7 Schwerpunktfächer Natur-, Geistes- und Sozialwissenschaften

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1 7 Natur-, Geistes- und Sozialwissenschaften 7.1 Schwerpunktfach Biologie und Chemie Ziele Für das Schwerpunktfach werden die Ziele der Grundlagenfächer Biologie und Chemie durch folgende Punkte ergänzt: Die Kandidatin/der Kandidat besitzt vertiefte Kenntnisse: über biologische und chemische Vorgänge im menschlichen Körper; über biologische und chemische Vorgänge in der Umwelt; über einige moderne Techniken im Zusammenhang mit dem Programm Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Kapiteln des Biologie- und Chemieprogramms herstellen; populärwissenschaftliche Texte beurteilen Prüfungsverfahren Die Prüfung beinhaltet einen schriftlichen Teil, in dem Biologie und Chemie bewertet werden, und einen mündlichen Teil, für welchen die Kandidatin/der Kandidat bei der Einschreibung auf dem offiziellen Formular eine der beiden Disziplinen wählt Schriftliche Prüfung Sie dauert 3 Stunden und umfasst einen fächerübergreifenden Teil (Zeitanteil 60 Minuten; 1/3 der Gesamtpunktzahl), der durch alle Kandidierenden mit Schwerpunktfach Biologie und Chemie zu lösen ist, und einen fachspezifischen Teil (Zeitanteil 120 Minuten; 2/3 der Gesamtpunktzahl); für den fachspezifischen Teil gilt: - Kandidierende, welche die mündliche Prüfung in Biologie ablegen, lösen den fachspezifischen Teil Chemie ; - Kandidierende, welche die mündliche Prüfung in Chemie ablegen, lösen den fachspezifischen Teil Biologie. Die Benutzung von numerischen Tafeln, Formelsammlungen und Taschenrechnern ist erlaubt. Persönliche Notizen in den zugelassenen Nachschlagewerken sind nicht erlaubt. Die zugelassenen numerischen Tafeln, Formelsammlungen und Taschenrechner werden auf der Website des Staatssekretariats für Bildung, Forschung und Innnovation SBFI ( publiziert Mündliche Prüfung Sie dauert 15 Minuten; der/die Kandidierende verfügt über eine gleich lange Vorbereitungszeit. Sie findet in der von der Kandidatin/vom Kandidaten gewählten Disziplin statt. Die Kandidatin/der Kandidat erhält Aufgaben zu mindestens zwei Themen aus seiner Wahldisziplin. Für das Fach Chemie werden folgende Tabellen zur Verfügung gestellt: Säure-Base-Tabelle (mit Namen und pks-werten); Redox-Tabelle (mit Normalpotentialen); Tabelle mit Bildungs-enthalpien; Elektronegativitätswerte nach Pauling; Tabelle des periodischen Systems.

2 7.1.3 Bewertungskriterien Es gelten die im Bereich Naturwissenschaften der Grundlagenfächer angegebenen Kriterien. Bei der mündlichen Prüfung wird zusätzlich die Qualität der Reaktionen auf das Eingreifen des Examinators / der Examinatorin berücksichtigt Anmeldung Die Kandidatin/der Kandidat nennt auf dem Anmeldeformular das Fach für die mündliche Prüfung Biologie-Programm Die Biologie im Schwerpunktfach hat zwei Ausrichtungen: die Vertiefung und Erweiterung des Programms des Grundlagenfachs; die Verknüpfung der verschiedenen Kapitel der Biologie unter sich und mit denjenigen der Chemie. Die Kenntnisse und Fähigkeiten gemäss dem Programm für das Grundlagenfach Biologie werden vorausgesetzt. N.B.: Es werden Fragen zur Anatomie und Physiologie von gesunden Organen gestellt; der pathologische Aspekt wird nur erwähnt, wenn er zur Erklärung der normalen Funktionsweise der Organe benötigt wird oder wenn Probleme der Genetik angesprochen werden. Zusätze zum Programm Biologie im Grundlagenfach: Genetik Klassische Genetik Molekulare Grundlagen der Vererbung Bau und Funktionsweise des menschlichen Körpers Das Harnsystem Das endokrine System Das Nervensystem Ergebnisse von Kreuzungen, sowohl von einfachen Erbgängen als auch von Erbgängen mit Koppelung und Crossing-over, interpretieren Chromosomenkarten deuten den Einfluss des Milieus auf die Phänotypen erkennen (Modifikationen): Körpergrösse, Zwillinge, Einfluss des Standortes auf Pflanzen sich mit den Folgen von Mutationen und der genetischen Variabilität auseinandersetzen das Prinzip der Genregulation erläutern (Operon-Modell) die Anatomie beschreiben die Physiologie entwickeln die Regulation von Körpervorgängen durch Hypothalamus, Hypophyse, Schilddrüse (Thyroxin) und Nebennieren (Stress) beschreiben Entstehung und Weiterleitung von Nervenimpulsen (mit Ionenverschiebungen) erklären 83

