Naturwissenschaftskompetenz. Sammlung freigegebener PISA-Aufgaben. Charakteristika, Lösungen und Bewertungsrichtlinien.

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1 Naturwissenschaftskompetenz Sammlung freigegebener PISA-Aufgaben Charakteristika, Lösungen und Bewertungsrichtlinien Im Auftrag des

2 Inhaltsverzeichnis S114: Treibhauseffekt 3 S128: Klonen 9 S129: Tageslicht 12 S195: Semmelweis Tagebuch 18 S213: Bekleidung 24 S253: Ozon 27 S426: Der Grand Canyon 35 S447: Sonnenschutz 38 S477: Mary Montagu 43 S485: Saurer Regen 47 S493: Körperliche Aktivität 52 S508: Gentechnisch verändertes Getreide 55 Anhang: Charakteristika der Aufgabenbeispiele für den Kompetenzbereich Naturwissenschaft 58

3 S114: TREIBHAUSEFFEKT Lies die Texte und beantworte die darauf folgenden Fragen. DER TREIBHAUSEFFEKT: TATSACHE ODER ERFINDUNG? Lebewesen benötigen Energie, um zu überleben. Die Energie, die das Leben auf der Erde erhält, stammt von der Sonne. Diese strahlt auf Grund ihrer enormen Hitze Energie ins All ab. Ein winziger Teil dieser Energie erreicht die Erde. Die Atmosphäre der Erde wirkt wie eine schützende Decke über der Oberfläche unseres Planeten und verhindert Temperaturschwankungen, die es in einer luftlosen Welt geben würde. Ein Großteil der eintreffenden Sonnenenergie dringt durch die Erdatmosphäre hindurch. Die Erde nimmt einen Teil dieser Energie auf, und ein Teil wird von der Erdoberfläche zurückgestrahlt. Diese zurückgestrahlte Energie wird teilweise von der Atmosphäre aufgenommen. Als Folge davon ist die durchschnittliche Temperatur über der Erdoberfläche höher als sie es wäre, wenn es keine Atmosphäre gäbe. Die Erdatmosphäre hat denselben Effekt wie ein Treibhaus, deshalb der Ausdruck Treibhauseffekt. Der Treibhauseffekt soll sich während des 20. Jahrhunderts verstärkt haben. Tatsache ist, dass die durchschnittliche Temperatur der Erdatmosphäre angestiegen ist. In Zeitungen und Zeitschriften wird als Hauptgrund des Temperaturanstiegs im 20. Jahrhundert oft die erhöhte Kohlendioxidemission angegeben. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 3

4 Der Schüler Armin beginnt, sich für den möglichen Zusammenhang zwischen der durchschnittlichen Temperatur der Erdatmosphäre und der Kohlendioxidemission auf der Erde zu interessieren. In einer Bibliothek findet er zufällig die folgenden zwei graphischen Darstellungen. 20 Kohlendioxidemission (tausend Millionen Tonnen pro Jahr) Jahre Durchschnittliche Temperatur der Erdatmosphäre ( C) 15,4 15,0 14, Jahre Armin schließt aus diesen zwei graphischen Darstellungen, dass der Anstieg der durchschnittlichen Temperatur der Erdatmosphäre mit Sicherheit auf die Zunahme der Kohlendioxidemission zurückzuführen ist. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 4

5 S114Q Frage 3: TREIBHAUSEFFEKT Welches Merkmal der graphischen Darstellungen stützt Armins Schlussfolgerung? TREIBHAUSEFFEKT BEWERTUNG 3 Full Credit Code 11: Bezieht sich auf den Anstieg von sowohl der (durchschnittlichen) Temperatur als auch der Kohlendioxidemission. Als die Temperatur stieg, stiegen auch die Emissionen. Beide Graphen steigen. Weil 1910 beide Graphen zu steigen begannen. Die Temperatur steigt, wenn CO2 ausgestoßen wird. Die Informationslinien auf den Graphen steigen gemeinsam. Alles steigt. Je mehr CO2-Emissionen, desto höher die Temperatur. Code 12: Bezieht sich (in einer allgemeinen Weise) auf die positive Beziehung zwischen Temperatur und Kohlendioxidemission. [Anmerkung: Dieser Code zielt darauf ab, die Terminologie so wie positive Beziehung, ähnliche Form oder direkt proportional der Schüler zu dokumentieren; obwohl letztgenannte Formulierung nicht wirklich richtig ist, zeigt sie ausreichendes Verständnis, um als Full-Credit -Antwort angesehen zu werden.] Die Menge an CO2 und die durchschnittliche Temperatur der Erde sind direkt proportional. Sie haben eine ähnliche Form, die ein Verhältnis anzeigt. No Credit Code 01: Bezieht sich auf den Anstieg von entweder der (durchschnittlichen) Temperatur oder der Kohlendioxidemission. Die Temperatur ist gestiegen. CO2 steigt an. Es zeigt dramatische Änderungen in den Temperaturen. Code 02: Bezieht sich auf Temperatur und Kohlendioxidemissionen ohne klare Stellungnahme über irgendwelche Beziehungen. Die Kohlendioxidemission (Graph 1) hat einen Einfluss auf den Anstieg der Erdtemperatur (Graph 2). Das Kohlendioxid ist die Hauptursache für den Anstieg der Erdtemperatur. ODER Andere Antworten. Die Kohlendioxidemission ist stark steigend mehr als die durchschnittliche Erdtemperatur. [Anmerkung: Die Antwort ist falsch, weil das Ausmaß der CO2- und Temperaturanstiege als die Antwort angesehen werden statt der Tatsache, dass beide ansteigen.] Der Anstieg von CO2 über die Jahre hinweg hängt vom Temperaturanstieg der Erdatmosphäre ab. Die Art wie der Graph nach oben geht. Da ist ein Anstieg. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 5

6 Code 99: Missing. Frage 4: TREIBHAUSEFFEKT Johanna, eine andere Schülerin, ist mit Armins Schlussfolgerung nicht einverstanden. Sie vergleicht die zwei Graphen und sagt, dass einige Abschnitte der graphischen Darstellungen seine Schlussfolgerung nicht stützen. Gib ein Beispiel eines Abschnitts der graphischen Darstellungen, der Armins Schlussfolgerung nicht stützt. Erkläre deine Antwort. TREIBHAUSEFFEKT BEWERTUNG 4 Full Credit Code 2: Ein richtiger Abschnitt der graphischen Darstellungen, in dem nicht beide Kurven ansteigen oder fallen, wird angegeben mit passender Erklärung (ca.) war CO2 steigend, während die Temperatur sank nahm Kohlendioxid ab, aber die Temperatur stieg an. Die Temperatur im 19. Jh. bleibt ziemlich gleich, aber der erste Graph steigt weiter. Zwischen 1950 und 1980 stieg die Temperatur nicht, aber das Kohlendioxid. Von 1940 bis 1975 bleibt die Temperatur ziemlich konstant, aber die Kohlendioxidemission zeigt einen starken Anstieg war die Temperatur viel höher als 1920 und sie haben ähnliche Kohlendioxidemissionen. Partial Credit Code 1: Ein richtiger Abschnitt der Kurven wird angegeben, jedoch ohne Erklärung vor 1910 Nur ein bestimmtes Jahr (nicht ein Zeitraum) wird erwähnt, aber mit akzeptabler Erklärung waren die Emissionen niedrig aber die Temperatur ging bergauf. Gibt ein Beispiel, das Armins Schlussfolgerung nicht stützt, macht aber einen Fehler im Bezug auf den Zeitraum. [Anmerkung: Dieser Fehler muss evident sein z.b. ein Bereich, der eindeutig eine richtige Antwort zeigt, ist im Graphen markiert und dann wurde bei der Übertragung dieser Information in einen Text ein Fehler gemacht.] Zwischen 1950 und 1960 nahm die Temperatur ab und die Kohlendioxidemissionen stiegen. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 6

