HINWEISE für die Lehrkraft und Erwartungshorizont

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1 Kultusministerium HINWEISE für die Lehrkraft und Erwartungshorizont Bei der Durchführung und Korrektur der Vergleichsarbeit ist folgendes zu beachten: - Die reine Bearbeitungszeit beträgt 80 Minuten. - Zugelassene Hilfsmittel sind das an der Schule eingeführte Tafelwerk und der Taschenrechner. - Die im Erwartungshorizont aufgeführten Schülerantworten sind beispielhaft und charakterisieren ein Mindestniveau, welches zur Erteilung der jeweiligen Bewertungseinheit ausreicht. - Die für die einzelnen Teilschritte vorgegebenen Bewertungseinheiten (BE) sollen die Auswertung und Vergleichbarkeit erleichtern. Sie können als Grundlage für eine Bewertung dienen. Die Bewertung soll dabei eine qualitative Einschätzung des erreichten Lernstandes sein. Eine Benotung ist nicht vorgesehen. - Bei der Nutzung der Auswertungstabelle sind folgende Zeichen zu verwenden: richtige Antwort 1 falsche Antwort f nicht bearbeitet n Seite 1 von 9

2 Hinweise für die Lehrkraft und Erwartungshorizont Erläuterungen zu den Aufgaben dieser Vergleichsarbeit Bei der Erarbeitung der Vergleichsarbeit wurden durch die Aufgabenkommission folgende Überlegungen, Grundsätze und Erwartungen berücksichtigt: Inhaltsbezug zu folgenden Themen der Rahmenrichtlinien für die Sekundarschule I in den Fächern Biologie, Chemie und Physik(1999) sowie deren jeweilige Ergänzungen Biologie Chemie Physik Fische Wirbeltiere im Wasser Sexualität und Entwicklung des Menschen Stoff- und Energiewechsel des Menschen (Ernährung) Stoffe und ihre Eigenschaften Stoffumwandlung chemische Reaktion Schwimmen, Schweben, Fliegen Kräfte im Gleichgewicht Leben unter Druck Druck und Druckausbreitung in Natur und Technik Sonne, Wärmestrahlung, Wind und Wolken zu folgenden Kompetenzschwerpunkten der Erprobungsfassungen der Lehrpläne in den Fächern Biologie, Chemie und Physik (2009) Biologie Chemie Physik Lebensräume von Lebewesen und deren Veränderung erkunden System und Systemebenen am Beispiel des Menschen unter Einbeziehung seiner Umwelt erklären Chemie als Naturwissenschaft beschreiben Vielfalt der Metalle und Legierungen untersuchen Kräfte und ihre Wirkungen beobachten und vorhersagen Wärmewirkungen erklären und Wärmeaustauschprozesse bilanzieren Inhaltsbezug zu den Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss für die Fächer Biologie, Chemie und Physik (Beschlüsse der KMK vom ), insbesondere zu den Basiskonzepten der jeweiligen Fächer und den Kompetenzbereichen Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung. Schwerpunkte der getesteten Kompetenzen Es ist eine fächerübergreifende Arbeit, d. h. die zu bearbeitenden Aufgaben erfordern allgemeine naturwissenschaftliche Kompetenzen. Dazu gehören insbesondere: die flexible Anwendung von Fachwissen in neuen Kontexten, die Darstellung von Messwerten in Diagrammen bzw. deren Interpretation, die Ermittlung von Informationen aus Sachtexten, dem Tafelwerk oder Wertetabellen, das Beschreiben von Beobachtungen und von Experimenten, das Begründen des Verhaltens in vorgegebenen Situationen. Seite 2 von 9

3 Hinweise für die Lehrkraft und Erwartungshorizont Hinweise zur Erteilung der Bewertungseinheiten und Zuordnung der Aufgaben Aufgabe 1a Eine Bewertungseinheit wird erteilt, wenn wurde(n) Kompetenzbereich AFB Aufgabentyp F E K B I II III o h g zwei Fehler gefunden zwei weitere Fehler gefunden b drei Angaben aus PSE ermittelt c 1d 2a 2b das Element benannt ein Modell der Elektronenverteilung in der Atomhülle korrekt gezeichnet die erste Zeile korrekt ausgefüllt die zweite Zeile korrekt ausgefüllt die dritte Zeile korrekt ausgefüllt eine Aussage formuliert eine zweite Aussage formuliert der Inhalt korrekt dargestellt die Form eines Berichts eingehalten c drei Ratschläge formuliert a zwei beobachtbare Veränderungen genannt b ein Experiment beschrieben c die Achsen korrekt eingeteilt und beschriftet die Werte korrekt eingetragen die Ausgleichsgerade eingezeichnet der Zusammenhang angegeben eine Begründung angeführt Seite 3 von 9

