Prozessbezogene Kompetenzen

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1 Physik Zuordnung inhaltsbezogener und prozessbezogener Kompetenzen Gewichtung des zeitlichen Umfangs Herstellung fächerübergreifender Bezüge Hinweise zum Methoden- und Medieneinsatz Basisziele Präambel: Ziel der Übersicht ist eine Einbindung der verkürzten Übersicht der Zuordnung von inhaltsbezogenen und prozessbezogenen Kompetenzen gemäß Kerncurriculum Tabelle (S.32 ff.) in eine zeitliche Übersicht über Reihenfolge und Gewichtung der Themenbereiche. Durch die methodischen Hinweise soll gewährleistet werden, dass die Schülerinnen und Schüler auf vielfältige Weise mit den Unterrichtsinhalten und allgemeinen wie auch fachspezifischen Methoden vertraut gemacht werden. Nach Möglichkeit von Ausstattung und Sicherheitsaspekten werden daher insbesondere in Schlüsselbereichen Schülerversuche eingesetzt. Eine ergänzende Übersicht über die möglichen und erprobten Demonstrationsexperimente befindet sich im roten Breidert sowie im Ordner Versuchsaufbauten und auf Laufwerk X. Die Tabelle zeigt außerdem die fächerübergreifenden Bezüge auf und verdeutlicht unter Bemerkungen in Analogie zu den Mindestanforderungen (BRE) Basisziele, die für die erfolgreiche Mitarbeit in weiteren Jahrgängen erforderlich sind. Entsprechend sollen auch die Schlüsselexperimente verstanden werden. Zeitleiste Jahrgang Themenbereich Wochenzahl Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Methodische Hinweise Fächerübergreifende Bezüge Bemerkungen 5 Magneti smus Magnetische und nicht magnetische Stoffe Magnetische Pole und Dipoleigenschaft Magnetisieren und Entmagnetisieren mit Elementarmagnetmodell Kompass E1. Experimentieren nach Anleitung E2. Beschreiben von Phänomenen E3. Verwendung von Modellvorstellungen zur Erklärung K1. Dokumentieren und Protokollieren B1. Sicherheitsaspekte erkennen B2. Historische / gesellschaftliche Schülerexperimente mit Materialien aus Raum 318 (Magnete, Materialproben, Kompasse) Feldlinienbilder Insbesondere zu 51.4: Erdkunde: Umgang mit dem Kompass zur Orientierung und beim Kartenlesen Basisziele: Kenntnis der fachspezifischen Sicherheitsbestimmun gen Verinnerlichung der Verhaltens- und Arbeitsweisen bei Schülerexperimenten Sichere Kenntnis der Struktur eines Versuchsprotokolls und klare

2 Elektriz itätslehre Aufbau einfacher elektrischer Stromkreise Schaltzeichen und Schaltpläne Reihen- und Parallelschaltung Elektrische Leiter und Isolatoren Auswirkungen erkennen E1. Idealisierung vom Stromkreis zum Schaltplan E2. Umkehrung: Vom Schaltplan zum Stromkreis E3. Experimentieren nach Anleitung E4. Planung einfacher Experimente zu 52.4 K1. Alltags- und K2. Fachspezifische Darstellungsform (Schaltplan) K3. Dokumentieren K4. Beschreiben K5. Kommunikation über Ergebnisse der Gruppenarbeit zu 52.4 B1. Alltagsrelevanz Schülerexperimente mit Materialien aus Raum 372 (Schalter, Lampen, Kabelwagen) Arbeitsblätter aus dem Materialordner 5/6 Die Ergebnisse von 52.4 werden später in der Chemie benötigt (Start ab Klasse 7) Unterscheidung zwischen Beschreibungen (Aufbau, Durchführung, Beobachtung) und Interpretieren, Modellvorstellungen anwenden oder ausbilden (Auswertung) Basisziele: Verinnerlichung der Verhaltens- und Arbeitsweisen bei Schülerexperimenten, Kurzschlussfreier Aufbau von einfachen Schaltungen, Aufbau von Schaltungen nach Schaltplan 6 Elektriz E1. Sachgerechter Siehe Kapitel 52