7 No Credit Bezieht sich auf Unterschiede zwischen den 2 Kurven ohne einen speziellen Zeitraum anzugeben. Manchmal steigt die Temperatur, obwohl die Emissionen abnehmen. Früher waren weniger Emissionen aber trotzdem hohe Temperaturen. Wo ein starker Anstieg bei Graph 1 ist, ist kein Anstieg bei Graph 2, er bleibt konstant. [Anmerkung: Er bleibt insgesamt konstant.] Weil am Anfang die Temperatur noch immer hoch ist, aber das Kohlendioxid sehr niedrig war. Bezieht sich auf eine Unregelmäßigkeit in einem Graphen. Es war ca als die Temperatur gefallen war und so für eine gewisse Zeit blieb. Im zweiten Graphen ist unmittelbar vor 1910 eine Abnahme der Temperatur der Erdatmosphäre. Bezieht sich auf Unterschiede in den Graphen, aber mit dürftiger Erklärung. In den 1940ern war die Hitze sehr groß, aber das Kohlendioxid sehr niedrig. [Anmerkung: Die Erklärung ist sehr dürftig, aber der Unterschied wird klar angegeben.] Code 0: Bezieht sich auf eine Unregelmäßigkeit in einer Kurve ohne sich speziell auf die 2 Graphen zu beziehen. Es geht ein bisschen rauf und runter. Es ging 1930 runter. Code 9: Missing. Bezieht sich auf einen dürftig definierten Zeitraum oder ein Jahr ohne Erklärung. Im mittleren Teil 1910 Andere Antworten stieg die durchschnittliche Temperatur, aber nicht die Kohlendioxidemissionen. Ca ist die Temperatur angestiegen, aber nicht die Emissionen. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 7

8 Frage 5: TREIBHAUSEFFEKT S114Q Armin besteht auf seiner Schlussfolgerung, dass der Anstieg der durchschnittlichen Temperatur der Erdatmosphäre durch die Zunahme der Kohlendioxidemission verursacht werde. Doch Johanna ist der Meinung, diese Schlussfolgerung sei verfrüht. Sie sagt: Bevor du diese Schlussfolgerung annimmst, musst du sicher sein, dass andere Faktoren, die den Treibhauseffekt beeinflussen könnten, konstant sind. Nenn einen dieser Faktoren, die Johanna meint. TREIBHAUSEFFEKT BEWERTUNG 5 Full Credit Code 11: Nennt einen Faktor, der sich auf Energie/Strahlung, die von der Sonne kommt, bezieht. Die Wärme der Sonne und vielleicht eine Veränderung der Position der Erde. Energie wird von der Erde reflektiert. [Unter der Annahme, dass der Schüler mit Erde den Boden meint.] Code 12: Nennt einen Faktor, der sich auf einen natürlichen Bestandteil oder potentielle Verschmutzung bezieht: Wasserdunst in der Luft Wolken Sachen wie Vulkanausbrüche Atmosphärische Verschmutzung (Benzin, Treibstoff) Die Menge an Auspuffgasen FCKWs Die Anzahl der Autos Ozon (als ein Bestandteil der Luft) [Anmerkung: bei Bezugnahme auf Verringerung Ozonloch verwenden Sie bitte Code 03.] No Credit Code 01: Bezieht sich auf eine Ursache der Kohlendioxidkonzentration. Abholzen von Regenwäldern Die Menge an CO2, die ausgestoßen wurde Fossile Brennstoffe Code 02: Bezieht sich auf einen nicht spezifischen Faktor. Dünger Sprays Wie das Wetter war Code 03: Andere falsche Faktoren oder falsche Antworten. Menge an Sauerstoff Stickstoff Das Loch in der Ozonschicht wird auch größer. Code 99: Missing. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 8

9 S128: KLONEN Lies den Zeitungsartikel und beantworte die anschließenden Fragen. Ein Kopierapparat für Lebewesen? Hätte es Wahlen zum Tier des Jahres 1997 gegeben, wäre Dolly ohne Zweifel der sichere Sieger gewesen. Dolly ist das schottische Schaf, das Sie auf dem Foto sehen können. Dolly ist 5 allerdings kein gewöhnliches Schaf. Sie ist ein Klon eines anderen Schafs. Ein Klon bedeutet: ein Kopie. Klonen heißt kopieren von einem einzigen Original. Es ist Wissenschaftlern gelungen, ein Schaf (Dolly) zu erschaffen, das 10 mit einem Schaf identisch ist, das als Original ausgewählt worden war. Es war der schottische Wissenschaftler Ian Wilmut, der die Kopiermaschine für Schafe entworfen hat. Er nahm ein sehr kleines Stück 15 vom Euter eines erwachsenen Schafs (Schaf 1). Diesem kleinen Stück hat er den Zellkern entnommen, den er in eine Eizelle eines zweiten (weiblichen) Schafs (Schaf 2) eingepflanzt hat. Zunächst entfernte er aber aus dieser Eizelle das ganze Material, das die Eigenschaften von Schaf 2 in einem Lamm, das aus dieser Zelle produziert wird, bestimmt hätte. Ian Wilmut implantierte die manipulierte Eizelle von Schaf 2 in ein weiteres (weibliches) Schaf (Schaf 3). Schaf 3 wurde trächtig und gebar ein Lämmchen: Dolly. Manche Naturwissenschaftler glauben, dass es in wenigen Jahren möglich sein wird, auch Menschen zu klonen. Doch viele Regierungen haben bereits beschlossen, das Klonen von Menschen gesetzlich zu verbieten. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 9

10 Frage 1: KLONEN S128Q01 Mit welchem Schaf ist Dolly identisch? A Schaf 1 B Schaf 2 C Schaf 3 D Dollys Vater KLONEN BEWERTUNG 1 Full Credit Code 1: A Schaf 1 No Credit Code 0: Andere Antworten. Code 9: Missing. Frage 2: KLONEN In Zeile 14 wird der Teil, der vom Euter verwendet wurde, als ein sehr kleines Stück bezeichnet. Du kannst dem Artikel entnehmen, was mit dem sehr kleinen Stück gemeint ist. Dieses sehr kleine Stück ist... A eine Zelle B ein Gen C ein Zellkern D ein Chromosom KLONEN BEWERTUNG 2 S128Q02 Full Credit Code 1: A eine Zelle No Credit Code 0: Andere Antworten. Code 9: Missing. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 10

11 Frage 3: KLONEN S128Q03 Im letzten Satz des Artikels steht, dass viele Regierungen schon beschlossen haben, das Klonen von Menschen gesetzlich zu verbieten. Zwei mögliche Gründe werden nachfolgend dafür angegeben. Handelt es sich bei diesen Gründen um wissenschaftliche Gründe? Kreise bei beiden jeweils Ja oder Nein ein. Grund: Geklonte Menschen könnten für gewisse Krankheiten anfälliger sein als normale Menschen. Menschen sollten nicht die Rolle eines Schöpfers übernehmen. WISSENSCHAFTLICH? Ja / Nein Ja / Nein KLONEN BEWERTUNG 3 Full Credit Code 1: Ja und Nein, in dieser Reihenfolge. No Credit Code 0: Andere Antworten. Code 9: Missing. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 11

