Kompetenzen und Aufgabenbeispiele Natur und Technik

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1 Institut für Bildungsevaluation Assoziiertes Institut der Universität Zürich Kompetenzen und Aufgabenbeispiele Natur und Technik Informationen für Lehrpersonen und Eltern

2 1. Wie sind die Ergebnisse dargestellt? erhalten für Natur und Technik eine Punktzahl. In der dazugehörigen Tabelle kann nachgelesen werden, was die Punktzahl bedeutet. Die Ergebnisse sollten von den Lehrpersonen erläutert und mit Aufgabenbeispielen illustriert werden. 2. Ergebnisse interpretieren und nutzen Wie werden die Ergebnisse gelesen? 1. Die Ergebnisse einer Schülerin oder eines Schülers liegen zwischen 600 und 1000 Punkten. 2. Die Punktzahl lässt sich einer Kompetenzstufe zuordnen. 3. Die Kompetenzstufe zeigt, was eine Schülerin, ein Schüler kann. 4. Die Kompetenzstufe zeigt, welche Aufgaben eine Schülerin, ein Schüler löst. Was bedeuten die Ergebnisse? Die erreichte Kompetenzstufe zeigt, was eine Schülerin oder ein Schüler bereits sicher kann und in welchen Bereichen eine Schülerin oder ein Schüler noch unsicher ist. Erreicht eine Schülerin beispielsweise Kompetenzstufe II, dann löst die Schülerin die Aufgaben der darunter liegenden Kompetenzstufe I mit sehr grosser Sicherheit, die Aufgaben der darüber liegenden Kompetenzstufe III werden aber noch nicht mit ausreichender Sicherheit gelöst. Wie werden die Kompetenz stufen gebildet? Die Breite der Kompetenzstufen und die Anzahl Punkte, bei denen eine Stufe beginnt und endet, werden aufgrund der im Check S2 gestellten Aufgaben gebildet. Wie sicher lösen die Kinder die Aufgaben einer Kompetenzstufe? Die Bildung von Kompetenzstufen hat zur Folge, dass ein Bereich an Punktzahlen einer Kompetenzstufe zugeordnet wird. Ein Kind kann eine Stufe knapp erreicht haben oder es kann die nächst höhere Stufe knapp nicht erreicht haben. Liegt die Punktzahl am unteren Ende der Kompetenzstufe, dann löst das Kind die einfachen Aufgaben dieser Stufe mit 70 Prozent Sicherheit, die schwierigen Aufgaben der Stufe mit 50 Prozent Sicherheit. Insgesamt löst es rund 60 Prozent der Aufgaben dieser Stufe richtig. Liegt die Punktzahl am oberen Ende der Kompetenzstufe, dann löst das Kind die einfachen Aufgaben dieser Stufe mit 90 Prozent Sicherheit, die schwierigen Aufgaben der Stufe mit 70 Prozent Sicherheit. Insgesamt löst es rund 80 Prozent der Aufgaben dieser Stufe richtig. 2

3 3. Was kann eine Schülerin, ein Schüler? Biologie Experimente zur Räuber-Beute-Beziehung Die Punktzahl lässt sich einer Kompetenzstufe zuordnen. Die Kompetenzstufe zeigt, was eine Schülerin, ein Schüler kann. Punkte Kompetenzstufe Was können die Schülerinnen und Schüler? I können Wechselwirkungen einer einfachen dynamischen Räuber-Beute-Beziehung beschreiben und grafische Darstellungen dieser Interaktionen verstehen. beantworten Fragen, die sich auf die durchgeführte praktische Arbeit beziehen sowie auf Vorwissen über einfache Nahrungsketten II können schriftlich oder grafisch dargestellte Wechselwirkungen einer dynamischen Räuber-Beute-Beziehung interpretieren und für einfache Aspekte den Einfluss externer Faktoren auf diese Wechselwirkungen einschätzen. beantworten Fragen, welche die Anwendung des in der praktischen Arbeit erlangten Wissens auf neue Probleme im Zusammenhang mit dynamischen Räuber-Beute-Beziehungen verlangen III können anspruchsvolle Interpretationen komplexer grafischer Repräsentationen einer dynamischen Räuber-Beute-Beziehung vornehmen und für komplexe Aspekte den Einfluss externer Faktoren einschätzen. beantworten Fragen, welche die Anwendung des in der praktischen Arbeit erlangten Wissens auf neue und weiter gefasste Probleme im Zusammenhang mit dynamischen Räuber-Beute-Beziehungen verlangen. 3