3 itätslehre Spannungsangaben und Spannungsquellen Elektromagneten Optik Licht und Lichtausbreitung Schatten (speziell Mondphasen) Reflexion, Streuung und Brechung an ebenen Grenzflächen Spiegel und Spiegelbilder Lochkamera Sammellinsen und Zerstreuungslinsen Lichtfarben 7 Mechan ik I Zeit-Weg- Diagramme Geschwindigkeit Zeit- Geschwindigkeits- Diagramme Bewegungs- Gebrauch von Spannungsquellen E2. Einsatz von Elektromagneten im Alltag B1. Sicherheitsaspekte E1. insbesondere in 62.2 Übertragung von Kenntnissen und Modellvorstellungen zur Schattenbildung auf Mondphasen und Finsternisse E2. Experimentieren nach Anleitung E3. Beschreiben mit geometrischen Darstellungen K1. Alltags- und K2. Beschreiben insbesondere in Je- Desto-Beziehungen B1. Sicherheitsaspekte: Beleuchtung und Verkehrssicherheit E1. Auswertung von Daten durch Diagramme E2. Bedeutung der Steigung E3. Experimentieren mit Kraftmessern Schülerexperimente mit Materialien aus Raum 318 (Kröncke- Materialkästen zur Optik sowie Lichtboxen von Leybold) Zu ff Datenerhebungen mit Maßband und Stoppuhr in alltagsnahen Zusammenhängen zu 71.6 bis Schülerversuche Mathematik: Geraden, Winkel, Symmetrie, Achsenspiegelung Biologie (insbesondere zu 62.6): Das Auge zu 62.7: Kunst hier insbesondere Abgrenzung zu Körperfarben und deren Mischung Curriculum Mobilität: siehe B1 Mathematik: Graphen im Koordinatensystem, Steigung von Geraden, Proportionalität Bezüge zum Curriculum Mobilität: Messung bzw. Kürzungen?! Basisziel: Sicherer Umgang mit Diagrammen (Achsenzuordnung und Abhängigkeit, Bedeutung von Steigung und

4 Energie Ia 8 Elektriz itätslehre gleichungen und Anwendungsaufgaben Trägheit und Schwere Hookesches Gesetz Wechselwirkung von Kräften Energieformen Energieumwandlungsketten (qualitativ) Elektrische Ladung und Kräfte Elektrischer Strom (Wirkungen und Messung) E4. Experimentieren zu proportionalen Zusammenhängen E5. Rechnen mit Größengleichungen E6. Korrektur von Fehlvorstellungen K1. Interpretieren von Messtabellen und Diagrammen K2. Fachsprachlicher Austausch über Ergebnisse K3.Alltags- und K4. Dokumentieren K5. Recherchieren B1. Beurteilung von Situationen im Straßenverkehr B2. Beurteilung der Grenzen einer Gesetzmäßigkeit (71.6) E1. Energieflussdiagramme K1. K2. Präsentation K3. Recherche E1. Arbeit mit Modellvorstellungen (auch zur Begründung von Regeln) E2. Experimentieren Zu 72.2: Arbeitsblätter mit Abbildungen von Prozessen oder zu ergänzenden Umwandlungsketten Zu 81.1: Heimversuche zur Reibungselektrizität und Demonstrationsversuch e mit Hochspannungen Berechnung von Geschwindigkeiten sowie B1 Biologie / Chemie: Energieumwandlungsketten Zu 81.1 ff: Chemie: Atommodell zu 81.5 ff: Mathematik: Proportionalität etc. Insbesondere zu 81.7: konstantem Verlauf) (Voraussetzung für Kapitel 101) Basisziel: Propädeutische Energieerhaltungsvorstellung Basisziel: Sichere Unterscheidung von Stromstärke und Spannung und deren Messung in einfachen