12 S129: TAGESLICHT Lies folgende Informationen und beantworte die anschließenden Fragen. DAS TAGESLICHT AM 22. JUNI 2002 Während sich die Leute in der nördlichen Hemisphäre über den längsten Tag des Jahres freuen, erleben die Australier gleichzeitig den kürzesten. In Melbourne* geht die Sonne um 7.36 Uhr auf und um Uhr schon wieder unter: An diesem Tag ist es nur gerade während neun Stunden und 32 Minuten hell. Vergleichen wir den heutigen Tag mit dem längsten Tag in der südlichen Hemisphäre, der am 22. Dezember erwartet wird: Die Sonne geht dann bereits um 5.55 Uhr auf und um Uhr wieder unter, und spendet demnach während 14 Stunden und 47 Minuten ihr Licht. Der Präsident der Astronomischen Gesellschaft, Perry Vlahos, erklärte, dass der Wechsel der Jahreszeiten in der nördlichen und südlichen Hemisphäre mit der 23- Grad-Neigung der Erde zusammenhängt. * Melbourne ist eine Stadt in Australien, die sich ungefähr auf dem 38. Breitengrad Süd befindet. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 12

13 Frage 1: TAGESLICHT S129Q01 Welche Aussage erklärt den Grund für den Wechsel von Tageslicht und Dunkelheit auf der Erde? A Die Erde rotiert um ihre Achse. B Die Sonne rotiert um ihre Achse. C Die Erdachse ist geneigt. D Die Erde dreht sich um die Sonne. TAGESLICHT BEWERTUNG 1 Full Credit Code 1: A Die Erde rotiert um ihre Achse. No Credit Code 0: Andere Antworten. Code 9: Missing. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 13

14 Frage 2: TAGESLICHT S129Q In der Abbildung wird gezeigt, wie Lichtstrahlen von der Sonne auf die Erde scheinen. Licht von der Sonne Erde Abbildung: Lichtstrahlen von der Sonne Nimm an, es wäre der kürzeste Tag in Melbourne. Zeichne die Erdachse, die nördliche Hemisphäre, die südliche Hemisphäre und den Äquator in der Abbildung ein. Beschrifte alle Teile deiner Antwort. TAGESLICHT BEWERTUNG 2 Anmerkung: Die wichtigen Punkte bei der Beantwortung dieser Frage sind: 1. Bei einer richtigen Antwort ist die Erdachse in einem Winkel zwischen 10 und 45 von der Vertikale geneigt zur Sonne gezeichnet. (siehe folgendes Diagramm): 10 O 23 O RICHTIG FÜR ACHSEN 45 O Außerhalb von 10 und 45 von der Vertikale: nicht richtig. 2. Das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein von klarer Beschriftung der nördlichen und südlichen Hemisphäre (oder die Beschriftung einer Hemisphäre, was die Position der anderen impliziert). 3. Der Äquator ist geneigt zur Sonne (zwischen 10 und 45 über der Horizontale) eingezeichnet bei einer richtigen Antwort (siehe folgendes Diagramm): Aufgabensammlung Naturwissenschaft 14

15 Der Äquator kann als elliptische oder gerade Linie eingezeichnet sein. RICHTIG FÜR ÄQUATOR 23 O 10 O 45 O Außerhalb von 10 und 45 zur Horizontale: nicht richtig. Full Credit Code 21: Das Diagramm mit dem Äquator ist in einem Winkel zwischen 10 und 45 geneigt zur Sonne eingezeichnet UND die Erdachse ist zwischen 10 und 45 (von der Vertikale) zur Sonne geneigt UND die nördliche und/oder die südliche Hemisphäre korrekt beschriftet (oder nur eine beschriftet, die andere impliziert). A N S Äquator Partial Credit Code 11: Der Neigungswinkel der Achse liegt zwischen 10 and 45, nördliche und/oder südliche Hemisphäre korrekt beschriftet (oder nur eine beschriftet, die andere impliziert), aber der Neigungswinkel des Äquators liegt nicht zwischen 10 and 45 ; oder der Äquator fehlt. Achse Achse Achse N N Äquator N S S Äquator Aufgabensammlung Naturwissenschaft 15

16 Code 12: Neigungswinkel des Äquators liegt zwischen 10 and 45, die nördliche und/oder die südliche Hemisphäre korrekt beschriftet (oder nur eine beschriftet, die andere impliziert), aber Neigungswinkel der Erdachse ist nicht zwischen 10 und 45 ; oder die Erdachse fehlt. N Achse N Achse Achse N S Äquator S Äquator Äquator Code 13: Neigungswinkel des Äquators zwischen 10 and 45, und Neigungswinkel der Erdachse zwischen 10 and 45, aber nördliche und südliche Hemisphäre nicht korrekt beschriftet (auch nicht eine beschriftet andere impliziert; oder beide fehlen). Achse Äquator No Credit Code 01: Nördliche und südliche Hemisphäre als Einziges korrekt beschriftet (oder nur eine, die andere impliziert). N S Code 02: Neigungswinkel des Äquators zwischen 10 und 45 als Einziges korrekt. Äquator Aufgabensammlung Naturwissenschaft 16

17 Code 03: Neigungswinkel der Erdachse zwischen 10 und 45 als Einziges korrekt. Achse Code 04: keine korrekten Beschriftungen oder andere Antworten. S N Code 99: Missing. ÜBERSICHT: Code 1: Erdachse 2: Hemisphären (N-S) 3: Äquator M I S S I N G 3 Aufgabensammlung Naturwissenschaft 17

18 S195: SEMMELWEIS TAGEBUCH SEMMELWEIS TAGEBUCH TEXT 1 Juli Nächste Woche trete ich meine Stelle als Herr Doktor auf der ersten Station der Entbindungsklinik im Allgemeinen Krankenhaus von Wien an. Ich war entsetzt, als ich vom Prozentsatz verstorbener Patienten in dieser Klinik hörte. In diesem Monat starben dort sage und schreibe 36 von 208 Müttern, alle an Kindbettfieber. Ein Kind zur Welt zu bringen ist genauso gefährlich wie eine Lungenentzündung ersten Grades. Diese Zeilen aus dem Tagebuch von Ignaz Semmelweis ( ) illustrieren die verheerenden Auswirkungen des Kindbettfiebers, einer ansteckenden Krankheit, an der viele Frauen nach der Geburt eines Kindes starben. Semmelweis sammelte Daten über die Anzahl von Todesfällen auf Grund von Kindbettfieber sowohl auf der Ersten als auch auf der Zweiten Station (siehe Diagramm). Anzahl der Todesfälle Anzahl der Todesfälle je 100 Geburten wegen Kindbettfiebers Zweite Station Erste Station Jahr Diagramm Die Ärzte, darunter auch Semmelweis, tappten in Bezug auf die Ursache des Kindbettfiebers völlig im Dunkeln. Semmelweis schrieb in sein Tagebuch: Dezember Warum sterben so viele Frauen nach einer völlig problemlosen Geburt an diesem Fieber? Seit Jahrhunderten lehrt uns die Wissenschaft, es handle sich um eine unsichtbare Epidemie, die Mütter tötet. Als mögliche Ursachen gelten Veränderungen in der Luft, irgendwelche außerirdischen Einflüsse oder eine Bewegung der Erde selbst, ein Erdbeben. Heutzutage würde kaum jemand außerirdische Einflüsse oder ein Erdbeben als mögliche Ursachen für Fieber in Erwägung ziehen. Wir wissen heute, dass es mit hygienischen Bedingungen zu tun hat. Zu Lebzeiten von Semmelweis taten dies allerdings viele, auch Wissenschaftler! Semmelweis wusste jedoch, dass außerirdische Einflüsse oder ein Erdbeben als Ursachen für Fieber eher unwahrscheinlich waren. Er machte auf die Daten, die er gesammelt hatte (siehe Diagramm), aufmerksam und benutze sie um zu versuchen, seine Kollegen zu überzeugen. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 18

