A.5.5 Biologie und Erdwissenschaften TFO

FACHCURRICULUM Biologie und Erdwissenschaften

(1. Biennium Technologische Fachoberschule (alle TFOs)

Ziele

Der Unterricht der Biologie und Erdwissenschaften schafft eine naturwissenschaftliche Grundbildung bei Jugendlichen, indem naturwissenschaftliche Phänomene, Situationen und Problemstellungen handlungsorientiert erschlossen werden. Junge Erwachsene sollen sich in aktuellen und gesellschaftsrelevanten Bereichen der Natur und Technik orientieren können, um in Zukunft eigenverantwortliche Entscheidungen treffen zu können. Gesundheits- und Umweltbildung spielen dabei eine wichtige Rolle und werden in den naturwissenschaftlichen Unterricht immer wieder integriert.

Eine besondere Stellung nimmt dabei die Weiterentwicklung grundlegender Vorstellungen und Konzepte ein, welche auf den erlernten Fakten und Begriffen basiert. Lebenswelt und Interessen der Schülerinnen und Schüler sollen nach Möglichkeit mit der Schulwelt verknüpft werden, dabei werden geeignete Lernumgebungen innerhalb und außerhalb der Schule geschaffen. Technische und mediale Hilfsmittel werden zur selbstständigen Informationsbeschaffung verwendet.

Schwerpunkt des naturwissenschaftlichen Unterrichts ist das experimentelle und fächerverbindende Arbeiten und Lernen sowie die Anwendung korrekter wissenschaftlicher Methoden im Labor bzw. die direkte Beobachtung in der Natur: Schülerinnen und Schüler sammeln selbstständig Erfahrungen, integrieren ihr Vorwissen, wenden bereits erlernte Fertigkeiten und Fähigkeiten an, nutzen verschiedene Informationsquellen, planen und dokumentieren Versuche und präsentieren Ergebnisse im fächerübergreifenden Kontext.

Der Unterricht der Biologie und Erdwissenschaften ist durch eigenverantwortliches und exemplarisches Lernen in sinnvollen und für Jugendliche relevanten Kontexten gekennzeichnet.

 

Kompetenzen am Ende des 1.Bienniums

 Die Schülerin, der Schüler kann

  • Phänomene und Vorgänge der Natur beobachten und erforschen, sich mit naturwissenschaftlichen, technik und umweltrelevanten Fragestellungen auseinandersetzen, diese mit vielfältigen sowie fachspezifischen Methoden untersuchen, gezielt Daten und Informationen sammeln, ordnen, vergleichen und interpretieren Angaben und Merkmale aus Informationsquellen themen- bzw. sachbezogen herauslesen und in einer angemessenen Fachsprache wiedergeben; mit Darstellungsformen und gegebenenfalls mit Formeln und Symbolen beschreiben
  • Gesetzmäßigkeiten, Zusammenhänge und Wechselwirkungen erkennen, beschreiben und naturwissenschaftlichen Konzepten und Modellen zuordnen
  • zu aktuellen gesellschaftlichen Fragen mithilfe der erworbenen Fertigkeiten und Kenntnisse kritisch Stellung nehmen
  • Zusammenhänge zwischen den Möglichkeiten der Technologie und dem sozialen und kulturellen Umfeld erkennen und die Grenzen der technologischen Umsetzung bewusst wahrnehmen

 

1. Biennium

1. und 2. Klasse

Lerninhalte der 1. Klasse
Fertigkeiten Kenntnisse
Messgeräte, Geräte und Materialien im Labor und im Alltag sachgemäß nutzen und dabei nötige Sicherheitsmaßnahmen einhalten einfache Messgeräte, Sicherheitsnormen Einführendes Experiment: Beobachtung fallender Körper
Messungen durchführen, Fehler berechnen und die Zuverlässigkeit der Ergebnisse bewerten Messmethoden, physikalische Größen und Einheiten, SI- Einheiten, wissenschaftliche Notation und signifikante Stellen Längenmessung, Flächenmessung, Volumenmessung bei festen, flüssigen und gasförmigen Körpern. Umwandlung von Maßeinheiten
physikalische und chemische Vorgänge voneinander unterscheiden grundlegende Merkmale physikalischer und chemischer Vorgänge

wird im fächerübergreifenden Labor behandelt

einfache Experimente durchführen und ein Arbeitsprotokoll verfassen, experimentelle Ergebnisse darstellen und interpretieren das physikalische Experiment

Erstellung von Versuchsprotokollen zu allen Gruppenversuchen

die Verwendung und die Merkmale naturwissenschaftlicher Modelle beschreiben verschiedene Modelle

Besprechung der Modelle fester, flüssiger und gasförmiger Körper.

