche: Stoff-Teilchen-Konzept | Struktur-Eigenschafts-Konzept | Struktur, Eigenschaft und Funktion | Materie
• Ionenbindung: Veranschaulichung (z. B. Natriumchlorid), Anion, Kation, Verhältnisformel, Donator-Akzeptor-Konzept; Eigenschaften von Salzen (z. B. hohe Schmelzpunkte, elektrische Leitfähigkeit in wässriger Lösung)
  Gegenstandsbereiche: Donator-Akzeptor-Konzept | Stoff-Teilchen-Konzept | Struktur-Eigenschafts-Konzept | Struktur, Eigenschaft und Funktion | Materie
• Elektronenpaarbindung: unpolar (z. B. H₂, Cl₂, O₂), polar (z. B. HCl, H₂O, NH₃); Elektronegativität
  Gegenstandsbereiche: Stoff-Teilchen-Konzept | Struktur-Eigenschafts-Konzept | Struktur, Eigenschaft und Funktion | Materie
• Wasser: Dipolcharakter, Hydratation, Wasserstoffbrücken
  Gegenstandsbereiche: Stoff-Teilchen-Konzept | Struktur-Eigenschafts-Konzept | Struktur, Eigenschaft und Funktion | Materie
• Formeln binärer Verbindungen (z. B. Natriumfluorid, Aluminium(III)chlorid, Eisen(III)oxid, Schwefeldioxid)
  Gegenstandsbereiche: Stoff-Teilchen-Konzept | Materie
• Fachbegriffe: ‑oxid, ‑chlorid, ‑sulfid, ‑fluorid
  Gegenstandsbereiche: Stoff-Teilchen-Konzept | Materie

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• beschreiben mithilfe von Modellen das Cracken von längerkettigen Alkanen zur Gewinnung von Alkenen und vergleichen es mit Crackverfahren in der Technik.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | bewerten | bewerten | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• schließen vom Molekülbau verschiedener organischer Stoffe auf typische Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• beschreiben an ausgewählten Beispielen schematisch die Prinzipien verschiedener Reaktionstypen zur Herstellung von Kunststoffen, zeichnen die Strukturformeln von Edukten (Monomere) sowie Produkten (Polymere) und erläutern die Einsatzmöglichkeiten der entstandenen Kunststoffe.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | bewerten | bewerten | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• diskutieren Möglichkeiten und Grenzen des Kunststoffrecyclings, um den eigenen Umgang mit Kunststoffen unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit zu reflektieren.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | bewerten | bewerten
• beschreiben schematisch die Reinigungswirkung von Waschsubstanzen und exemplarisch deren Umweltverträglichkeit.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | bewerten | bewerten

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Cracken von längerkettigen Alkanen (z. B. Nonan, Hexadecan); Crackverfahren in der Rohölverarbeitung
  Gegenstandsbereiche: Stoff-Teilchen-Konzept | Struktur-Eigenschafts-Konzept | Struktur, Eigenschaft und Funktion | Materie
• homologe Reihe der Alkene: Modelle, Strukturformeln, allgemeine Summenformel C_nH_2n, Eigenschaften und Verwendung (z. B. Brennstoffe, Grundstoffe für die Herstellung von Kunststoffen)
  Gegenstandsbereiche: Stoff-Teilchen-Konzept | Struktur-Eigenschafts-Konzept | Struktur, Eigenschaft und Funktion | Materie
• Reaktionstypen zur Herstellung von Kunststoffen: Polymerisation, wichtige Polymere (z. B. Polyethylen, Polypropylen); Polykondensation, wichtige Polykondensate (z. B. Polyamide, Polyester); Produkte (z. B. PET-Flaschen, Kleidung)
  Gegenstandsbereiche: Struktur-Eigenschafts-Konzept | Struktur, Eigenschaft und Funktion | chemische Reaktion | Energie und Reaktion
• Möglichkeiten und Grenzen des Kunststoffrecyclings; Umweltbelastung (z. B. Meere)
  Gegenstandsbereiche: chemische Reaktion | Energie und Reaktion
• Waschsubstanzen: Strukturen und Reinigungswirkung, Umweltverträglichkeit
  Gegenstandsbereiche: Stoff-Teilchen-Konzept | Struktur-Eigenschafts-Konzept | Struktur, Eigenschaft und Funktion | Materie

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• erstellen Weg-Zeit-, Geschwindigkeits-Zeit- und Beschleunigungs-Zeit-Diagramme von linearen gleichförmigen und gleichmäßig beschleunigten linearen Bewegungen in alltagsrelevanten Kontexten und verbalisieren die in den Diagrammen dargestellten Bewegungsabläufe.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• stellen Beziehungen zwischen den in den Diagrammen dargestellten Bewegungsabläufen und den entsprechenden linearen bzw. quadratischen Bewegungsfunktionen her.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• bestimmen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen von Körpern aus experimentellen Messdaten sowie anhand von Bewegungsdiagrammen.
  Prozessbezogene Kompetenzen: Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen
• schätzen und berechnen den Bremsweg von Fahrzeugen im Straßenverkehr in Abhängigkeit von deren Anfangsgeschwindigkeit und der vorliegenden Bremsverzögerung. Auf der Grundlage abgeschätzter und berechneter Werte bewerten sie auch kritische Situationen im Straßenverkehr und diskutieren hierfür mögliche Sicherheitsvorkehrungen.
  Prozessbezogene Kompetenzen: kommunizieren | kommunizieren | bewerten | bewerten | Erkenntnisse gewinnen | Erkenntnisse gewinnen

Inhalte zu den Kompetenzen:

• gleichförmige geradlinige Bewegungen; v = Δs : Δt, Weg-Zeit-Gesetz, s(t) = v ⋅ t
  Gegenstandsbereiche: Wechselwirkung | Wechselwirkung
• gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegungen; a = Δv : Δt, Weg-Zeit-Gesetz, Geschwindigkeits-Zeit-Gesetz, s(t) =  ⋅ a ⋅ t², v(t) = a ⋅ t
  Gegenstandsbereiche: Wechselwirkung | Wechselwirkung
• Anfangsgeschwindigkeit v_A; Bremsverzögerung, a_B = μ_Haft ⋅ 9,81 m/s²; Bremsweg, s_B =  ⋅ v_A ⋅ t, s_B = v_A² : (2 ⋅ a_B)
  Gegenstandsbereiche: Wechselwirkung | Wechselwirkung