19 Frage 2: SEMMELWEIS TAGEBUCH S195Q Nimm an, du wärst Semmelweis. Nenne einen Grund dafür (ausgehend von den von Semmelweis gesammelten Daten), dass Erdbeben als Ursache für Kindbettfieber unwahrscheinlich sind. SEMMELWEIS TAGEBUCH BEWERTUNG 2 Full credit Code 21: Bezieht sich auf die unterschiedliche Anzahl an Todesfällen (pro 100 Geburten) in beiden Stationen. Die Tatsache, dass die erste Station eine hohe Rate an sterbenden Frauen hatte im Vergleich zu Frauen auf der zweiten Station, zeigt offensichtlich, dass es nichts mit Erdbeben zu tun hatte. Nicht so viele Leute starben auf der 2. Station, deshalb konnte ein Erdbeben nicht der Grund gewesen sein, weil sonst gleich viele Leute auf beiden Stationen sterben hätten müssen. Weil sie auf der 2. Station nicht so hoch ist, hatte es vielleicht mit etwas auf der 1. Station zu tun. Es ist unwahrscheinlich, dass Erdbeben das Fieber auslösten, weil die Sterberaten so unterschiedlich waren auf den 2 Stationen. Partial credit Code 11: Bezieht sich darauf, dass Erdbeben nicht oft vorkommen. Es wäre unwahrscheinlich, dass es bei Erdbeben verursacht wurde, weil Erdbeben nicht die ganze Zeit vorkommen. Code 12: Bezieht sich darauf, dass Erdbeben auch die Leute außerhalb der Stationen beeinflussen würden. Wenn da ein Erdbeben gewesen wäre, wären Frauen von außerhalb des Spitals auch an Kindbettfieber erkrankt. Wenn ein Erdbeben der Grund gewesen wäre, hätte die ganze Welt Kindbettfieber bekommen müssen, jedes Mal wenn ein Erdbeben ist (nicht nur die auf Station 1 und 2) Code 13: Bezieht sich auf den Gedanken, dass Männer bei Erdbeben kein Kindbettfieber bekommen. Wenn ein Mann im Spital wäre und ein Erdbeben kommen würde, dann bekam er nicht Kindbettfieber; deshalb können Erdbeben nicht die Ursache sein. Weil Mädchen es bekommen, aber Männer nicht. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 19

20 No credit Code 01: Sagt (nur), dass Erdbeben kein Fieber verursachen können. Ein Erdbeben kann eine Person nicht beeinflussen oder sie krank machen. Ein bisschen Schütteln kann nicht gefährlich sein. Code 02: Sagt (nur), dass das Fieber eine andere Ursache haben muss (richtig oder falsch). Erdbeben erzeugen keine giftigen Gase. Sie werden durch die Erdplatten verursacht, die sich aufeinanderschieben. Weil sie nichts miteinander zu tun haben und das nur Aberglaube ist. Ein Erdbeben hat keinen Einfluss auf eine Schwangerschaft. Der Grund war, dass die Ärzte nicht genug spezialisiert waren. Code 03: Antworten, die Kombinationen von Codes 01 und 02 sind Es ist unwahrscheinlich, dass Kindbettfieber durch Erdbeben verursacht wird, weil viele Frauen nach einer problemlosen Geburt sterben. Die Wissenschaften haben uns gezeigt, dass es eine unsichtbare Epidemie ist, die Mütter sterben lässt. Der Tod wurde durch Bakterien verursacht und Erdbeben können sie nicht beeinflussen. Code 04: Andere falsche Antworten Ich glaube, das war ein großes Erdbeben, das ganz schön geschüttelt hat. In 1843 haben die Todesfälle auf Station 1 abgenommen und weniger auf Station 2. Weil keine Erdbeben bei den Stationen waren und sie es noch immer bekamen. [Anmerkung: Die Annahme, dass keine Erdbeben dort waren zu dieser Zeit, ist nicht korrekt.] Code 99: Missing SEMMELWEIS TAGEBUCH TEXT 2 Zur Forschung in den Krankenhäusern gehörte das Sezieren. Der Leichnam einer verstorbenen Person wurde aufgeschnitten, um die Todesursache zu finden. Semmelweis schrieb, dass auf der Ersten Station tätige Studenten üblicherweise am Sezieren von Frauen teilnahmen, die am Vortag gestorben waren. Direkt anschließend untersuchten sie Frauen, die gerade ein Kind geboren hatten. Sie achteten nicht besonders darauf, sich nach dem Sezieren zu waschen. Manche waren sogar stolz darauf, dass man roch, dass sie vorher in der Leichenhalle gearbeitet hatten, weil man daran ihren Fleiß erkennen konnte! Ein Freund von Semmelweis starb, nachdem er sich beim Sezieren geschnitten hatte. Eine Obduktion seines Leichnams zeigte, dass er dieselben Symptome aufwies wie Mütter, die an Kindbettfieber gestorben sind. Dadurch bekam Semmelweis eine neue Idee. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 20

21 Frage 4: SEMMELWEIS TAGEBUCH S195Q04 Semmelweis neue Idee steht im Zusammenhang mit dem hohen Prozentsatz verstorbener Frauen auf den Entbindungsstationen und dem Verhalten der Studenten. Was war seine Idee? A Wenn man die Studenten veranlasst, sich nach dem Sezieren zu waschen, so sollten weniger Fälle von Kindbettfieber auftreten. B Die Studenten sollten nicht beim Sezieren mitwirken, weil sie sich schneiden könnten. C Die Studenten riechen übel, weil sie sich nach dem Sezieren nicht waschen. D Die Studenten wollen ihren Fleiß unter Beweis stellen und werden deshalb beim Untersuchen der Frauen unachtsam. SEMMELWEIS TAGEBUCH BEWERTUNG 4 Full credit Code 1 A Wenn man die Studenten veranlasst, sich nach dem Sezieren zu waschen, sollte das Kindbettfieber zurückgehen. No credit Code 0: Andere Antworten Code 9: Missing Aufgabensammlung Naturwissenschaft 21

22 Frage 5: SEMMELWEIS TAGEBUCH S195Q Semmelweis Versuche, die Anzahl der Todesfälle auf Grund von Kindbettfieber zu senken, zeigten Erfolg. Aber selbst heute bleibt Kindbettfieber eine Krankheit, die sich schwer beseitigen lässt. Schwer zu heilende Arten von Fieber sind in den Krankenhäusern immer noch ein Problem. Zahlreiche Routinemaßnahmen dienen dazu, das Problem unter Kontrolle zu halten. Zu diesen Maßnahmen zählt das Waschen der Bettwäsche bei hoher Temperatur. Erkläre, warum hohe Temperatur (beim Waschen der Bettwäsche) dazu beiträgt, das Risiko, dass Patienten Fieber bekommen, zu senken. SEMMELWEIS TAGEBUCH BEWERTUNG 5 Full credit Code 11: Bezieht sich auf das Töten von Bakterien. Weil viele Bakterien von der Hitze sterben werden. Bakterien halten die hohe Temperatur nicht aus. Bakterien werden durch die hohe Temperatur verbrannt. Bakterien werden gekocht. [Anmerkung: Obwohl verbrannt und gekocht wissenschaftlich nicht korrekt sind, ist jede dieser Antworten als Ganzes als richtig anzusehen.] Code 12: Bezieht sich auf das Töten von Mikroorganismen, Keimen oder Viren. Weil große Hitze kleine Lebewesen, die Krankheiten verursachen, tötet. Es ist zu heiß für Keime, um zu überleben. Code 13: Bezieht sich auf die Entfernung (nicht das Töten) von Bakterien. Die Bakterien werden weg sein. Die Anzahl der Bakterien werden abnehmen. Man wäscht die Bakterien bei hoher Temperatur weg. Code 14: Bezieht sich auf die Entfernung (nicht das Töten) von Mikroorganismen, Keimen oder Viren. Weil man keine Keime auf dem Körper haben wird. Code 15: Bezieht sich auf das Sterilisieren der Bettwäsche. Die Bettwäsche wird sterilisiert. No credit Code 01: Bezieht sich auf das Töten der Krankheit. Weil heißes Wasser jegliche Krankheiten auf der Bettwäsche tötet. Die hohe Temperatur tötet das meiste des Fiebers auf der Bettwäsche und verringert das Risiko der Ansteckung. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 22

