Naturwissenschaften – Jahrgang 5

Je nach Lage des Schuljahres im Kalenderjahr kann es sinnvoll sein, die Reihenfolge einzelner Unterrichtseinheiten zu verändern.

NW Jg. 5 - UE 1: Mein Lieblingstier und ich		Dauer: 3 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen / Inhalt einen Steckbrief über ein Haustier (mein Lieblingstier) schreiben Ansprüche von Haustieren benennen und daraus Regeln für den Umgang mit Haustieren aufstellen eine Umfrage zu den beliebtesten Haustieren durchführen und in Form von Säulendiagrammen graphisch darstellen einen Vergleich der Lebensbedingungen zwischen der Wildform und dem Haustier herstellen (z.B. Wolf / Hund) an einem Beispiel (z. B. Hunderassen) erläutern, wie durch Züchtung gewünschte Eigenschaften verstärkt werden können die Körpersprache (z.B. bei Wölfen / Hunden) genau beobachten, beschreiben und als Kommunikationsverhalten deuten	Unterrichtsmethoden
Methodische Fähigkeiten Erstellen von Steckbriefen anhand einfacher Texte Strichlisten anfertigen Säulendiagramme erstellen Genaue Verhaltensbeobachtungen durchführen	Verknüpfung mit anderen Fächern D: Sachtexte: Tier-beschreibung M: Strichlisten und Säulendiagramme D/M/GL/Rel/Mu/Ku: "Ich und wir"
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit erkennen, dass das Halten von Haustieren eine große Verantwortung bedeutet	Spiralcurriculum WP1-8: Verhaltensbiologie
personale-soziale Fähigkeiten	Bezug zum Leitbild

NW Jg. 5 - UE 2 : Einführung in das naturwissenschaftliches Arbeiten

Dauer: 3 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

Besonderheiten im Fachraum beschreiben und Verhaltensregeln zum Arbeiten im Fachraum anwenden
Sicherheitsregeln im naturwissenschaftlichen Unterricht benennen und anwenden
Zu kleinen naturwissenschaftlichen Sachverhalten Fragen stellen und Vermutungen formulieren
Bei Experimenten Beobachtungen formulieren,
Messinstrumente (Thermometer, Waage, Stoppuhr) genau ablesen
Ergebnisse geordnet aufschreiben

(z. B. FESCH: Arbeiten, wie die Profis)

Unterrichtsmethoden

Partner-/Gruppenarbeit

methodische Fähigkeiten

In Teamarbeit Aufgaben aufteilen (z. B. Materialwächter, Zeitwächter, ...)
Versuchsprotokoll anlegen

Verknüpfung mit anderen Fächern

Mathematik (Skalen ablesen)

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

Einschätzungen von Gefahren im NW-Unterricht

Spiralcurriculum

personale-soziale Fähigkeiten

Mit einem Partner / in einer kleinen Gruppe zusammen arbeiten und Aufgaben verteilen

Bezug zum Leitbild

NW Jg. 5 - UE 3: Pflanzenwachstum

Dauer: 11 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen / Inhalt

den inneren Aufbau einer Feuerbohne zeichnen und Keimwurzel, Keimstängel und Keimblatt benennen
eine Feuerbohne sähen und regelmäßig gießen
das Wachstum der Feuerbohne beobachten und messen
das Wachstum der Feuerbohne als Diagramm darstellen
systematische Experimente zu den Bedingungen für die Keimung oder das Wachstum von Pflanzen (Kresse / Bohnen) entwickeln, durchführen und auswerten

Unterrichtsmethoden

Methodische Fähigkeiten

Messergebnisse der Wachstumsversuche übersichtlich in Tabellen festhalten und als Diagramm darstellen