Mechanik    
statische Gleichgewichtszustände analysieren und dabei die Kräfte und Momente ermitteln Gleichgewicht in der Mechanik, Kraft, Moment einer Kraft und eines Kräftepaars;

Kräfte verformen Körper oder ändern ihren Bewegungszustand.

Messung der Dehnung einer Stahlfeder und eines Gummibandes in Abhängigkeit von der Spannkraft, Bestimmung der Federkonstante.

Demonstration einiger Waagen. Bestimmung des Ortsfaktors aus Masse und Gewichtskraft.

Bestimmung der Dichte von Festkörpern, von Flüssigkeiten und von Luft.

die Begriffe Masse und Gewicht unterscheiden Masse und Gewichtskraft
Gleichgewichte in Flüssigkeiten und Gasen untersuchen Druck

 Versuche zur Allseitigkeit des Druckes und zur Druckmessung, Messung des Luftdruckes.

Hydraulische Presse.

Versuche zum Auftrieb in Flüssigkeiten und in Luft. Dichtebestimmungen über die Auftriebskraft. Cartesischer Taucher.

Bewegungen beschreiben 

Geschwindigkeit und Beschleunigung verstehen und beschreiben

geradlinige und kreisförmige

Bewegungen, gleichförmige

Bewegung, Gesetze der Dynamik

Untersuchung von geradlinigen Bewegungen mit dem Zeitmarkengeber
Inertialsysteme und beschleunigte Systeme beschreiben und vergleichen Rotationsbewegung eines starren Körpers, Trägheitsmoment, Drehimpuls
die Erhaltung des Impulses und des Drehimpulses erkennen und erklären Impuls als Erhaltungsgröße, Erhaltungssätze
die Energieumwandlung bei Haushaltsgeräten analysieren und Möglichkeiten der Energieeinsparung aufzeigen Energie, Arbeit, Leistung

Demonstration verschiedener Vorgänge, bei denen Energieumwandlungen stattfinden.

Messung von Kraft und Weg bei einfachen Arbeitsgeräten und Vergleich der genutzten und der verrichteten Arbeit. Messung der Reibungskraft für verschiedene Paarungen von Reibflächen.

Messungen an einem Wagen mit Pufferfeder oder an einer Federpistole, Bestimmung des Wirkungsgrades einfacher Maschinen.

Messung von Kraft, Weg und Zeit bei praktischen Vorgängen. Berechnung der Leistung. Erhebung der Leistungsaufnahme von Haushaltsgeräten.

Bestimmung des Wirkungsgrads eines Dynamos mit Getriebe und eines Elektromotors.

Bestimmung des Wirkungsgrads beim Erwärmen von Wasser

Thermodynamik    

das Verhalten von festen, flüssigen und

gasförmigen Körpern bei Temperaturänderung beobachten und beschreiben

Ausdehnung von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen, Aggregatzustände und Phasenübergänge

Beobachtung des Verhaltens von festen, flüssigen und gasförmigen Körpern bei Temperaturänderung.

Demonstration verschiedener Thermometer. Kalibrierung eines Thermometers

Messung der Längenausdehnung von Festkörpern. Bolzensprengapparat, Bimetallstreifen mit Anwendung. Messung der Volumenausdehnung von Flüssigkeiten.

die Formen der Übertragung von Wärmeenergie beschreiben und die von einem Körper übertragene Wärmemenge berechnen mithilfe des thermodynamischen Kreisprozesses die Funktionsweise einer Wärmekraftmaschine erklären Temperatur und Temperaturmessung, innere Energie, Wärme als Energieform, Wärmekapazität Umwandlungen von Energie und thermodynamische Prozesse, Hauptsätze der Thermodynamik die Formen der Übertragung von Wärmeenergie beschreiben und die von einem Körper übertragene Wärmemenge berechnen mithilfe des thermodynamischen Kreisprozesses die Funktionsweise einer Wärmekraftmaschine erklären
Elektrizitätslehre und Magnetismus    
Stromstärke und Spannung in unverzweigten und verzweigten Stromkreisen messen elektrische Ströme, aktive und passive Elemente in einem Stromkreis, elektrische Leistung, Joulesche Wärme

Bau einfacher Stromkreise. Untersuchung der Leitfähigkeit von Festkörpern Vergleich verschiedener Modelle des elektrischen Stromkreises 

Messung der Stromstärke an verschie- denen Stellen eines unverzweigten Stromkreises. Messung der Gesamt- stromstärke bei Reihen- und Parallel- schaltung von zwei gleichen Verbrauchern.

