Lehrplan PLUS

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• erläutern die Bedeutung der Biotechnologie anhand von biotechnologisch erzeugten Produkten und unterscheiden biotechnologisch wichtige Pilz- und Bakterienarten auf Basis charakteristischer Merkmale.
• unterscheiden Enzymklassen nach ihrem Reaktionstyp und untersuchen die biokatalytische Funktion sowie die Regulation von Enzymen, um daraus die Vorteile enzymatischer Reaktionen im Vergleich zu chemischen Reaktionen abzuleiten.
• beschreiben den Prozessablauf bei der biotechnologischen Gewinnung von Waschmittelenzymen und ermitteln die Wirkung hydrolytischer Enzyme als Waschmittelzusätze, um damit deren Beitrag für den Umweltschutz zu erklären.
• beschreiben die Bauteile moderner Bioreaktoren sowie gängige Verfahren und Prozessbedingungen bei Fermentationen, um die Möglichkeiten der Prozesskontrolle und Prozessführung zu erklären sowie Fehlerquellen zu bestimmen.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Begriff der Biotechnologie (z. B. OECD-Definition), Überblick über biotechnologische Produkte, Merkmale von Pilz- und Bakterienarten (z. B. Pro-/Eukaryot, Lebensweise, Färbbarkeit, Substrat)
• Enzymklassen, Wirkungsweise von Enzymen, Regulation, Vergleich zur chemischen Synthese
• biotechnologische Herstellung und Verwendung hydrolytischer Enzyme in Waschmitteln
• Aufbau und Funktion von Bioreaktoren; Kulturbedingungen und Steuerung; biotechnologische Fermentationsprozesse; kontinuierliche, diskontinuierliche, semikontinuierliche Verfahren

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• bewerten auf Grundlage des Konzepts des integrierten Pflanzenbaus die Bedeutung für eine nachhaltige und umweltgerechte Pflanzenproduktion.
• untersuchen Mangel- und Überschusserscheinungen der wichtigsten Hauptmineralstoffe, um die Notwendigkeit von Düngegaben zu beurteilen, und begründen Düngemaßnahmen auf Basis der Mineralstoffentzüge mit der Erzeugung hochwertiger und gesunder Pflanzen.
• erläutern anhand ihrer Kenntnis über die Zusammensetzung chemisch-synthetischer Düngemittel sowie über die Dynamik der Mineralstoffe im Boden den Einsatzbereich und die ressourcen- und umweltschonende Verwendung von Düngern.
• erstellen auf Basis von Berechnungen einen Düngeplan mit geeigneten Düngern für mindestens eine Kulturpflanze und berücksichtigen dabei Bodenanalysen, Vorgaben aus der Düngeverordnung und Ertragserwartungen.
• beschreiben die Ursachen und Folgen einer Bodenversauerung sowie die Wirkung einer Kalkzufuhr auf den Boden und unterscheiden dabei eine Gesundungs- von einer Erhaltungskalkung, berechnen den Kalkbedarf und die Zahl der Kalkgaben bei unterschiedlichen Ackerstandorten.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• integrierter Pflanzenbau
• Mangel-, Überschusserscheinungen für Stickstoff, Phosphor, Kalium und Kalzium oder Magnesium oder Schwefel; Entzüge in kg/ha
• Zusammensetzung und Verwendung von Mineraldüngern, Dynamik im Boden, Analyse von Umweltbelastungen, z. B. Nitratproblematik, Gewässereutrophierung, Bodenversauerung
• Düngeplanung einer Ackerkultur für N, P, K: Düngeverordnung (N-Sollwert bzw. Entzug), Bodenanalyse (N_min-Wert, Gehaltsstufen), Ertragserwartung
• Bodenversauerung; Kalkwirkung auf den Boden; Gesundungs-, Erhaltungskalkung, Kalkbedarfsberechnungen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• untersuchen rassen- und leistungsspezifische Merkmale ausgewählter Rinder- und Schweinerassen, um deren Einsatz in der Tierproduktion zu erklären.
• unterscheiden den Aufbau und die Funktion des Verdauungsapparats bei Rindern und Schweinen und leiten daraus die Notwendigkeit einer artgemäßen Fütterung für einen gesunden Verdauungsablauf ab.
• unterscheiden Futtermittel nach deren Inhaltsstoffen und vergleichen die Wertigkeit anhand von Futtermittelanalysen und Maßstäben zur Energie- und Eiweißbewertung.
• berechnen mithilfe von Futterwerttabellen und Bedarfsnormen oder mithilfe von Rationsberechnungsprogrammen für eine Nutztierart (z. B. für Milchvieh) mindestens eine Futterration und untersuchen dabei z. B. den Rohfaseranteil und die Milcherzeugungswerte, um die Qualität der Futterration zu beurteilen.
• vergleichen Haltungsbedingungen sowie die Notwendigkeit und Umsetzungsmöglichkeiten von Tierschutzrichtlinien sowie ethologischen Ansprüchen einer Nutztierart in der konventionellen und ökologischen Erzeugung.
• erläutern Bestimmungen bzw. Verordnungen zum Transport und Schlachten von Nutztieren und analysieren unter Berücksichtigung der Menge geschlachteter Nutztiere gesellschaftliche Hintergründe von bekannt gewordenen Verstößen.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• rassen- und leistungsspezifische Merkmale: z. B. Schwarzbunte, Fleckvieh, Rotbunte; Deutsche Landrasse, Piétrain, Deutsches Edelschwein
• Aufbau des Verdauungsapparats bei Rindern und Schweinen
• Weender-Analyse, Energie- und Eiweißbewertung
• Futterwerttabellen, Bedarfsnormen (z. B. Gruber-Tabelle) oder Rationsberechnungsprogramme, Bewertung mindestens einer Futterration für eine Nutztierart (z. B. Milchvieh), beispielsweise nach % XF, MEW, nXP, MJNEL
• Haltungsbedingungen bei der konventionellen und ökologischen Erzeugung einer Nutztierart, z. B. nach Tierschutzgesetz, Tierschutznutztierhaltungsverordnung, EU-Öko-VO, Richtlinien der Anbauverbände
• Anforderungen von Transport und Schlachtung bei Nutztieren (z. B. nach EU-Transport-VO, Tierschutz-Schlacht-VO), Zahl geschlachteter Tiere, Verstöße