4 Physik Experimente zum elektrischen Stromkreis Die Punktzahl lässt sich einer Kompetenzstufe zuordnen. Die Kompetenzstufe zeigt, was eine Schülerin, ein Schüler kann. Punkte Kompetenzstufe Was können die Schülerinnen und Schüler? I können mithilfe einer Anleitung einfache elektrische Stromkreise mit geeigneten Messgeräten untersuchen. Sie können Aussagen zur Grösse von elektrischer Stromstärke und Spannung in einfachen Serie- und Parallelschaltungen machen und eine geeignete Erklärung dazu auswählen. beantworten Fragen, die sich auf die durchgeführte praktische Arbeit beziehen ebenso wie auf Vorwissen über einfache elektrische Stromkreise II können mit wenig Anleitung einfache elektrische Stromkreise untersuchen. Sie können Aussagen zur Grösse von elektrischer Stromstärke und Spannung in Serie- und Parallelschaltungen machen. Zudem sind sie in der Lage, mit verschiedenen Repräsentationsarten elektrischer Stromkreise zu arbeiten (grafisch, symbolisch, deskriptiv). beantworten Fragen, welche die Anwendung des in der praktischen Arbeit erlangten Wissens auf ähnliche elektrische Stromkreise mit Serie- und Parallelschaltung verlangen III können einfache elektrische Stromkreise untersuchen. Sie können komplexe Aussagen zu den Beziehungen zwischen elektrischer Spannung und Stromstärke in einem elektrischen Stromkreis bewerten und die Konzepte von elektrischer Spannung, Stromstärke und Widerstand zueinander in Beziehung setzen. beantworten Fragen, welche die Anwendung des in der praktischen Arbeit erlangten Wissens zu in Serie und parallel geschaltete Stromkreise verlangen, ebenso wie Fragen, welche sich auf die Deutung und Anwendung des Wissens in neuen Kontexten beziehen. 4

5 Naturwissenschaftliche Methoden Experimente mit Brausetabletten und Wasser Die Punktzahl lässt sich einer Kompetenzstufe zuordnen. Die Kompetenzstufe zeigt, was eine Schülerin, ein Schüler kann. Punkte Kompetenzstufe Was können die Schülerinnen und Schüler? I können mithilfe einer detaillierten Anleitung ein einfaches kontrolliertes Experiment durchführen. Sie können anhand einer vorgegebenen Auswahl angeben, welcher Faktor in einem Experiment untersucht wird. Zudem sind sie in der Lage, Werte aus Tabellen und Graphen abzulesen und einfache Schlussfolgerungen aus diesen Daten zu ziehen. beantworten Fragen, die sich auf die durchgeführte praktische Arbeit beziehen ebenso wie auf Vorwissen darüber, wie einfache kontrollierte Experimente durchgeführt werden II können mit wenig Anleitung ein einfaches kontrolliertes Experiment durchführen. Sie können Daten interpretieren, Schlussfolgerungen ziehen und bestimmte Fehler in einem Experiment erkennen, wie auch einem Experiment eine gültige Hypothese zuordnen. beantworten Fragen, welche die Anwendung des in der praktischen Arbeit erlangten Wissens auf ähnliche Kontexte verlangen III können mit wenig Anleitung ein einfaches kontrolliertes Experiment durchführen und bewerten. Sie erkennen die Bedeutung der Vorgehensweise bei kontrollierten Experimenten im Prozess der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung. Sie können in einer vorgegebenen Auswahl diejenigen Faktoren auswählen, welche in einem Experiment konstant oder nicht unbedingt konstant gehalten werden müssen. beantworten Fragen, welche die Anwendung des in der praktischen Arbeit erlangten Wissens auf neue Kontexte verlangen ebenso wie Fragen, welche sich auf die Interpretation der Schritte in einem kontrollierten Experiment beziehen. 5

6 4. Welche Aufgaben löst eine Schülerin, ein Schüler? Biologie Kompetenzstufe I Mit den Daten einer Zählung von Blattläusen (Beute) und Marienkäfern (Räuber) während 16 Wochen wurde die nachfolgende Tabelle erstellt. Welches der folgenden Diagramme wurde mit den Daten aus der Tabelle erstellt? Klicke die Antwort an. Kompetenzstufe II Was würde passieren, wenn zu Wölfen und Rehen eine zweite Beute (z. B. Hirsche) dazukommen würde? Klicke die Antwort an. Die Wölfe hätten zu viel Nahrung; deshalb würde ihre Anzahl ansteigen und die Anzahl der Hirsche und Rehe bliebe tief. Die Wölfe würden nur Hirsche jagen; in der Folge würde die Anzahl der Rehe steigen und die Anzahl der Hirsche schwanken. Die Wölfe würden Rehe und Hirsche jagen; die Anzahl der Wölfe, der Rehe und der Hirsche würde über die Zeit schwanken. 6

7 Biologie Kompetenzstufe III Stell dir vor, dass es dem Menschen zum rot markierten Zeitpunkt erlaubt ist, die Hälfte der Beutetiere zu jagen. Welche der folgenden Auswirkungen könnte ein solcher Eingriff haben? Klicke alle richtigen Antworten an. Die Anzahl der Beutetiere und Räuber würde kurzfristig abnehmen und sich dann wieder auf einem normalen Niveau einpendeln. Die Anzahl der Beutetiere würde abnehmen und die Räuber würden versuchen, auch andere Beute zu jagen. Die Anzahl von Räuber- und Beutetieren würde sich ähnlich entwickeln, wie im Diagramm gezeichnet. Die Beutetiere würden verschwinden und die Räuber würden wegen Nahrungsmangel auch verschwinden. 7