23 Code 02: Andere falsche Antworten Damit sie nicht von der Kälte krank werden. Naja, wenn man etwas wäscht, dann wäscht man die Keime ab. Code 99: Missing Frage 6: SEMMELWEIS TAGEBUCH S195Q06 Viele Krankheiten können durch den Einsatz von Antibiotika geheilt werden. In den letzten Jahren hat jedoch die Wirksamkeit einiger Antibiotika gegen Kindbettfieber nachgelassen. Worauf ist das zurückzuführen? A Nach ihrer Herstellung verlieren Antibiotika allmählich ihre Wirksamkeit. B Bakterien werden gegen Antibiotika widerstandsfähig. C Diese Antibiotika sind nur gegen Kindbettfieber, nicht jedoch gegen andere Krankheiten wirksam. D Der Bedarf an diesen Antibiotika hat nachgelassen, weil sich die Bedingungen im Gesundheitswesen in den letzten Jahren beträchtlich verbessert haben. SEMMELWEIS TAGEBUCH BEWERTUNG 6 Full credit Code 1: B Bakterien werden gegen Antibiotika widerstandsfähig. No credit Code 0: Andere Antworten Code 9: Missing Aufgabensammlung Naturwissenschaft 23

24 S213: BEKLEIDUNG Lies den folgenden Text und beantworte die anschließenden Fragen. BEKLEIDUNG TEXT Ein Team britischer Wissenschaftler arbeitet an der Entwicklung intelligenter Kleidung, damit behinderten Kindern die Möglichkeit gegeben wird zu sprechen. Kinder, die eine Weste aus einem speziellen Elektrostoff tragen, der mit einem Sprachsynthesizer verbunden ist, können sich verständlich machen, indem sie einfach auf das druckempfindliche Material klopfen. Dieses Material besteht aus normalem Stoff und einem raffinierten Gewebe aus mit Kohlenstoff imprägnierten Fasern, die Elektrizität leiten können. Wenn auf den Stoff ein Druck ausgeübt wird, werden die Signale, die durch die Leitfasern gehen, verändert und ein Computerchip kann berechnen, wo der Stoff berührt wurde. Dieser kann dann bei einem beliebigen, daran befestigten elektronischen Gerät, das möglicherweise nicht größer ist als zwei Zündholzschachteln, einen Impuls auslösen. Das Raffinierte daran ist, wie wir das Gewebe herstellen und wie wir Signale durchschicken und wir können es in vorhandene Stoffdesigns so einweben, dass man nicht sehen kann, dass es darin ist, sagt einer der Wissenschaftler. Ohne es zu beschädigen, kann das Material gewaschen, um Gegenstände gewickelt oder zusammengeknüllt werden. Der Wissenschaftler behauptet, dass es in großen Mengen billig hergestellt werden kann. Quelle: Steve Farrer, Interactive fabric promises a material gift of the garb, The Australian, 10. August Aufgabensammlung Naturwissenschaft 24

25 Frage 1: BEKLEIDUNG S213Q1 Können diese Aussagen des Artikels mit wissenschaftlichen Methoden im Labor getestet werden? Kreise bei jeder Aussage entweder Ja oder Nein ein. Das Material kann... gewaschen werden, ohne beschädigt zu werden. um Gegenstände gewickelt werden, ohne beschädigt zu werden. zusammengeknüllt werden, ohne beschädigt zu werden. in großen Mengen billig hergestellt werden. Kann die Aussage mit wissenschaftlichen Methoden im Labor getestet werden? Ja / Nein Ja / Nein Ja / Nein Ja / Nein BEKLEIDUNG BEWERTUNG 1 Full Credit Code 1: Ja, Ja, Ja, Nein, in dieser Reihenfolge No Credit Code 0: Andere Antworten. Code 9: Missing. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 25

26 Frage 2: BEKLEIDUNG S213Q02 Welches Laborgerät gehört zu der Ausrüstung, die du brauchst, um zu überprüfen, ob das Gewebe Strom leitet? A Voltmeter B Lichtbox C Mikrometer D Schallmessgerät BEKLEIDUNG BEWERTUNG 2 Full Credit Code 1: A Voltmeter No Credit Code 0: Andere Antworten. Code 9: Missing. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 26

27 S253: OZON OZON TEXT Lies den folgenden Ausschnitt aus einem Artikel über die Ozonschicht Die Atmosphäre ist ein Ozean aus Luft und eine wertvolle natürliche Ressource für die Erhaltung des Lebens auf der Erde. Leider schädigen menschliche Tätigkeiten, die auf nationalen/persönlichen Interessen beruhen, diese gemeinsame Ressource vor allem dadurch, dass sie die empfindliche Ozonschicht zerstören, die als Schutzschild für das Leben auf der Erde dient. Ozonmoleküle bestehen aus drei Sauerstoffatomen im Gegensatz zu Sauerstoffmolekülen, die aus zwei Sauerstoffatomen bestehen. Ozonmoleküle sind äußerst selten: Auf eine Million Luftmoleküle kommen weniger als zehn Ozonmoleküle. Dennoch spielt ihr Vorhandensein in der Atmosphäre seit nahezu einer Milliarde Jahren eine entscheidende Rolle für den Schutz des Lebens auf der Erde. Je nachdem, wo das Ozon sich befindet, kann es das Leben auf der Erde schützen oder schädigen. Das Ozon in der Troposphäre (bis zu 10 km über der Erdoberfläche) ist schlechtes Ozon, das das Lungengewebe und die Pflanzen schädigen kann. Aber rund 90 Prozent des Ozons in der Stratosphäre (10 bis 40 km über der Erdoberfläche) sind gutes Ozon, das durch die Absorption der gefährlichen ultravioletten Strahlung der Sonne (UV-B) eine sehr nützliche Rolle spielt. Ohne diese nützliche Ozonschicht wären die Menschen wegen der verstärkten Einwirkung der ultravioletten Sonneneinstrahlung viel anfälliger für bestimmte Krankheiten. In den letzten Jahrzehnten hat der Ozongehalt abgenommen wurde die Hypothese aufgestellt, dass Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) eine Ursache dafür sein könnten. Bis 1987 war die wissenschaftliche Beurteilung von Ursache und Wirkung nicht überzeugend genug, um FCKW damit in Zusammenhang zu bringen. Doch im September 1987 trafen sich Diplomaten der ganzen Welt in Montreal (Kanada) und vereinbarten eine strenge Begrenzung der FCKW- Verwendung. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 27

28 Frage 1: OZON S253Q Im Text wird nichts darüber gesagt, wie das Ozon in der Atmosphäre gebildet wird. Tatsache ist, dass jeden Tag Ozon gebildet wird und anderes Ozon verschwindet. Die Bildung von Ozon ist im folgenden Comicstrip illustriert. Nehmen wir an, du hättest einen Onkel, der versucht, die Bedeutung dieses Comicstrips zu verstehen. Er hatte allerdings keinen naturwissenschaftlichen Unterricht in der Schule und versteht deshalb nicht, was der Autor hier erklärt. Er weiß, dass es keine kleinen Männchen in der Atmosphäre gibt, aber er fragt sich, was denn diese kleinen Männchen im Comicstrip darstellen, was diese seltsamen Bezeichnungen O 2 und O 3 bedeuten und welche Prozesse der Comicstrip beschreibt. Er bittet dich, ihm den Comicstrip zu erklären. Nimm an, dass dein Onkel weiß: dass O das Symbol für Sauerstoff ist; was Atome und Moleküle sind. Schreibe eine Erklärung des Comicstrips für deinen Onkel. Verwende in deiner Erklärung die Worte Atome und Moleküle so wie diese in den Zeilen 6-7 verwendet werden. OZON BEWERTUNG 1 Full credit Code 31: Nennt eine Antwort, die die folgenden drei Aspekte enthält: Erster Aspekt: ein oder mehrere Sauerstoffmoleküle (die aus je zwei Sauerstoffatomen bestehen) werden in Sauerstoffatome aufgespaltet (Bild 1), Zweiter Aspekt: die Aufspaltung (der Sauerstoffmoleküle) findet unter der Aufgabensammlung Naturwissenschaft 28