5 81.3. Ladungstransport und Energiestrom in verzweigten Stromkreisen Elektrische Spannung Elektrische Leitfähigkeit Elektrischer Widerstand Elektrische Energie und Leistung Motor und Generator, Transformator Wechselspannung E3. Sachgerechte Verwendung von Vielfachmessgeräten E4. Aufnahme von Kennlinien K1. Alltags- und K2. Präsentation selbständig angelegter Messtabellen K3. Veranschaulichung von Regeln durch Beispiele und Skizzen K4. Dokumentieren B1. Alltagsrelevanz B2. Zweckmäßigkeit elektrischer Schaltungen im Haushalt B3. Bedeutung des Transformators für Elektrizitätswirtschaft zu 81.2 bis 81.4: Schülerversuche mit Digitalmultimetern, Möglichkeit für Schülerreferate zu namensgebenden Physikern. Zu 81.5 und 81.6: Schülerversuche in arbeitsteiliger Gruppenarbeit zu 81.7: Energiestromstärke und hochgerechneter Jahresenergiebedarf elektrischer Geräte aus der Lebenswelt der Schüler (auch Standby) (Möglichkeit für kleinere individuelle Projekte) Umwelt (Biologie / Politik): Umgang mit elektrischer Energie im Alltag / Haushalt. Quantitative Abschätzung von Energiesparmöglichke iten Stromkreisen. Schlüsselexperiment zur Verbindung von 81.5 bzw mit 91.1: Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit des Eisendrahts ( normal in Luft, in Wasser, mit Brennerflamme) Therm o- dynami k I Temperatur und innere Energie Energieerhaltung unter Einbeziehung von innerer Energie und Abwärme Grundprinzip des zweiten Hauptsatzes und der Wärme-Kraft- Maschine unter Einbeziehung von E1. Energieflussdiagramme insbesondere für haushaltsnahe Anwendung K1. K2. Präsentation K3. Recherche B1. Einschätzung des häuslichen Energiebedarfs und dessen Zu 82.1 und 82.2: Schüler- Forschungsprojekte zum Vergleich der Effizienz verschiedener Wege des Wasser- Erhitzens Umwelt (Biologie / Politik): Umgang mit elektrischer Energie im Alltag / Haushalt. Quantitative Abschätzung von Energiesparmöglichke iten (siehe B1, B2) Die qualitativen und teilweise auch schon quantitativen Erfahrungen der Schüler in 82.1 und 82.2 sind Voraussetzung für 93.1

6 Energie I b 9 Halbleit er Kernph ysik Abwärme und Energieentwertung Zusammenfassung: Energieformen, Energieerhaltung, Energieeinheiten Leitfähigkeit von Halbleitern Dioden (p-n- Übergang) LED und Solarzellen Atommodell Natürliche und künstliche Radioaktivität Ionisierende Wirkung von Strahlung Eigenschaften und Bedeutung für den Strahlenschutz Zerfall und Halbwertszeit Verteilung B2. Energiesparmöglichkeiten Siehe Kapitel 72 Siehe Kapitel 72 Siehe Kapitel 72 Alternativ können die Themenbereiche Energie Ia und Ib auch zusammen unterrichtet werden E1. Experimentieren E2. Aufnahme einer Kennlinie K1. Dokumentieren K2. Beschreiben B1. Bewerten auch unter ökonomischen und ökologischen Aspekten B2. Technikrelevanz E1. Verwendung des Atommodells E2. Analogien verschiedener elektromagnetischer Strahlungsarten E3. Graphische Darstellungen / Linearisierung und Regression K1. Recherchieren und Schülerversuche mit den orangefarbigen Kästen zu NTC, LDR und Diode Simulationssoft ware von Sarstedt-CD FWU-Video im mpeg4-format zu Gruppenarbeit mit den Solarkoffern Zu 92.2, 92.4, 92.5 und 92.6 (Ablenkung von β-strahlung im Magnetfeld) Schülerversuche mit den MEKRUPHY- Kästen und Begleitmaterial Insbesondere zu 91.3: Umwelt (Biologie / Politik): Alternative Energiequellen und Energiesparmöglichkeit en Chemie: Atommodell Biologie: Auswirkung der Strahlung auf den menschlichen Körper, direkte und indirekte Zellschädigung. Politik /Geschichte: Zivile und militärische Nutzung der Kernenergie (vgl. B4) Zentrale Versuche sind die Leitfähigkeitsbestimmungen zu verschiedenen Halbleiterproben Basisziel: Insbesondere bei 92.4 Technik der Linearisierung zur Herleitung des funktionalen Zusammenhangs (auch mit Regressionsmodul des TC)