4 Aufgabe 3d Eine Bewertungseinheit wird erteilt, wenn wurde(n) Hinweise für die Lehrkraft und Erwartungshorizont Kompetenzbereich AFB Aufgabentyp F E K B I II III o h g ein richtiges Wertepaar angegeben die richtige Ursache für Messabweichung angekreuzt e den Wasserstand richtig eingezeichnet a 4.1b die Mineralwasser korrekt zugeordnet eine Begründung angegeben eine korrekte Aussage formuliert eine korrekte Begründung angegeben die Veränderungen von Bild 1 nach Bild 2 beschrieben die Veränderungen von Bild 2 nach Bild 3 beschrieben die Veränderungen von Bild 1 nach Bild 2 erklärt die Veränderungen von Bild 2 nach Bild 3 erklärt drei Beobachtungen beschrieben und Stoffe richtig zugeordnet zwei weitere Beobachtungen beschrieben und Stoffe richtig zugeordnet mögliches Verhalten beschrieben Verhalten sinnvoll begründet Summe Erläuterungen der Abkürzungen: Kompetenzbereiche: F Fachwissen anwenden; E Erkenntnisse gewinnen; K Kommunizieren, B Bewerten Aufgabentyp: o offene Aufgabenstellung, h halboffene Aufgabenstellung, g geschlossene Aufgabenstellung Seite 4 von 9

5 Aufgabe 1: Stoffe und ihre Eigenschaften a) Die Chemie ist wie die Biologie und die Geschichte eine auf Erfahrungen und Befragungen beruhende Naturwissenschaft. Sie beschäftigt sich mit Stoffen und ihren Herstellungskosten. Sie untersucht Umwandlungen und die Bewegung von Stoffen. Die Chemie trägt dazu bei, das Leben der Menschen zu verbessern und zu bereichern. Durch die Erzeugung und Anwendung chemischer Stoffe können aber auch Gefahren für den Menschen und die Umwelt entstehen. In diesem Text sind vier Fehler. Unterstreiche diese. b) Leite aus dem Periodensystem der Elemente (PSE) drei Angaben zum Atombau für das Element Natrium ab. Ableiten z. B. der Anzahl der Protonen (elf) bzw. Elektronen (elf) aus der Ordnungszahl, Anzahl der Außenelektronen (eins) aus der Hauptgruppennummer, Anzahl der mit Elektronen besetzten Schalen (drei) aus der Periode c) Benenne das Element der 3. Periode, das zur V. Hauptgruppe gehört. Phosphor Zeichne ein Modell der Atomhülle, welches die Verteilung der Elektronen dieses Elementes darstellt. Zeichnen des Schalenmodells oder des Energieniveauschemas für das Atom Phosphor d) Ergänze mithilfe des Tafelwerkes folgende Tabelle. Stoff Formel Dichte Aggregatzustand bei Zimmertemperatur Siedetemperatur Wasser H 2 O 1 g/cm 3 flüssig 100 C Stickstoff N 2 1,25 g / l gasförmig -196 C Eisen Fe 7,86 g/cm 3 fest 3000 C Seite 5 von 9