Verknüpfung mit anderen Fächern

Kunst: zeichnen

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

erkennen, dass in einem Bohnensamen die neue Bohnenpflanze bereits angelegt ist

Spiralcurriculum

personale-soziale Fähigkeiten

Pflanzen sorgfältig pflegen

Bezug zum Leitbild

NW Jg. 5 - UE 4: Leben in der kalten Jahreszeit

Dauer: 4 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen / Inhalt

den Aufbau eines Thermometers beschreiben
die Eichung eines Thermometers mithilfe der Fixpunkte (0°C, 100 °C) und der anschließenden Skalierung beschreiben
den Temperaturverlauf beim Erwärmen von Wasser messen und tabellarisch festhalten
Temperatur-/Zeit-Diagramm zeichnen
"Wärme" als Energieform beschreiben und die Begriffe "Temperatur" und "Wärme" unterscheiden
Langzeitbeobachtungen zum Wetter (Temperaturmessungen) durchführen und als Temperatur-/Zeit-Diagramm darstellen
Zustandsformen des Wassers (fest-flüssig-gasförmig) und die Ausdehnung des Wassers bei Wärme mithilfe des Kugelteilchenmodells erklären
Experimente zur Isolationswirkung der Körperoberfläche von Tieren als Schutz vor Kälte planen, durchführen und auswerten
Überwinterungsformen (Winterschlaf / Winterruhe) anhand von Herzschlag und Atemfrequenz, Körpertemperatur und braunem Fettgewebe klassifizieren
Entstehung der Tages- und Jahreszeiten anhand der modellhaften Darstellung der Erdbewegung im Sonnensystem erklären

Unterrichtsmethoden

Kleingruppenex-perimente

Methodische Fähigkeiten

unterschiedliche Thermometer ablesen
Temperatur-/Zeit-Diagramme zeichnen, dabei einen angemessenen Messbereich und sinnvolle Zeitintervalle wählen

Verknüpfung mit anderen Fächern

GL: Jahreszeiten (Thema: Atlasarbeit)
Kunst: zeichnen
AL: Kochen und einfrieren

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

Vermutungen zur Isolationswirkung der Körperoberfläche von Tieren an ihren Lebensraum anstellen

Spiralcurriculum

personale-soziale Fähigkeiten

in einer Kleingruppe Aufgaben und Verantwortung übernehmen
Langzeitbeobachtungen (Temperaturmessung) regelmäßig und sorgfältig durchführen

Bezug zum Leitbild

NW Jg. 5 - UE 5: Wege in die Welt des Kleinen

Dauer: 4 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen / Inhalt

den Aufbau und die Funktionsweise des Lichtmiskroskops beschreiben
Regeln zu Handhabung des Lichtmikroskops benennen
Abbildungsgröße mit der Originalgröße vergleichen
Aufbau von pflanzlichen und tierischen Zellen vergleichen

Unterrichtsmethoden

Methodische Fähigkeiten

· ein Lichtmikroskop aufbauen und ein mikroskopisches Präparat mit Hilfe des Mikroskops betrachten

· ein mikroskopisches Präparat herstellen (z. B. einer Zwiebelzelle, eines Wasserpestblättchens, von Mundschleimhaut)

· die sichtbaren Bestandteile von Zellen zeichnen

Verknüpfung mit anderen Fächern

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

Spiralcurriculum

personale-soziale Fähigkeiten

Bezug zum Leitbild

NW Jg. 5 – UE 6: Leben auf dem Schulgelände

Dauer: 3Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen / Inhalt

Die Entwicklung der Frühblüher mit Hilfe des Sonnenstandes und der Reservestoffe in den Überwinterungsorganen erklären
Aufbau von Blütenpflanzen beschreiben und die Funktion der einzelnen Bestandteile erläutern
Pflanzen des Schulgeländes mithilfe eines einfachen Bestimmungsschlüssels bestimmen
Tiere eines Lebensraums mit einfachen Bestimmungshilfen bestimmen
Pflanzen in extremen Lebensräumen beobachten (z.B. Pflanzen in Pflasterritzen: Breitwegerich vor den Turnhallen)
besondere Umweltbedingungen dieser Pflanzen (Wassermangel, Trittbelastung) und ihre Angepasstheiten (dicke Speicherwurzeln, feste Leitgefäße, ...) erläutern