29 Einwirkung von Sonnenlicht statt (Bild 1), Dritter Aspekt: die Sauerstoffatome verbinden sich mit anderen Sauerstoffmolekülen und bilden Ozonmoleküle (Bilder 2 und 3). ANMERKUNGEN ZU DEN DREI ASPEKTEN Erster Aspekt: Das Aufspalten sollte unter Verwendung korrekter Ausdrücke beschrieben werden (vgl. Zeilen 6 und 7) für O (Atom oder Atome) und O 2 (Molekül oder Moleküle). Wenn O oder O 2 als Partikel oder kleine Teilchen beschrieben worden sind, sollte Aspekt 1 als nicht korrekt bewertet werden. Zweiter Aspekt: Der Einfluss der Sonne sollte in Beziehung zur Spaltung von O 2 gebracht werden (ein Sauerstoffmolekül oder Sauerstoffmoleküle). Wenn der Einfluss der Sonne auf die Bildung von Ozonmolekülen aus einem Sauerstoffatom und einem Sauerstoffmolekül zurückgeführt wird (Bild 2+3) sollte Aspekt 2 als nicht korrekt bewertet werden. Anmerkung: Aspekte 1 und 2 werden typischerweise im ersten Satz gegeben.. Dritter Aspekt: Dieser Aspekt sollte als korrekt bewertet werden (1 Punkt), wenn die Antwort eine Beschreibung der Verbindung von O mit O 2.enthält. Wenn die Entstehung von O 3 als Verbindung von (3 separaten) Sauerstoffatomen beschrieben wird, sollte Aspekt 3 als nicht korrekt bewertet werden. Wenn O 3 nicht als Molekül oder Moleküle beschrieben wird, sondern z.b. als Gruppe von Atomen, kann dies für Aspekt 3 akzeptiert werden. Beispiele für Code 31: Partial credit Wenn die Sonne auf das O 2 Molekül scheint, spalten sich die zwei Atome. Die zwei O Atome suchen ein weiteres O 2 Molekül um sich mit ihm zu verbinden. Wenn das O 1 und O 2 sich verbinden, produzieren sie ein O 3 und das ist Ozon. Der Comic illustriert die Entsehung von Ozon. Wenn ein Sauerstoffmolekül durch die Sonne angestrahlt wird, zerfällt es in 2 einzelne Atome. Diese einzelnen Atome, O, schweben herum auf der Suche nach einem Molekül, mit dem sie sich verbinden können. Sie stellen sich zu bestehenden O 2 Molekülen und formen ein O 3 Molekül, weil 3 Atome jetzt verbunden sind. O 3 erzeugt Ozon. Die kleinen Männchen sind O oder Sauerstoffatome. Wenn sie zu zweit sind, sind sie O 2 oder Sauerstoffmoleküle. Die Sonne verursacht wieder die Spaltung in Sauerstoff. Die O 2 Atome verbinden sich dann mit einem O 2 Molekül und erzeugen ein O 3 und das ist Ozon. [Anmerkung: Die Antwort kann als korrekt angesehen werden. Es ist nur ein kleiner Ausrutscher bei O 2 Atome, nachdem vorher schon Sauerstoffatome erwähnt worden sind.] Code 21: Nur erster und zweiter Aspekt korrekt Die Sonne zerlegt Sauerstoffmoleküle in einzelne Atome. Die Atome verbinden sich zu Gruppen. Die Atome bilden Gruppen von 3 Atomen zusammen. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 29

30 Code 22: Nur erster und dritter Aspekt korrekt Jedes der kleinen Männchen steht für ein Sauerstoffatom. O ist ein Sauerstoffatom, O 2 ist ein Sauerstoffmolekül und O 3 ist eine Gruppe von Atomen die verbunden sind. Die gezeigten Prozesse sind ein Paar von Sauerstoffatomen (O 2 ), die gespalten werden und dann jeder mit zwei anderen Paaren zwei Gruppen von 3 (O 3 ) bilden. Die kleinen Männchen sind Sauerstoffatome. O 2 bedeutet ein Sauerstoffmolekül (wie ein paar von kleinen Männchen die sich an der Hand halten) und O 3 bedeutet 3 Sauerstoffatome. Die zwei Sauerstoffatome von einem Paar werden gespalten und eines verbindet sich mit dem anderen Paar und aus den drei Paaren werden zwei Sets aus 3 Sauerstoffmolekülen (O 3 ) gebildet. Code 23: Nur zweiter und dritter Aspekt korrekt Der Sauerstoff wird durch Sonneneinstrahlung gespalten. Er zerbricht in zwei Hälften. Die zwei Seiten gehen und bilden mit anderen Sauerstoff teilen Ozon. Meistens tritt in reinen Sauerstoffumgebungen (O 2 ) Sauerstoff in Zweierpaaren auf; deshalb sind 3 Paare von 2. 1 Paar wird zu heiß und sie fliegen auseinander um mit einem anderen Paar ein O 3 anstelle eines O 2 zu bilden. [Anmerkung: 1 Paar ist heiß ist keine sehr gute Beschreibung des Einflusses der Sonne, aber der zweite Aspekt sollte als richtig bewertet werden, der dritte Aspekt kann auch als richtig angesehen werden.] Code 11: Nur erster Aspekt korrekt Sauerstoffmoleküle brechen zusammen. Sie bilden O Atome. Und manchmal gibt es Sauerstoffmoleküle. Die Ozonschicht bleibt gleich, weil neue Moleküle gebildet werden und andere sterben. Code 12: Nur der zweite Aspekt korrekt O steht für Sauerstoffmoleküle, O 2 = Sauerstoff, O 3 = Ozon. Manchmal werden die zwei Sauerstoffmoleküle, die verbunden sind, von der Sonne gespalten. Das einzelne Molekül geht mit einem anderen Paar zusammen und bildet Ozon (O 3 ). Code 13: Nur der dritte Aspekt korrekt Das O (Sauerstoff) Molekül wird gezwungen sich mit einem O 2 zu verbinden (2 x Sauerstoffmoleküle) um O 3 (3 x Sauerstoffmoleküle) zu bilden - durch die Hitze der Sonne. [Anmerkung: der unterstrichenen Teil der Antwort zeigt den 3. Aspekt. Der zweite Aspekt kann nicht als richtig bewertet werden, weil die Sonne nicht die Bildung von Ozon aus O + O 2 beeinflusst, sondern nur die Spaltung von O 2 ]. No credit Code 01: Keiner der drei Aspekte korrekt Die Sonne (ultraviolette Strahlen) verbrennt die Ozonschicht und zerstört sie gleichzeitig auch. Diese kleinen Männchen sind die Ozonschicht und sie laufen vor der Sonne davon, weil sie so heiß ist. [Anmerkung: keine Punkte können vergeben werden, nicht einmal für die Erwähnung des Einflusses der Sonne]. Die Sonne verbrennt das Ozon im ersten Kästchen. Im zweiten Kästchen laufen sie mit Tränen in den Augen weg und im dritten Kästchen umarmen sie sich mit Tränen in den Augen. Naja, Onkel Herbert, es ist einfach. O ist ein Sauerstoffteilchen, die Anzahl neben dem O wächst mit der Anzahl von Teilchen in der Gruppe. Code 99: Missing Aufgabensammlung Naturwissenschaft 30