3 Die Sinne Die Muskulatur Beziehungen zwischen den Organismen sowie zwischen Organismen und ihrer Umwelt Populationsgenetik Veränderungen der Umwelt die Anatomie des Hörorgans beschreiben die Physiologie des Hörapparates entwickeln den Geruchsinn erklären den Geschmacksinn erklären die Sinne der Haut beschreiben die Anatomie und die Physiologie der quergestreiften Muskeln, des Herzmuskels und der glatten Muskeln beschreiben die phylogenetische Verwandtschaft von Organismen durch den Vergleich von DNS-Abschnitten aufzeigen die Entwicklung der Häufigkeit eines Allels in einer Population (Hardy-Weinberg-Gesetz) unter dem Einfluss der natürlichen Selektion oder der genetischen Drift abschätzen Probleme der Luft-, Gewässer- und Bodenverschmutzung diskutieren Chemie-Programm Die Chemie im Schwerpunktfach hat zwei Ausrichtungen: die Vertiefung und Erweiterung des Programms des Grundlagenfachs; die Verknüpfung der verschiedenen Kapitel der Chemie unter sich und mit denjenigen der Biologie. Die Kenntnisse und Fähigkeiten gemäss dem Programm für das Grundlagenfach Chemie werden vorausgesetzt. Zusätze zum Programm Chemie im Grundlagenfach: Allgemeine Chemie Atombau Stöchiometrie Reaktionslehre Enthalpie Entropie Geschwindigkeit den Aufbau des Periodensystems der Elemente erläutern den Bau der Atomhülle mit den Unterschalen s, p, d und f erläutern einfache stöchiometrische Berechnungen durchführen, inklusive Reaktionen mit Gasen bei Standardbedingungen eine Messmethode zur Bestimmung der Reaktionsenthalpie angeben die Reaktionsenthalpie einfacher Reaktionen aus den Bildungsenthalpien berechnen den freiwilligen Ablauf einer endothermen Reaktion mit der Entropie qualitativ deuten den Einfluss der Konzentration, der Temperatur und des 84

4 Zerteilungsgrades auf die Geschwindigkeit an Beispielen erklären die Wirkung von Katalysatoren (Enzyme eingeschlossen) beschreiben Chemisches Gleichgewicht Lösungsgleichgewichte Protolysen Säure / Basenkonstanten Titration Puffersysteme Redoxreaktionen Elektrochemische Spannungsreihe Elektrolyse Organische Chemie Allgemeine organische Chemie die Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen und die Einstellung des chemischen Gleichgewichts an Beispielen erklären den Gleichgewichtszustand als dynamisches Phänomen mit der gleichgrossen Geschwindigkeit der Hin- und Rückreaktion erklären das Massenwirkungsgesetz formulieren und interpretieren das Gleichgewicht bei schwerlöslichen Salzen mit dem Löslichkeitsprodukt beschreiben aus dem Löslichkeitsprodukt die Sättigungskonzentration schwerlöslicher Salze berechnen das Massenwirkungsgesetz auf die Autoprotolyse des Wassers anwenden und das Ionenprodukt K W aufstellen das Massenwirkungsgesetz auf Protolysen beliebiger Säuren und Basen anwenden (pk S - und pk B -Werte) ph-werte von Lösungen schwacher Säuren und Basen berechnen die Messmethode erklären aus der Titrationskurve die Konzentration der Säure bzw. der Base berechnen und die Säurekonstante pk S herauslesen die Zusammensetzung und die Wirkung von Pufferlösungen angeben sowie deren Bedeutung für die Umwelt aufzeigen ph-werte von Pufferlösungen berechnen den Aufbau eines galvanischen Elementes zeichnen und das Zustandekommen einer Spannung als Potentialdifferenz der beiden Halbelemente erklären die Standardpotentiale als Differenz der Potentiale der Halbelemente mit dem Wasserstoff-Halbelement definieren die Standardpotentiale zur Erklärung von Batterien, Akkumulatoren und Korrosion anwenden die Erscheinung der Elektrolyse beschreiben die besonderen Eigenschaften der aromatischen Verbindungen mit dem Modell der Mesomerie erklären die folgenden funktionellen Gruppen erkennen und benennen und deren charakteristische Reaktionen beschreiben: Alkohole, Carbonsäuren, Ester, Amine, Aminosäuren, Aldehyde, Amide und Ketone 85