Demonstration der Vorgänge in einem Druckwasserkreislauf als Modell des elektrischen Stromkreises.

Spannungs- und Strommessungen in einer Reihen- und in einer Parallelschaltung.

Aufladen von zwei Kondensatorplatten mittels Reibungselektrizität und Beobachtung des Ladungsausgleichs über eine Glimmlampe. Versuche zur Kraftwirkung zwischen geladenen Körpern.

Untersuchung der Leitfähigkeit verschiedener Metalle.

Messung von Spannung und Stromstärke an einem Konstantandraht oder an einem Festwiderstand. Demonstration verschiedener technischer Messung von Spannung und Stromstärke an einem Eisendraht und/oder an einer Glühlampe Messung von Spannung und Stromstärke bei einigen Geräten mit bekannter Leistung.

Messung von Spannung und Stromstärke an Konstantandrähten mit verschiedenen Längen und Querschnitten. Bestimmung des spezifischen Widerstands einiger Materialien

das Verhalten eines Widerstandes und eines Kondensators bei Gleich- und Wechselstrom erklären Kondensator wird nicht behandelt
die Kraftwirkungen in elektrischen und magnetischen Feldern untersuchen, erkennen und beschreiben elektrische Ladung, elektrisches und magnetisches Feld, Grundlagen des Magnetismus, Lorentzkraft Demonstration der Reibungselektrizität, Entladungen über eine Glimmlampe
verschiedene elektromagnetische Wellen einordnen Spektrum elektromagnetischer Wellen  
Optik und Wellenlehre    
Gesetzmäßigkeiten der Strahlenoptik erforschen Reflexionsgesetz, Brechung wird nicht behandelt
die Bildentstehung an einfachen optischen Geräten veranschaulichen Abbildungen durch Linsen, Funktionsweise einiger optischer Instrumente
die Ausbreitung und Überlagerung von Wellen beschreiben transversale und longitudinale Wellen, Superpositionsprinzip, Töne und Klänge

 

1. Biennium

1. und 2. Klasse

Lerninhalte der 2. Klasse
Fertigkeiten Kenntnisse

Messgeräte, Geräte und Materialien im

Labor und im Alltag sachgemäß nutzen und dabei nötige Sicherheitsmaßnahmen einhalten

einfache Messgeräte, Sicherheitsnormen  
Messungen durchführen, Fehler berechnen und die Zuverlässigkeit der Ergebnisse bewerten

Messmethoden,  physikalische

Größen und Einheiten, SI- Einheiten, wissenschaftliche Notation und signifikante Stellen

 
physikalische und chemische Vorgänge voneinander  unterscheiden

grundlegende Merkmale

physikalischer und chemischer Vorgänge

 
einfache Experimente durchführen und ein Arbeitsprotokoll verfassen, experimentelle Ergebnisse darstellen und interpretieren das physikalische Experiment  

die Verwendung und die Merkmale

naturwissenschaftlicher Modelle beschreiben

verschiedene Modelle  
Mechanik    
statische Gleichgewichtszustände analysieren und dabei die Kräfte und Momente ermitteln Gleichgewicht in der Mechanik, Kraft, Moment einer Kraft und eines Kräftepaars;

Beobachtung der Wirkung von mehreren Kräften. Addition von  Kräften mit dem Kräfteparallelogramm. Zerlegung einer Kraft in Komponenten Messung der Drehwirkung einer Kraft Das Gleichgewicht am Hebel, der Kettentrieb am Fahrrad.