6 Aufgabe 2: Lebensweisen und deren Folgen In zahlreichen medizinischen Studien zwischen 2000 und 2010 wurde die Lebensweise von Müttern während der Schwangerschaft untersucht. Die Ergebnisse dieser Studien sind in der folgenden Grafik zusammengefasst: Anzahl geschädigter Kinder rauchen während der Schwangerschaft Alkohol trinken während der Schwangerschaft gesunde Lebensweise a) Beschreibe die Aussagen des Diagramms. Die Anzahl der geschädigten Kinder von Müttern mit gesunder Lebensweise ist wesentlich geringer als von Müttern, die während der Schwangerschaft rauchen oder Alkohol trinken. Wobei Alkohol noch mehr schadet als Rauchen. b) Schreibe einen kurzen Bericht für eure Schülerzeitung über den in der Abbildung dargestellten Zusammenhang. Nutze dazu folgende Wörter: Alkohol, Behinderung, kindliche Organismus, Nabelschnur, normale Entwicklung, Plazenta, Schwangerschaft, Tod, ungesund Bericht mit Überschrift, Quellenangabe und Sachdarstellung, z. B.: Während der Schwangerschaft bestehen vielfältige Gefahren für das Ungeborene. Über Plazenta und Nabelschnur sind der mütterliche und kindliche Organismus miteinander verbunden. Lebt die Mutter ungesund, das heißt, trinkt sie Alkohol oder raucht sie, dann gelangen diese Stoffe auch in den Körper des Kindes. Hier stören sie die normale Entwicklung, können Behinderungen oder gar den Tod des Ungeborenen auslösen. c) Formuliere drei Ratschläge für die gesunde Lebensweise einer werdenden Mutter. Ratschläge, z. B.: - Trinke während der Schwangerschaft keinen Alkohol. - Rauche nicht während der Schwangerschaft. - Vermeide schwere körperliche Arbeit. - Ernähre dich abwechslungsreich und gesund. Seite 6 von 9

7 Aufgabe 3: Körper im Wasser Zur Untersuchung des Auftriebes von Körpern im Wasser haben Schüler einer Physik-AG ein Flaschen-U-Boot aus einer Plasteflasche, einer Luftpumpe und einem Luftballon gebaut. Mithilfe einer Konstruktion können sie die zusätzliche Auftriebskraft direkt in einem quaderförmigen Aquarium messen. Die Tabelle zeigt die Messwerte. Volumenänderung des Luftballons V in cm Änderung der Auftriebskraft F in N 0 0,3 0,6 0,7 0,9 1,0 1,2 1,4 a) Nenne zwei Veränderungen, die auftreten, wenn der Ballon aufgepumpt wird. Veränderungen, z. B.: Wasser wird aus der Flasche gepresst. Ballonvolumen wird größer. Volumen des verdrängten Wassers ändert sich. U-Boot steigt nach oben. Flüssigkeitsspiegel im Becken steigt. Auftriebskraft wird größer. b) Beschreibe, wie die Schüler die Volumenänderung mithilfe des Wasserstandes im Aquarium messen können. Beschreibung, z. B. Anwendung der Differenzmethode: Änderung der Wasserhöhe messen und Volumen mit V = AG h berechnen. c) Stelle die Messreihe in einem F(V) - Diagramm dar. Gib den mathematischen Zusammenhang zwischen F und V an. Zusammenhang: cm F V oder V = F 100 N Begründe deine Aussage. Begründung, z. B.: - Der Zusammenhang erscheint im Diagramm als Gerade durch den Ursprung. F - Es gilt: konstant V 3 d) Einige Messwerte weisen eine besonders große Messabweichung auf. Gib einen dieser Werte an. (40m 3 /0,3N) oder (80cm 3 /0,9N) Kreuze die Ursache für diese Messabweichungen an: X Das Wasser musste erst Raumtemperatur annehmen. Der Luftballon war undicht. Die Seilführung war nicht immer parallel, deshalb war der Kraftmesser verkantet. Die Auftriebskraft des Seils ist nicht berücksichtigt. e) Das im Versuch genutzte U-Boot-Prinzip ist bei einigen Fischarten abgeschaut. Zeichne eine Möglichkeit des Wasserstandes in das rechte Bild ein. 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 F in N 0,2 V in cm Seite 7 von 9