5 die Cis/Trans Isomerie und die Chiralität an einfachen Beispielen erklären Reaktionsmechanismen Polymerisation, Polykondensation Biochemie Proteine Kohlenhydrate Fette das Prinzip einer radikalischen, nucleophilen, elektrophilen organischen Reaktion darlegen an einem Beispiel mit Hilfe der Lewis-Formeln den Ablauf einer Polymerisation und einer Polykondensation erklären von PE, PVC und PET die Struktur des Monomers sowie einen Ausschnitt aus dem Polymer aufzeichnen und die Eigenschaften aus der Struktur ableiten Anwendungen von Kunststoffen im Alltag angeben und Möglichkeiten der Beseitigung diskutieren die grundsätzliche Struktur der Proteine (Primär-, Sekundär- und Tertiärstruktur) beschreiben. intramolekulare Kräfte in den Strukturen benennen und erläutern die offenkettige und ringförmige Form von Glukose erkennen die Kondensation von Monosacchariden zu Di- und Polysacchariden erklären die Veresterung von Glycerin mit verschiedenen Fettsäuren formelmässig darstellen die Verseifung von Fetten formelmässig darstellen die Struktur und Wirkungsweise von Tensiden beschreiben Fächerübergreifende Aspekte Das Studium des Schwerpunktfachs Biologie und Chemie entwickelt die Fähigkeit, Phänomene mit den Methoden verschiedener Disziplinen erklären zu können. Das Ziel der Aufgaben mit fächerübergreifendem Aspekt besteht hauptsächlich darin, diese Fähigkeit zu beurteilen. Deshalb wird kein Prüfungsprogramm im engeren Sinne vorgeschrieben, sondern es werden in Form einer nicht abschliessenden Liste Beispiele von Themen angeführt, die als Grundlage für Prüfungsfragen dienen können Ziele Die Kandidatin/der Kandidat kann ihre/seine Kenntnisse in Biologie und Chemie anwenden, um: Phänomene so genau und so allgemein wie nur möglich zu beschreiben und möglichst glaubwürdige Hypothesen zu formulieren, um sie zu erklären Probleme möglichst ganzheitlich anzugehen, indem alle Naturwissenschaften zu Rat gezogen werden; aus einer populärwissenschaftlichen Publikation die Elemente der beiden Disziplinen herauszulesen, sie zu gliedern, zu ordnen und entsprechend zu verwenden; aus verschiedenen Elementen und Aussagen eine Schlussfolgerung zu ziehen Beispiele von Themen Kohlenstoff auf unserem Planeten (organische Moleküle, Verbrennungsreaktionen, Kohlenstoffkreislauf, Treibhauseffekt, Energietransfer) 86

6 ... Sauerstoff auf unserem Planeten (Ursprung, seine Rolle bei Lebewesen, Verbrennungsreaktionen, Ozon) Stickstoff auf unserem Planeten (Stickstoffverbindungen, Düngemittel, Nahrungskette, Bakterien, Proteine, Verdauung, Synthese) Das Wasser, seine Eigenschaften, seine Bedeutung für Lebewesen (verschiedene Zustände, Kreislauf, Lösungsmittel, Wärmeregulator, Osmose, Transport, ph) Anpassung von Individuen und Arten an die Umwelt (biotische und abiotische Faktoren) Auswirkungen der biologischen Abbaubarkeit von Molekülen (Phosphate, FCKW, Kunststoffe, Erdöllager) Enzyme (Katalysatoren, Reaktionsgeschwindigkeit, Funktionsbedingungen) Beziehungen zwischen chemischer Bindung und ihrer Bedeutung in der Biologie (Empfindlichkeit von DNS, RNS, ATP, Kohlenmonoxid, Peptidbindung und Estern) Blut (Transport, Stoffaustausch, Regulation des Blutdrucks) Bewegungsapparat (Knochen, Muskeln, chemische Reaktionen, Energie) Nieren (Regulationsmodell, Osmose, Diffusion, Konzentration, Löslichkeit, aktiver und passiver Transport) 87