Bestimmung des Kippmoments, Bestimmung der Schwerpunktslage von Körpern,

Messung der Auflagerkräfte

die Begriffe Masse und Gewicht

unterscheiden

Masse und Gewichtskraft  

Gleichgewichte in Flüssigkeiten und

Gasen untersuchen

Druck  

Bewegungen beschreiben,

Geschwindigkeit und Beschleunigung verstehen und beschreiben

geradlinige und kreisförmige Bewegungen, gleichförmige Bewegung, Gesetze der Dynamik

Bestimmung der Drehzahl eines Elektromotors

Kraft als Ursache für die Änderung des Bewegungszustandes (ev. am Beispiel der Beschleunigung eines Autos).

Messung der Weg-Zeit-Abhängigkeit beim freien Fall (Fallgerät oder Zeitmarkengeber).

Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Kraft und Beschleunigung. Beobachtung der Wirkung einer Kraft senkrecht zur Bewegungsrichtung.

Messung der Zentralkraft

Inertialsysteme und beschleunigte Systeme beschreiben und vergleichen

Rotationsbewegung eines starren

Körpers, Trägheitsmoment, Drehimpuls

 

die Erhaltung des Impulses und des

Drehimpulses erkennen und erklären

Impuls als Erhaltungsgröße,

Erhaltungssätze

 
die Energieumwandlung bei Haushaltsgeräten analysieren und Möglichkeiten der Energieeinsparung aufzeigen Energie, Arbeit, Leistung

Betrachtungen zu Arbeit und Energie bei gleichmäßig beschleunigten Bewegungen.

Untersuchung von Bewegungen auf der schiefen Ebene.

Thermodynamik    

das Verhalten von festen, flüssigen und

gasförmigen Körpern bei Temperaturänderung beobachten und beschreiben

Ausdehnung von Feststoffen,

Flüssigkeiten und Gasen, Aggregatzustände und Phasenübergänge

 
die Formen der Übertragung von Wärmeenergie beschreiben und die von einem Körper übertragene Wärmemenge berechnen mithilfe des thermodynamischen Kreisprozesses die Funktionsweise einer Wärmekraftmaschine erklären Temperatur und Temperaturmessung, innere Energie, Wärme als Energieform, Wärmekapazität Umwandlungen von Energie und thermodynamische Prozesse, Hauptsätze der Thermodynamik Temperatur und Temperaturmessung, innere Energie, Wärme als Energieform, Wärmekapazität Umwandlungen von Energie und thermodynamische Prozesse, Hauptsätze der Thermodynamik
Elektrizitätslehre und Magnetismus    
Stromstärke und Spannung in unverzweigten und verzweigten Stromkreisen messen

elektrische Ströme, aktive und

passive Elemente in einem Stromkreis, elektrische Leistung, Joulesche Wärme

 

das Verhalten eines Widerstandes und

eines Kondensators bei Gleich- und Wechselstrom erklären

Kondensator  
die Kraftwirkungen in elektrischen und magnetischen Feldern untersuchen, erkennen und beschreiben elektrische Ladung, elektrisches und magnetisches Feld, Grundlagen des Magnetismus, Lorentzkraft

Kraftwirkung von Magneten, Ablenkung einer Magnetnadel in der Nähe eines stromführenden Leiters. Kraftwirkung in der Nähe einer stromdurchflossenen Spule (ohne und mit Eisenkern).

Modellversuch zum Dreheiseninstrument.

Kraft auf einen stromführenden Leiter im Magnetfeld (Leiterschaukel). Kraft zwischen stromdurchflossenen Leitern. Strahlablenkung in der Braun'schen Röhre.

Modellversuch zum Drehspulmessgerät Versuche zum Elektromotor (Gleichstrommotor).

Induktionsversuche mit einem Permanentmagneten. Umkehrung des Leiterschaukel-Versuches.

Induktionsversuche mit einem Elektromagneten.

Versuche zum Transformator.

verschiedene elektromagnetische Wellen einordnen Spektrum elektromagnetischer Wellen Spektrum elektromagnetischer Wellen
Optik und Wellenlehre    
Gesetzmäßigkeiten der Strahlenoptik erforschen Reflexionsgesetz,  Brechung  
die Bildentstehung an einfachen optischen Geräten veranschaulichen

Abbildungen durch Linsen,

Funktionsweise einiger optischer Instrumente

 
die Ausbreitung und Überlagerung von Wellen beschreiben

transversale und longitudinale

Wellen, Superpositionsprinzip, Töne und Klänge