31 ÜBERSICHT Code Erster Aspekt Zweiter Aspekt Dritter Aspekt M I S S I N G 3 Aufgabensammlung Naturwissenschaft 31

32 Frage 2: OZON S253Q02 Ozon entsteht auch bei Gewittern. Es verursacht den typischen Geruch nach einem Gewitter. Der Autor unterscheidet in den Zeilen zwischen schlechtem Ozon und gutem Ozon. Ist das Ozon, das bei Gewittern entsteht, nach den Aussagen des Artikels schlechtes Ozon oder gutes Ozon? Wähle die Antwort und die Erklärung, die im Text gegeben wird. Schlechtes Ozon oder gutes Ozon? Erklärung A Schlecht Es entsteht bei schlechtem Wetter. B Schlecht Es entsteht in der Troposphäre. C Gut Es entsteht in der Stratosphäre. D Gut Es riecht gut. OZON BEWERTUNG 2 Full credit Code 1: B Schlecht Es entsteht in der Troposphäre. No credit Code 0: Andere Antworten Code 9: Missing Frage 5: OZON S253Q In den Zeilen 16 und 17 steht: Ohne diese nützliche Ozonschicht wären die Menschen wegen der verstärkten Einwirkung der ultravioletten Sonneneinstrahlung viel anfälliger für bestimmte Krankheiten. Nenne eine dieser Krankheiten. OZON BEWERTUNG 5 Full credit Code 1: Bezieht sich auf Hautkrebs: Hautkrebs Mellanom [Anmerkung: Diese Antwort würde als richtig gelten, obwohl die Rechtschreibung nicht stimmt] ODER Aufgabensammlung Naturwissenschaft 32

33 No credit Bezieht sich auf Katarakt grauer Star Code 0: Bezieht sich auf andere spezielle Krebsarten Lungenkrebs ODER Bezieht sich nur auf Krebs Krebs ODER Code 9: Missing Andere falsche Antworten Aufgabensammlung Naturwissenschaft 33

34 Frage 3: OZON S270Q03 Am Ende des Textes wird ein internationales Treffen in Montreal erwähnt. Bei diesem Treffen wurden zahlreiche Fragen bezüglich des möglichen Abbaus der Ozonschicht diskutiert. Zwei dieser Fragen sind in der folgenden Tabelle dargestellt. Können die folgenden Fragen durch wissenschaftliche Forschung beantwortet werden? Kreise jeweils Ja oder Nein ein. Frage: Sollten bestehende wissenschaftliche Unsicherheiten bezüglich des Einflusses von FCKW auf die Ozonschicht für Regierungen ein Grund sein, keine Maßnahmen zu ergreifen? Wie hoch wäre die Konzentration von FCKW in der Atmosphäre im Jahr 2002, wenn der Ausstoß von FCKW in die Atmosphäre dauernd so hoch bliebe wie jetzt? Durch wissenschaftliche Forschung zu beantworten? Ja / Nein Ja / Nein OZON BEWERTUNG 3 Full credit Code 1: Nein und Ja, in dieser Reihenfolge No credit Code 0: Andere Antworten Aufgabensammlung Naturwissenschaft 34

35 S426: DER GRAND CANYON Der Grand Canyon befindet sich in einer Wüste in den USA. Er ist eine sehr große und tiefe Schlucht mit vielen Gesteinsschichten. Irgendwann in der Vergangenheit hoben Bewegungen der Erdkruste diese Schichten an. Heute ist der Grand Canyon stellenweise 1,6 km tief. Am Grund des Canyons fließt der Fluss Colorado. Betrachte das folgende Bild vom Grand Canyon, aufgenommen vom südlichen Rand aus. An den Steilhängen sind verschiedene Gesteinsschichten zu erkennen. Kalkstein A Schieferton A Kalkstein B Schieferton B Schiefer und Granit Aufgabensammlung Naturwissenschaft 35

36 Frage 7: GRAND CANYON S426Q07 Ungefähr fünf Millionen Menschen besuchen jedes Jahr den Grand Canyon Nationalpark. Man macht sich Sorgen über die Schäden, die dem Park durch den Besuch so vieler Menschen zugefügt werden. Können folgende Fragen durch wissenschaftliche Untersuchungen beantwortet werden? Kreise für jede Frage Ja oder Nein ein. Kann diese Frage durch wissenschaftliche Untersuchungen beantwortet werden? Wie viel Erosion wird durch die Benutzung von Wanderwegen verursacht? Ist der Park noch genauso schön wie vor 100 Jahren? Ja oder Nein? Ja / Nein Ja / Nein DER GRAND CANYON BEWERTUNG 7 Full credit Code 1: Beide Antworten richtig: Ja, Nein, in dieser Reihenfolge. No credit Code 0: Code 9: Andere Antworten. Antwort fehlt. Frage 3: DER GRAND CANYON S426Q03 Die Temperatur im Grand Canyon reicht von unter 0 o C bis über 40 o C. Obwohl es sich um eine Wüstengegend handelt, gibt es in einigen Felsspalten Wasser. Wie beschleunigen diese Temperaturschwankungen und das Wasser in den Felsspalten die Zersetzung des Gesteins? A Gefrierendes Wasser löst warmes Gestein auf. B Wasser kittet Gestein zusammen. C Eis glättet die Oberfläche des Gesteins. D Gefrierendes Wasser dehnt sich in Felsspalten aus. DER GRAND CANYON BEWERTUNG 3 Vollständig gelöst Code 1: D. Gefrierendes Wasser dehnt sich in Felsspalten aus. Nicht gelöst Code 0: Code 9: Andere Antworten. Antwort fehlt. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 36

37 Frage 5: DER GRAND CANYON S426Q05 In der Kalksteinschicht A des Grand Canyon gibt es viele Fossilien von Meerestieren, wie zum Beispiel Muscheln, Fische und Korallen. Was ist vor Millionen von Jahren passiert, das erklärt, warum solche Fossilien dort gefunden werden? A Menschen brachten in früheren Zeiten Meeresfrüchte aus dem Ozean in diese Gegend mit. B Die Meere waren früher viel rauer, und Lebewesen aus dem Meer wurden mit riesigen Wellen ins Inland geschwemmt. C Ein Meer bedeckte früher dieses Gebiet und verschwand später. D Es gab Meerestiere, die früher an Land lebten, bevor sie ins Meer wanderten. DER GRAND CANYON BEWERTUNG 5 Full credit Code 1: C. Ein Meer bedeckte früher dieses Gebiet und verschwand später. No credit Code 0: Code 9: Andere Antworten. Antwort fehlt. Frage 10S: DER GRAND CANYON S426Q10S Wie sehr stimmst du mit den folgenden Aussagen überein? Bitte in jeder Zeile nur ein Kästchen ankreuzen. Stimme ganz zu Stimme eher zu Stimme eher nicht zu Stimme gar nicht zu a) Die systematische Erforschung von Fossilien ist wichtig b) Maßnahmen zum Schutz von Nationalparks sollten auf wissenschaftlichen Erkenntnissen beruhen c) Die Erforschung geologischer Schichten ist wichtig Aufgabensammlung Naturwissenschaft 37