Unterrichtsmethoden

Exkursion Schulgelände
evtl. auch Heidhof-Exkursion (Naturdetektiv/ Frühblüher-Exkursion)

Methodische Fähigkeiten

mit einfachen Bestimmungsschlüsseln Kriterien geleitet Pflanzen und Tiere bestimmen

Verknüpfung mit anderen Fächern

GL: Leben in der Wüste

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

Spiralcurriculum

NW 7: Stadtökologie

personale-soziale Fähigkeiten

Bezug zum Leitbild

NW Jg. 5 - UE 7: Reizende Umwelt – Sinne bei Mensch und Tier

Dauer: 8 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen / Inhalt

Sinne als "Tore zur Umwelt" benennen
die Funktionen von Auge / Ohr in ein Reiz-Reaktionsschema einordnen (z. B.: optischer Reiz: fliegender Ball →sensorische Nerven → Gehirn →motorische Nerven → Muskeln → Ball wird gefangen)
den Aufbau des menschlichen Auges anhand einfacher Abbildungen / Modelle beschreiben
die Funktion der Bestandteile des Auges in einfacher Weise erläutern
Schall als Luft- /Wasserwellen beschreiben
den Aufbau des Ohres beschreiben und die Funktion der Bestandteile erläutern
die Begriffe "Schall" und "Lärm" voneinander abgrenzen
Auswirkungen von Lärm auf die Strukturen des Innenohres beschreiben
den Aufbau der Haut anhand einer einfachen Abbildung beschreiben und die Aufgaben der verschiedenen Sinneszellen bei der Sinneswahrnehmung erläutern
Beispiel von besonderen Sinnesleistungen im Tierreich darstellen: z. B. Ultraschallortung der Fledermäuse, Grubenorgan der Klapperschlange, Schallwahrnehmung bei Grillen, Gehörsinn bei Katze, Hund, ...

Unterrichtsmethoden

Schülerexperimente zum Sehen / Hören und Tasten (z. B. Lernen an Stationen)

Auswertung von Filmen (z. B. "Tatort Ohr" zu Hörschädigungen)

Methodische Fähigkeiten

schriftliche Versuchsanleitungen (u. a. bei Versuchen zur Wahrnehmung sachgerecht umsetzen
In Kurzvorträgen Informationen präsentieren (z. B. Supersinne der Tiere)

Verknüpfung mit anderen Fächern

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

die Gefahr von Hörschädigungen durch große Lärmbelastung erkennen

Spiralcurriculum

Physik ?: Optik, Akustik
WP1-NW-9: Krankheit und Gesundheit
NW-7: Information und Regulation

personale-soziale Fähigkeiten

Rücksichtnahme im Straßenverkehr
Umgang mit Behinderungen (z.B.

Sehbehinderungen)

Bezug zum Leitbild

Naturwissenschaften – Jahrgang 6

NW Jg. 6 - UE 1: Kräfte des Menschen – Kräfte in der Natur		Dauer: 4 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen / Inhalt das Skelett des Menschen in wesentlichen Bestandteilen beschreiben das richtige Verhalten beim Heben und Tragen unter Berücksichtigung der anatomischer Aspekte veranschaulichen Das Bewegungssystem (Gelenke, Hand, Fuß) in wesentlichen Bestandteilen beschreiben Bewegungen von Muskeln und Gelenken mit Hilfe des Gegenspielerprinzips und der Hebelwirkungen beschreiben an unterschiedlichen Phänomenen die Wirkungen von Kräften beschreiben und erläutern (Verformung, Bewegungsänderung) und das physikalische Verständnis von Kräften vom umgangssprachlichen unterscheiden Vermutungen zu Kräften und Gleichgewichten an Hebeln in Form von "Je…, desto …"-Beziehungen formulieren und diese experimentell überprüfen die Funktionsweise verschiedener Werkzeuge nach der Art der Hebelwirkung unterscheiden und beschreiben auf Abbildungen von Alltagssituationen Hebelarme erkennen und benennen	Unterrichtsmethoden Schülerexperimente (Hebelgesetz)
methodische Fähigkeiten Schülerexperiment zur Kräften und Gleichgewichten an Hebeln planen und durchführen dabei: Längen messen sowie die Masse beliebig geformter Körper bestimmen gemessene Daten sorgfältig und richtig dokumentieren die Ergebnisse verständlich präsentieren	Verknüpfung mit anderen Fächern
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit	Spiralcurriculum
personale-soziale Fähigkeiten · schonend mit dem eigenen Rücken umgehen	Bezug zum Leitbild