7 10 Therm o- dynami k II Strahlungsarten Energie- und Äquivalentdosis Kernspaltung, Kettenreaktion und Kernkraftwerk Elektrische Energie und Wärmeenergie (Ergänzung von 82.1 um die Wärmeenergie und Wärmekapazität Q=mc T) Mechanische Energie (W=mgh) und Wärmeenergie Phasenübergänge (Schmelz- und Verdampfungswärme) Gasdruck Boyle-Mariotte Gay-Lussac und Kelvin-Skala Präsentieren B1. Gefährdung durch Strahlung B2. Strahlenschutz B3. Grenzen der physikalischen Beschreibung B4. Zivile und militärische Nutzung der Kernenergie E1. Experimentieren E2. Berechnung von Energien E3. Verwendung von Größengleichungen und Einheitensymbolen E4. Energiebilanz E5. Teilchenmodell E6. Aufstellen von Größengleichungen K1. Alltags- und K2. Fachliteratur und Formelsammlung K3. Dokumentieren B1. Relevanz der spezifischen Wärmekapazität von Wasser (vgl. 93.1) B2. Beurteilung der Grenzen von Idealisierungen Zu 92.3, 92.6 Demonstrations experimente zu Schülerreferate Aufbauend auf Kapitel 82 (Thermodynamik I) analoge Schülerversuche mit Phasenübergang Schmelzen (Sieden aus Sicherheitsgründen im Demonstrationsexperim ent) Insbesondere zu 93.3 : Chemie: Phasenübergang, Gasgesetze, Teilchenmodell Dynami Wiederholung E1 Auswertung Aufnahme und Mathematik: Basisziel:

8 k Kreisprozess e Zeit-Weg-Diagramme und Zeit- Geschwindigkeits- Diagramme mit Einführung der Beschleunigung Der freie Fall Der waagrechte Wurf Von F=mg zu F=ma Kreisbewegungen und Zentripetlkraft kinetische Energie Energieerhaltung unter Einbeziehung der kinetischen Energie Stirling-Motor und Kreisprozess Wirkungsgrad einer Wärme-Kraft- Maschine selbständig durchgeführter Experimente E2. Idealisierung (z.b. bei 101.2) E3. (= 101.4) E4. Begründung des Zusammenhangs von Kreisbewegung und Zentralkraft E5. Planung von Experimenten (insbesondere zu 101.7) K1. Übersetzungen zwischen Wortform, Graph, Tabelle und Gleichung K2. Alltags- und B1. Beurteilung von Situationen im Straßenverkehr E1. Arbeitsdiagramme und Deutung der Flächeninhalte E2. Energieentwertung und propädeutischer zweiter Hauptsatz K1. Argumentieren mit Diagrammen B1. Beurteilung (auch quantitativ) von Energienutzung Auswertung entsprechender Diagramme mit CBR und Auswertung mit Regressionsmodul des TC zu ff. zusätzliche Einführung der Video- Analyse (z.b. viana) Verschiedene Realisierungen des Stirlingmotors (vom Tassenmodell bis zum Demonstrationsexperim ent) Vorbereitung der Differenzialrechnung Bezüge zum Curriculum Mobilität: Anwendungsaufgaben zur Verdeutlichung der Konsequenzen beim Autofahren (oder andere motorisierte Verkehrsteilnehmer) Insbesondere zu / B1: Umwelt (Biologie / Politik): Kraft-Wärme- Kopplung Bewegungsgleichungen und Bahnkurven parallel und orthogonal zu den Feldlinien eines homogenen Gravitationsfeldes liefern wesentliche Voraussetzungen zum Verständnis und zur Beschreibung entsprechenden Verhaltens von Elektronen in elektrischen Feldern Kann am unschädlichsten entfallen