38 S447: SONNENSCHUTZ Martina und Daniel überlegten, welches Sonnenschutzmittel ihrer Haut den meisten Schutz bietet. Sonnenschutzmittel haben einen Lichtschutzfaktor (LSF), der anzeigt, wie gut sie den ultravioletten Bestandteil des Sonnenlichts absorbieren. Ein Sonnenschutzmittel mit einem hohen LSF schützt die Haut länger als eines mit einem niedrigen LSF. Martina überlegte sich, wie sie verschiedene Sonnenschutzmittel vergleichen kann. Dazu stellte sie mit Daniel die folgenden Teile zusammen: zwei durchsichtige Plastikfolien, die Sonnenlicht nicht absorbieren; ein Blatt lichtempfindliches Papier; Mineralöl (M) und eine Creme, die Zinkoxid (ZnO) enthält; vier verschiedene Sonnenschutzmittel, die sie mit S1, S2, S3 und S4 bezeichneten. Martina und Daniel nahmen Mineralöl, weil es Sonnenlicht zum größten Teil durchlässt, und Zinkoxid, weil es für Sonnenlicht fast völlig undurchlässig ist. Daniel gab einen Tropfen von jeder Substanz in einen markierten Kreis auf eine der Plastikfolien und legte dann die zweite Plastikfolie obenauf. Er legte ein großes Buch auf beide Folien und drückte fest darauf. M S1 S2 ZnO S3 S4 Martina legte dann die Plastikfolien auf das lichtempfindliche Papier. Lichtempfindliches Papier verändert seine Farbe von dunkelgrau in weiß (oder ein sehr helles Grau), je nachdem, wie lange es dem Sonnenlicht ausgesetzt wird. Zu guter Letzt legte Daniel die Blätter an einen sonnigen Platz. Plastikfolien Lichtempfindliches Papier Aufgabensammlung Naturwissenschaft 38

39 Frage 2: SONNENSCHUTZ S447Q02 Welche der folgenden Aussagen ist eine wissenschaftliche Beschreibung der Rolle, die das Mineralöl und das Zinkoxid beim Vergleich der Wirksamkeit der Sonnenschutzmittel spielen? Mineralöl und Zinkoxid sind beides Faktoren, die getestet werden. Mineralöl ist ein Faktor, der getestet wird, und Zinkoxid ist eine Vergleichssubstanz. Mineralöl ist eine Vergleichssubstanz und Zinkoxid ist ein Faktor, der getestet wird. Mineralöl und Zinkoxid sind beides Vergleichssubstanzen. SONNENSCHUTZ BEWERTUNG 2 Full credit Code 1: D. Mineralöl und Zinkoxid sind beides Vergleichssubstanzen. No credit Code 0: Code 9: Andere Antworten. Antwort fehlt. Frage 3: SONNENSCHUTZ S447Q03 Welche der folgenden Fragen wollten Martina und Daniel beantworten? Wie viel Schutz bietet ein Sonnenschutzmittel im Vergleich zu den anderen? Wie schützen Sonnenschutzmittel die Haut vor ultravioletter Strahlung? Gibt es ein Sonnenschutzmittel, das weniger Schutz bietet als Mineralöl? Gibt es ein Sonnenschutzmittel, das mehr Schutz bietet als Zinkoxid? SONNENSCHUTZ BEWERTUNG 3 Full credit Code 1: A. Wie viel Schutz bietet ein Sonnenschutzmittel im Vergleich zu den anderen? No credit Code 0: Code 9: Andere Antworten. Antwort fehlt. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 39

40 Frage 4: SONNENSCHUTZ S447Q04 Warum wurde die zweite Plastikfolie fest angedrückt? A Um das Austrocknen der Tropfen zu vermeiden. B Um die Tropfen möglichst großflächig auszubreiten. C Um zu erreichen, dass die Tropfen innerhalb der Kreise bleiben. D Um zu erreichen, dass die Tropfen die gleiche Dicke haben. SONNENSCHUTZ BEWERTUNG 4 Full credit Code 1: D. Um zu erreichen, dass die Tropfen die gleiche Dicke haben. No credit Code 0: Andere Antworten. Code 9: Antwort fehlt. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 40

41 Frage 5: SONNENSCHUTZ S447Q Lichtempfindliches Papier ist dunkelgrau und verändert seine Farbe zu hellgrau bei schwacher Sonneneinstrahlung und zu weiß bei starker Sonneneinstrahlung. Welche der folgenden Abbildungen zeigt ein Muster, das auftreten könnte? Erkläre, warum du sie ausgewählt hast. A C M S1 S2 M S1 S2 ZnO S3 S4 ZnO S3 S4 B D M S1 S2 M S1 S2 ZnO S3 S4 ZnO S3 S4 Antwort:... Erklärung:... SONNENSCHUTZ BEWERTUNG 5 Full credit Code 2: A. Mit der Erklärung, dass unter ZnO das lichtempfindliche Papier dunkelgrau blieb (da ZnO Sonnenlicht blockiert) und dass unter M das Papier weiß wurde (da Mineralöl sehr wenig davon absorbiert). [Es ist nicht notwendig (aber es ist ausreichend), die zusätzlichen Erklärungen in Klammern zu erwähnen.] A. ZnO hat das Sonnenlicht wie erwartet blockiert und M hat es durchgelassen. Ich habe A ausgewählt, weil es das Mineralöl die hellste und das Zinkoxid die dunkelste Schattierung haben muss. Partial credit Code 1: A. Gibt entweder die richtige Erklärung für die Verfärbung unter ZnO oder unter M, aber nicht unter beiden. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 41

42 A. Mineralöl zeigt den geringsten Widerstand gegenüber UV-Licht. Deshalb wird das Papier bei den anderen Substanzen nicht weiß. A. Zinkoxid absorbiert praktisch die ganze Strahlung und das zeigt die Abbildung. A. weil ZnO das Licht blockiert und M es absorbiert. Full credit Code 0: Andere Antworten. A. [Es ist kein Grund angegeben] Code 9: Antwort fehlt. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 42

43 S477: MARY MONTAGU Lies den folgenden Zeitungsartikel und beantworte anschließend die Fragen. DIE GESCHICHTE DER IMPFUNG Mary Montagu war eine sehr schöne Frau. Im Jahre 1715 überlebte sie eine Pockeninfektion, doch ihr Gesicht blieb mit Narben bedeckt. Während eines Aufenthalts in der Türkei im Jahre 1717 lernte sie ein dort übliches Verfahren kennen, die so genannte Inokulation. Bei dieser Behandlung wurden Erreger einer schwachen Form des Pockenvirus in die Haut von gesunden jungen Menschen eingeritzt, woraufhin diese zwar erkrankten, aber in den meisten Fällen nur an einer leichten Form der Krankheit. Mary Montagu war von der Sicherheit dieser Inokulation so überzeugt, dass sie ihren Sohn und ihre Tochter impfen ließ benutzte Edward Jenner die Inokulation, um mit Kuhpocken, einer verwandten Pockenart, Antikörper gegen die Pocken zu erzeugen. Im Vergleich zur Inokulation mit Pocken hatte diese Behandlung weniger Nebenwirkungen, und die behandelte Person konnte niemanden anstecken. Diese Behandlung ist als Impfung bekannt geworden. Frage 2: MARY MONTAGU S477Q02 Gegen welche Art von Krankheiten kann man sich impfen lassen? A Erbkrankheiten wie die Bluterkrankheit. B Krankheiten, die von Viren verursacht werden, z. B. Kinderlähmung. C Krankheiten, die durch Funktionsschwächen des Körpers verursacht werden, z. B. Zuckerkrankheit. D Jede Art von Krankheit, für die es keine Heilung gibt. MARY MONTAGU BEWERTUNG 2 Full credit Code 1: B. Krankheiten, die von Viren verursacht werden, z. B. Kinderlähmung. No credit Code 0: Andere Antworten. Code 9: Antwort fehlt. Aufgabensammlung Naturwissenschaft 43