NW Jg. 6 - UE 2: Die richtige Ernährung – Lecker und gesund

Dauer: 5 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen / Inhalt

Die Funktion von Kohlenhydraten, Fetten, Eiweißen, Vitaminen und Mineralstoffen in der Nahrung benennen
den Energiegehalt von Nährstoffen vergleichend darstellen
den Weg der Nahrung im menschlichen Körper beschreiben und die an der Verdauung beteiligten Organe benennen.
Aufbau und Funktion des Dünndarms unter dem Prinzip der Oberflächenvergrößerung beschreiben
den Weg der Nährstoffe während der Verdauung und die Aufnahme in den Blutkreislauf in einfachen Modellen erklären

Unterrichtsmethoden

Schülerexperimente (Nährstoffnachweise)

methodische Fähigkeiten

einfache Nährstoffnachweise nach Vorgaben durchführen und dokumentieren
Anteile von Kohlenhydraten, Fetten, Eiweiß, Vitaminen und Mineralstoffen in Nahrungsmitteln ermitteln und in einfachen Diagrammen darstellen
das eigene Essverhalten in einem Ernährungstagebuch dokumentieren
ein gesundes Frühstück planen und umsetzen

Verknüpfung mit anderen Fächern

AL: Kochen
Sport: Fitnesstest
GL: Landwirtschaft, Entwicklung des Menschen

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

die Bedeutung einer ausgewogenen Ernährung für die Gesundheit begründet darstellen

Spiralcurriculum

WP1-NW-10: Ernährung und Landwirtschaft

personale-soziale Fähigkeiten

Verantwortung für das eigene Ernährungsverhalten übernehmen

Bezug zum Leitbild

NW Jg. 6 - UE 3: Fit und gesund

Dauer: 4 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen / Inhalt

Bedeutung der Vitalfunktionen im Zusammenhang mit körperlicher Fitness erklären
Aufbau und Funktion der Lunge unter Verwendung des Prinzips der Oberflächenvergrößerung beschreiben
die Funktion der Atemmuskulatur zum Aufbau von Druckunterschieden an einem Modell erklären
Wirkung der Inhaltsstoffe von Zigaretten auf die Atmungsorgane / den Körper erläutern
die Transportfunktion des Blutes unter Berücksichtigung der Aufnahme und der Abgabe von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid beschreiben

Unterrichtsmethoden

methodische Fähigkeiten

Vitalfunktion (z.B. Atemfrequenz, Atemvolumen, Puls) in Abhängigkeit von der Stärke der körperlichen Anstrengung bestimmen
dabei das Luftvolumen bestimmen
Messergebnisse (u.a. Pulsfrequenz) tabellarisch unter Angabe der passenden Einheit darstellen

Verknüpfung mit anderen Fächern

Sport: Fitnesstest

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

Gefahren vom Zigarettenerauchen aus biologisch-medizinischer Sicht abwägen

Spiralcurriculum

personale-soziale Fähigkeiten

Bezug zum Leitbild

NW Jg. 6 - UE 4: Der Körper verändert sich

Dauer: 6 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen / Inhalt

nicht-körperliche Veränderungen in der Pubertät beschreiben (Liebe und Freundschaft, Konflikte mit Eltern und Lehrern, …)
den Aufbau und die Funktion der männlichen und weiblichen Geschlechtsorgane beschreiben
die Entwicklung primärer und sekundärer Geschlechtsmerkmale während der Pubertät aufgrund hormoneller Veränderungen erklären
die Bedeutung der Intimhygiene bei Mädchen und Jungen fachlich angemessen beschreiben
Anwendung einfacher Verhütungsmittel beschreiben
Hilfsangebote wie "Pro Familia" oder "Die Nummer gegen Kummer" benennen