8 Aufgabe 4: Fischsterben In den Medien wurde 2009 von plötzlichem Fischsterben in Seen und Flüssen berichtet. Die wichtigsten Ursachen für dieses Fischsterben sind zu wenig Sauerstoff und giftige Stoffe im Wasser. Die Schülerinnen und Schüler der Schiller-Sekundarschule untersuchen in einer Projektwoche das Fischsterben in ihrem Badesee genauer. Dazu werden verschiedene Messungen, Experimente und Überlegungen angestellt. 1 Gase im Wasser a) In zwei Gläser wurde Mineralwasser eingegossen einmal spritzig und einmal stilles. Kurz danach wurden nebenstehende Bilder aufgenommen. Ordne den Bildern das richtige Mineralwasser zu: spritziges Wasser Glas 2 stilles Wasser Glas 1 Begründe deine Zuordnung. Glas 2 Glas 1 Begründung, z. B.: In dem spritzigen Mineralwasser ist Kohlenstoffdioxid gelöst. Beim Eingießen wird dieses frei und bildet Gasbläschen. b) Sauerstoff im Wasser ist für Fische lebenswichtig. Für die Bachforelle sind 10 mg Sauerstoff pro Liter optimal, bei 8 mg / l sind die Lebensprozesse eingeschränkt und bei unter 6 mg / l erstickt sie. Um zu untersuchen, wie sich der Sauerstoffgehalt mit der Temperatur verändert, wurde folgender Versuch gemacht: Ein Liter Leitungswasser wurde langsam erwärmt und regelmäßig der Sauerstoffgehalt im Wasser bestimmt. Dabei wurden folgende Werte ermittelt: Temperatur in C Sauerstoffgehalt in mg / l 5 14, ,8 20 9,1 25 8,2 35 7,1 Formuliere aus dieser Tabelle eine Je, desto Aussage. Formulierung, z. B.: Je höher die Wassertemperatur, desto geringer ist der Sauerstoffgehalt des Wassers. Begründe mithilfe dieser Messwerte, warum sich eine Forelle im Hochsommer abgeschattete Stellen im Wasser sucht. Begründung, z. B.: Im Sommer ist die Wassertemperatur hoch, der Sauerstoffgehalt also niedrig. Deshalb sucht die Forelle Stellen im Wasser, die im Schatten liegen und sich deshalb nicht so erwärmt haben. An diesen Stellen ist der Sauerstoffgehalt im Wasser größer. Seite 8 von 9

9 2 Algen im Wasser Werden im Frühling in Gewässer nährstoffreiche Abwässer eingeleitet, dann beginnen die im Wasser lebenden Pflanzen (z. B. Algen) sich stark zu vermehren. 2 Monate 3 Monate Zustand 1 Zustand 2 Zustand 3 Beschreibe jeweils, welche Auswirkungen dieses Einleiten nährstoffreicher Abwässer auf die im Wasser lebenden Organismen hat. Erkläre die jeweilige Wirkung. Beschreibung Erklärung Zustand 1 Zustand 2 Zustand 2 Zustand 3 z. B.: Die Anzahl der Algen und der Fische nimmt zu. z. B.: Durch die Einleitung von Nährstoffen kommt es zu einem enormen Algenwachstum. Die Algen dienen als Nahrung einiger Fische. Aus diesem Grund nimmt auch die Anzahl der Fische anfangs zu. z. B.: Die Anzahl der Algen hat weiter zugenommen. Sie sind zum größten Teil abgestorben. Die Fische sind ebenfalls gestorben. z. B.: Wachsen jedoch die Algen weiter, so wird der Lichteinfall behindert, viele Algen sterben ab. Dadurch wird es zu verstärktem Sauerstoffverbrauch kommen. Die Fische haben zwar genügend Nahrung, ersticken aber im Wasser - sie sterben. 3 Stoffe im Wasser Stoffe lösen sich sehr unterschiedlich in Wasser. Um das zu untersuchen, wurden fünf Experimente mit unterschiedlichen Stoffen durchgeführt: Stoffe: Brausepulver, Zitronensaft, Salz, Sand, Öl Schreibe für jedes Experiment deine Beobachtung auf und ordne einen Stoff zu. Nr. Beobachtung Stoff 1 Fester Stoff sinkt zu Boden. Sand 2 Fester Stoff löst sich auf. Salz 3 Flüssigkeit vermischt sich mit Wasser. Zitronensaft 4 Flüssigkeit setzt sich über dem Wasser ab. Öl 5 Fester Stoff reagiert mit Wasser unter Blasenbildung. Brausepulver 4 Vermeidung von Wasserverschmutzung Beim Aufräumen im Keller findest du einen Kanister mit einer unbekannten Flüssigkeit. Wie würdest du diese entsorgen? Begründe dein Vorgehen Entsorgung, z. B.: Den Kanister würde ich zur Annahmestelle für Sondermüll bringen. Begründung, z. B.: Eine andere Entsorgung könnte die Umwelt und Gesundheit gefährden. Seite 9 von 9