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• untersuchen anhand ihrer Alltagserfahrungen verschiedene Möglichkeiten der Gruppierung von Werkstoffen in Metalle, Halbleiter, Keramiken, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe und erläutern deren physikalische, chemische und technologische Eigenschaften.
• analysieren mithilfe von Fachinformationen Aufbau, Funktion und Auswertung von Werkstoffprüfverfahren und leiten daraus Werkstoffeigenschaften ab.
• ordnen die ihnen bekannten chemischen Bindungsarten einzelnen Werkstoffgruppen zu und stellen damit Zusammenhänge zwischen der Bindungsart und den besonderen Eigenschaften eines Werkstoffs her.
• vergleichen die Struktur und das Gefüge verschiedener Werkstoffgruppen und nutzen dazu Modelle, um den Aufbau von z. B. Metallen oder Kunststoffen zu erklären.
• definieren, z. B. mithilfe des Internets, den Begriff der Nachhaltigkeit, um den Einfluss der Werkstoffauswahl auf die Umweltverträglichkeit und Ökonomie zu verdeutlichen.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Werkstoffeinteilung und Werkstoffeigenschaften
• Werkstoffprüfverfahren, z. B. Härteprüfung, elektr. Leitfähigkeit, Zugversuch
• Atom-, Ionen- und metallische Bindung und Werkstoffeigenschaften
• Gittertypen bzw. Gittermodelle (amorph, kristallin), Gefüge
• Umweltverträglichkeit, Recyclingfähigkeit und Wirtschaftlichkeit von Werkstoffen, Obsoleszenz

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, leiten den Wirkungsgrad ab und wenden ihre Kenntnisse in einfachen Wirkungsgradberechnungen an.
• führen mit ihren Kenntnissen über Energiewandlungsketten und Energieflussdiagramme 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, chemische Energie, elektrische Energie, Wärmeenergie, Kernenergie
• Primär- und Sekundärenergieträger, Nutzenergie, Endenergie, Energietransport, Energieflussdiagramm
• Arbeit, Energie, Leistung
• Energieerhaltungssatz, Energieverlust und Wirkungsgrad
• 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, Aufwand und 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, Dekarbonisierung der Weltwirtschaft
• regenerative Energien, z. B. Sonnenenergie, Biomasse als Abwandlung der Sonnenenergie
• 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 ...

• analysieren die Inhaltsstoffe von Kuhmilch in Hinblick auf deren Wert für eine technologische Weiterverarbeitung und für eine gesunde Ernährung.
• begründen die mechanischen und thermischen Behandlungsmaßnahmen von Rohmilch in der Molkerei mit den Anforderungen an die Milchsorten und untersuchen deren Auswirkungen auf Geschmack und Beschaffenheit der Milch.
• belegen anhand von Beispielen fermentierter und nicht-fermentierter Milcherzeugnisse deren Stellenwert für die menschliche Versorgung und erklären unterschiedliche sensorische Merkmale ausgewählter Joghurt- und Kefirerzeugnisse mit dem Herstellungsprozess.
• nutzen verschiedene Einteilungskriterien für Käse, um Käsesorten zu unterscheiden, und berechnen den absoluten Fettgehalt verschiedener Käsesorten, um Ernährungsempfehlungen abzugeben.
• erläutern die einzelnen Arbeitsgänge bei der Technologie der Käseherstellung, um mögliche Käsefehler zu erklären und untersuchen die Bedeutung der Reifung und Reifebehandlung für Konsistenz, Geschmack- und Aromabildung von Käse.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• durchschnittliche Zusammensetzung der Kuhmilch; Bedeutung von z. B. Milch- und Molkenproteinen, Milchfett, Milchzucker, Vitaminen, Spurenelementen, Enzymen
• Reinigung, Entrahmung, Homogenisierung, Thermisierung, Pasteurisierung, Ultrahocherhitzung, Kochen
• Aussehen, Geruch, Geschmack, Konsistenz, homo- und heterofermentative Gärung, Temperaturführung, Starterkulturen
• Einordnen von Käsesorten, z. B. nach Dicklegungsart (Sauermilch-, Labkäse), Proteinquelle (Caseinkäse, Molkenkäse), Fettgehaltsstufe, Käsegruppe
• Käseherstellung, Käsefehler