Unterrichtsmethoden

methodische Fähigkeiten

Auswertung von Filmen
Möglichkeiten auf sexuelle Belästigungen zu reagieren im Rollenspiel darstellen

Verknüpfung mit anderen Fächern

Coolness-Training, Jg. 5
D, Jg. ?: Liebe und Freundschaft

(Lektüre)

Projekttage zur Sexualität in Jg. 8?

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

Gefahren sexueller Belästigung einschätzen

Spiralcurriculum

Biologie Jg. 9: Sexualität
WP-9: Gesundheit und Krankheit (HIV/AIDS)

personale-soziale Fähigkeiten

eigene Gefühle wahrnehmen und angemessen reagieren

Bezug zum Leitbild

NW Jg. 6 - UE 5: Stoffe im Alltag		Dauer: 6 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen / Inhalt Stoffeigenschaften: Stoffe in Reinstoffe und Stoffgemische einteilen charakteristische Stoffeigenschaften beschreiben (Farbe, Härte, Magnetismus, elektrische Leitfähigkeit, Schmelz- u. Siedetemperatur, Dichte, Löslichkeit, …) Schmelz- und Siedekurven interpretieren und aus ihnen die Schmelz- und Siedetemperatur ablesen einfache Trennverfahren beschreiben und auf das Beispiel Mülltrennung / Kläranlage anwenden Stoffumwandlungen im Alltag als chemische Reaktionen von physikalischen Veränderungen abgrenzen	Unterrichtsmethoden Schülerexperimente (z.B. / u.a.: Experimento B6 – Mülltrennung)
methodische Fähigkeiten wenn Chemieraum zugänglich: mit dem Gasbrenner sicher umgehen mit Indikatoren Säuren und Laugen nachweisen einen Stoffsteckbrief erstellen einfache Versuche zur Trennung von Stoffgemischen planen und sachgerecht durchführen	Verknüpfung mit anderen Fächern Deutsch ?: Adjektive WP1-AL: Kochen
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit	Spiralcurriculum WP1-NW-8: Wasser NW 5: Aggregatzustände und Teilchenmodell
personale-soziale Fähigkeiten	Bezug zum Leitbild

NW Jg. 6 - UE 6: Geräte im Alltag		Dauer: 6 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen / Inhalt notwendige Elemente eines elektrischen Stromkreises nennen einfache elektrische Schaltungen beschreiben in einfachen elektrischen Schaltungen Fehler identifizieren mit einem Analogmodell Elektrizität veranschaulichen Aufbau, Eigenschaften und Anwendungen von Elektromagneten erläutern Magnetismus mit dem Modell der Elementarmagnete erklären Aufbau und Funktionsweise einfacher elektrischer Geräte beschreiben und dabei die Stromwirkungen (Wärme, Licht, Magnetismus) und Energieumwandlungen benennen	Unterrichtsmethoden z.B. das elektrifizierte Haus (Bau eines elektrifizierten Modellhauses)
methodische Fähigkeiten elektrische Stromkreise und elektrische Schaltungen planen und aufbauen Stromkreise durch Schaltsymbole und Schaltpläne darstellen und einfache Schaltungen nach Schaltplänen aufbauen mit Hilfe von Funktions- und Sicherheitshinweisen in Gebrauchsanweisungen elektrische Geräte sachgerecht bedienen fachtypische einfache Zeichnungen von Versuchsaufbauten erstellen	Verknüpfung mit anderen Fächern
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit Sicherheitsregeln für den Umgang mit Elektrizität begründen und diese einhalten	Spiralcurriculum Physik 8: Elektrischer Strom und seine Wirkung
personale-soziale Fähigkeiten	Bezug zum Leitbild