8 Physik Kompetenzstufe I Das Bild zeigt einen Stromkreis. Zwei Glühlämpchen sind mit einer Batterie verbunden. Die Lämpchen sind nicht gleich. Ein Voltmeter über jedem Lämpchen misst deren Spannung. Betrachte den links dargestellten Stromkreis. Die Spannung der Batterie und die Spannung über einem der Glühlämpchen sind eingetragen. Welche Spannung zeigt das andere Voltmeter? Schreibe die Antwort ins Kästchen. U1 = V Kompetenzstufe II Dieser Stromkreis zeigt eine 6V Batterie, die mit zwei Widerständen in Serie verbunden ist. Der Widerstand von R1 ist grösser als der Widerstand von R2. Betrachte den links dargestellten Stromkreis. Welches ist die Anzeige des Voltmeters, U1, über Widerstand 1? Klicke die Antwort an. zwischen 3V und Null 3V zwischen 6V und 3V 6V Kompetenzstufe III Welche Aussage ist falsch? Klicke die Antwort an. Die Steckdosen in einem Haus sind alle parallel geschaltet. Durch zwei parallel geschaltete Komponenten geht immer der gleiche Strom. Über zwei parallel geschalteten Komponenten ist die Spannung immer gleich gross. Zwei parallel geschaltete Komponenten haben immer einen Gesamtwiderstand, der kleiner ist als jeder der einzelnen Widerstände. 8

9 Naturwissenschaftliche Methoden Kompetenzstufe I Experiment Gibt man Salz in Wasser, so entsteht eine Salzlösung. Hannah plant folgende Untersuchung: Sie gibt Salz in ein Becherglas mit Wasser und rührt um, bis sich das Salz aufgelöst hat. Dann erhitzt sie die Salzlösung. Wenn die Salzlösung siedet (d.h. kocht), liest sie die Temperatur am Thermometer ab. Sie macht vier Experimente mit unterschiedlichen Mengen an Salz. Lies das Experiment oben. Was will Hannah in diesen Experimenten untersuchen? Klicke die Antwort an. den Einfluss von unterschiedlichen Rührgeschwindigkeiten auf die Siedetemperatur den Einfluss von unterschiedlichen Salzmengen auf die Siedetemperatur den Einfluss von unterschiedlichen Salzsorten auf die Siedetemperatur den Einfluss von unterschiedlichen Wassermengen auf die Siedetemperatur 9

10 Naturwissenschaftliche Methoden Kompetenzstufe II Experiment Eine Vitamin C-Brausetablette löst sich in Wasser auf. Welche Faktoren beschleunigen das Auflösen? Zwei Schülergruppen untersuchen diese Frage mit mehreren Experimenten. Die Resultate sind in den Tabellen dargestellt. Beide Gruppen haben immer 100 ml Wasser zum Auflösen der Tabletten verwendet. Gruppe 1 Gruppe 2 Lies das Experiment oben. Vor dem Experiment hat Gruppe 1 notiert, was sie als Resultat ihrer Experimente zum Einfluss der Tablettenform vermuten. Ihre Resultate zeigen, dass ihre Vermutung richtig war. Welche Aussage beschreibt die Vermutung von Gruppe 1 am besten? Klicke die Antwort an. Bei grösseren Wassermengen lösen sich die Tabletten schneller auf. Bei grösserer Oberfläche lösen sich die Tabletten schneller auf. Bei höheren Temperaturen haben die Tabletten eine grössere Oberfläche. Bei höheren Temperaturen lösen sich die Tabletten schneller auf. 10

11 Naturwissenschaftliche Methoden Kompetenzstufe III Experiment Magnesium ist ein Metall. Gibt man ein Stück Magnesium zu einer Säurelösung, so läuft eine chemische Reaktion ab: Das Metall löst sich auf und ein Gas entsteht. Tina will wissen, ob sich die Reaktionszeit ändert, wenn sie die Länge des Metallbands oder die Temperatur der Säurelösung ändert. Dazu misst sie die Zeit, bis das Metallband aufgelöst ist. Sie macht mehrere Experimente. Dabei verwendet sie immer 20 ml Säurelösung. Sie verändert: die Länge des Metallbands die Temperatur der Säurelösung Die Tabelle zeigt die Resultate von Tinas Experimenten. In den ersten drei Experimenten wollte Tina untersuchen, wie die Länge des Metallbands auf die Zeit zum Auflösen des Metalls wirkt. Was hält Tina bei diesen Experimenten konstant? Klicke die Antwort an. die Länge des Metallbands und die Temperatur der Säurelösung die Menge der Säurelösung und die Temperatur der Säurelösung nur die Menge der Säurelösung nur die Temperatur der Säurelösung 11

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