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• 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 Mensch und Umwelt.
• untersuchen Aufbau und Funktionsweise technischer Maßnahmen zur Luftreinhaltung und bewerten ordnungspolitische Maßnahmen im Hinblick auf deren Wirksamkeit bei der Verbesserung der Luftqualität.
• analysieren technische sowie ordnungspolitische Maßnahmen zur Wasserreinhaltung sowie zur Wasseraufbereitung und bewerten diese bzgl. der Effizienz bei der Sicherung und Sanierung der Wasserqualität in unterschiedlichen Bereichen, wie z. B. im Grundwasser oder in stehenden und fließenden Oberflächengewässern.
• untersuchen Methoden und Techniken der heutigen Abfallwirtschaft in Bezug auf Effizienz und Umweltverträglichkeit und leiten daraus Verbesserungsvorschläge ab.
• untersuchen technische Systeme und Produkte bzgl. ihrer umweltverträglichen Konstruktions- und Produktionsweise sowie Entsorgung und beurteilen dabei mögliche Auswirkungen auf Mensch, Gesellschaft und Umwelt.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Umweltprobleme (z. B. Klimaerwärmung, Waldsterben, Ozonloch), technische oder politische Maßnahmen, z. B. FCKW-Verbot, Kohlenstoffdioxid-Reduktion
• Schadstoffe (z. B. Kohlendioxid, Ozon, Feinstaub, Dioxine), Nachweismethoden, Auswirkungen
• Abgasreinigungsanlagen (z. B. in Kohlekraftwerken, Partikelfilter, 3-Wege-Katalysatoren), ordnungspolitische Maßnahmen (z. B. Umweltzonen), Herstellernormen, z. B. Abgasnormen für PKW und LKW
• Maßnahmen der Abwasserbehandlung (z. B. Kläranlagen), Maßnahmen der Trinkwasseraufbereitung (z. B. Entsalzungsanlagen), ordnungspolitische Maßnahmen, z. B. Düngeverordnung
• Kreislaufwirtschaft, Abfallarten und -entsorgung
• Rohstoffproblematik (z. B. seltene Erden), umweltverträgliche Konstruktionen sowie Produktionsprozesse, Recycling und Entsorgung, z. B. Elektroschrott

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• analysieren weitgehend selbständig auch unter Verwendung fachbezogener Informationsquellen Aufbau, Funktion, Entwicklungsgeschichte und Innovationskraft komplexer technischer Systeme. Hiermit erläutern sie die Verknüpfung technischer Teilbereiche untereinander und zu anderen Fachgebieten, dokumentieren ihre Ergebnisse fachgerecht und stellen sie mithilfe geeigneter Präsentationstechniken zielgruppenorientiert dar.
• beurteilen verschiedene grafische Darstellungsformen komplexer technischer Zusammenhänge, prüfen den Informationsgehalt von technologischen und physikalischen Größen und Einheiten und analysieren deren Genauigkeit, Vergleichbarkeit und Aussagekraft.
• vergleichen Lösungen technischer Problemstellungen ähnlicher oder gleicher komplexer Systeme (wie z. B. gleiche Produkte verschiedener Hersteller), erläutern die dazu benötigten Fertigungsprozesse und bewerten die jeweiligen Entwicklungsschritte.
• begründen im Rahmen einer Abschlussdiskussion die Vor- und Nachteile von untersuchten komplexen technischen Systemen aus ökonomischer, ökologischer und technischer Sicht, um Entscheidungskriterien für weitere Forschungen zu identifizieren.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Aufbau und Funktionsweise von komplexen technischen Systemen (z. B. Antriebsmotor, Raffinerie, Elektronik, Computer, Automatisierungstechnik), Entwicklungsgeschichte komplexer technischer Systeme
• grafische Darstellung technischer Daten (z. B. Kennlinienfeld, Zeigerdiagramm, 3-D-Diagramm, ZTU-Schaubild, Gesamtzeichnung, Blockschaltbild, Flussdiagramm); komplexe technische und physikalische Größen, z. B. Wärmekapazität, Lumen, Entropie, spezifischer Kraftstoffverbrauch
• exemplarischer Vergleich technischer Problemlösungen, moderne Fertigungsprozesse, Produktlebenszyklus
• Ökonomie und Ökologie technischer Systeme, Forschungsgebiete und zukünftige technische Entwicklungen