Naturwissenschaften – Jahrgang 7

NW Jg.7 - UE 1: Stadtökologie

Dauer: 8 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen / Inhalt

verschiedene Lebensräume in der Stadt beschreiben
besondere abiotische Faktoren von Stadtökosystemen benennen (Klimafaktoren: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Niederschlag, Luftverschmutzungen, Emissionen) und deren Bedeutung für das Ökosystem beschreiben
Stadtbäume (auch Neophyten) bestimmen
Probleme von Stadtbäumen benennen (Bodenversiegelung, ...)
Fotosynthesevorgänge am Beispiel der Stadtbäume beschreiben
historische Experimente zur Fotosynthese mit heutigen Vorstellungen vergleichen
besondere Bedingungen für Tiere in der Stadt und Angepasstheiten von Stadttieren beschreiben (Kulturfolger / Kulturflüchter/ Neozoen)
Nahrungsbeziehungen in der Stadt beschreiben und als Nahrungskette/Nahrungsnetz sowie Nahrungspyramide darstellen
Räuber-Beute-Beziehungen grafisch darstellen

Unterrichtsmethoden

Exkursion / Kartierung
Auswertung von Diagrammen / Tabellen

methodische Fähigkeiten

Sachverhalte in Diagrammen/Zeichnungen/... darstellen und verstehen
einfache Kartierungsverfahren exakt anwenden

Verknüpfung mit anderen Fächern

Deutsch Jg. 6: Auswertung diskontinuierliche Texte

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

kritischer Umgang mit Modellvorstellungen (Vereinfachung Räuber-Beute-Modell)
kritische Betrachtung des Lebensraums "Stadt" unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit

Spiralcurriculum

NW 5: Lebensräume und Lebensbedingungen
WP1-6: Ökosystem Wald
WP1-8: Ökosystem Bach
Bio 12: Ökologie

personale-soziale Fähigkeiten

Bezug zum Leitbild

NW Jg.7 - UE 2: Information und Regulation		Dauer: 7 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen / Inhalt das Reiz-Reaktionsschema anhand einfacher Beispiele bezogen auf ein ausgewähltes Sinnesorgan erläutern den anatomischen Aufbau und die Funktion von Nervenzellen beschreiben die Reizverarbeitung in hemmenden und aktivierenden Nervenbahnen zur Regulation und Steuerung einfacher motorischer Aktionen am Beispiel des Reflexes erklären den Aufbau des Gehirns sowie die Aufgaben seiner unterschiedlichen Abschnitte wiedergeben unterschiedliche Lernformen und Lerntypen kennen und unterscheiden	Unterrichtsmethoden z.B. Rollenspiel
methodische Fähigkeiten	Verknüpfung mit anderen Fächern Phy Jg. 8: Optik EVA-Projekttage: Lerntypen, Lernstrategien GL, Jg. 6: Werbung
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit Reflexion des eigenen Lernverhaltens durch die Planung und Durchführung von Lerntypentests	Spiralcurriculum WPI 8: Verhalten
personale-soziale Fähigkeiten	Bezug zum Leitbild

NW Jg. 7 - UE 3: Die Veränderung von Stoffen – Verbrennungen

Dauer: 10

Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen / Inhalt

die Bedingungen für den Verbrennungsvorgang (Anwesenheit von Luft, brennbarer Stoff, Flamm-/Zündtemperatur, Zerteilungsgrad) benennen
Glut- und Flammenerscheinungen beschreiben
die Methoden der Brandbekämpfung / des Brandschutzes beschreiben
Reinstoffe in Elemente und Verbindungen einteilen
Massenänderung bei Verbrennungen beschreiben und erklären (Verbrennung von Magnesium)
die Verbrennung als Oxidationsreaktion interpretieren, Edukte und Produkte benennen (einfache Formelgleichungen auf der Grundlage des Dalton-Modells)
den energetischen Verlauf exothermer /endothermer chemischer Reaktionen (Aktivierungsenergie) als Grafik darstellen

Unterrichtsmethoden

arbeitsgleiche Gruppenarbeit (Experimente)

methodische Fähigkeiten

sich im Brandfall angemessen verhalten und Sicherheitsmaßnahmen anwenden
Experimente protokollieren
die Atomvorstellung nach Dalton auf Versuchsergebnisse anwenden
Energiediagramme auswerten

Verknüpfung mit anderen Fächern

· Chemie Jg. 8

· Physik Jg. 10

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

die Brennbarkeit von Stoffen einschätzen
Sicherheitsregeln begründen

Spiralcurriculum

NW Jg. 6: Stoffe und Geräte des Alltags
Ch 8: Metalle und Metallgewinnung, Luft und Wasser, Elemente und ihre Ordnung

personale-soziale Fähigkeiten

Bezug zum Leitbild

NW Jg. 7 - UE 4: Evolution

Dauer: 11

Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen / Inhalt

die Entstehung von Fossilien und deren Bedeutung für das Auftreten verschiedener Arten zu unterschiedlichen Erdzeitaltern erläutern
die Entwicklung eines Wirbeltierstammbaums auf Grundlage der anatomischen Gegebenheiten und deren Vergleich über Leitfossilien nachvollziehen. (z.B. Velociraptor, Archaeopteryx, Vogel)
Veränderungen von Lebewesen in Abhängigkeit der Umwelt erkennen und als Ursache für Evolutionsprozesse deuten
homologe Merkmale als Hinweis auf Verwandtschaftsbeziehungen zwischen verschiedenen Arten deuten
Analogien als Anpassungen an ähnliche Lebensbedingungen erklären.
den aufrechten Gang beim Menschen als vielseitigen Vorteil für das Überleben in seiner Umwelt und als Ursache für die daraus resultierende weitere Entwicklung beschreiben.

Unterrichtsmethoden

Exkursion: Archäologie-museum Herne, Neanderthal-museum

methodische Fähigkeiten

Schaubilder zur Altersbestimmung auswerten
Fossilfunde beschreiben und interpretieren

Verknüpfung mit anderen Fächern

GL Jg. 5 Steinzeit
Religion: Schöpfungs-geschichten

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

naturwissenschaftliche Positionen von nicht-naturwissenschaftlichen abgrenzen

Spiralcurriculum

Bio 9: Vererbungslehre

personale-soziale Fähigkeiten

Bezug zum Leitbild

NAWI-PLUS – Jahrgang 5

Nawi-Plus Jg. 5 - UE 1: Wie arbeiten Natur-wissenschaftler?

Dauer: 5 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

Kenntnisse zu selbstgewählten, kleinen Experimenten erwerben

Unterrichtsmethoden

arbeitsgleiche / arbeitsteilige Gruppenarbeit

methodische Fähigkeiten

Einfache Versuche durchführen und
protokollieren können
z. B. "Versuche mit Eis und Wasser",
Herstellung von Gummibärchen, Herstellung
von Brause

Verknüpfung mit anderen Fächern

zu allen NW-Fächern

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

Spiralcurriculum

zu allen NW-Fächern

personale-soziale Fähigkeiten

einfache Regeln zur Arbeit im Fachraum einhalten (nicht durch die Klasse laufen, Experimentierregeln, …)

Bezug zum Leitbild

Nawi-Plus Jg. 5 - UE 2: Aus dem Leben der Pflanzen in unserem Umfeld- Anlegen eines Herbars		Dauer: 8 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen/Inhalt Bestimmung von Bäumen mit einfachem Bestimmungsschlüssel Kennenlernen wichtiger einheimischer Baumarten	Unterrichtsmethoden Schülerexkursionen (Schulgelände, ...)
methodische Fähigkeiten Anlegen eines Herbariums (Sammeln, Pressen, Einkleben, Beschriften) Genaues Beobachten und Vergleichen Arbeit mit einem einfachen Bestimmungsschlüssel	Verknüpfung mit anderen Fächern
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit	Spiralcurriculum WP1-6: Wald, Baumtagebücher NW 7: Stadtökologie
personale-soziale Fähigkeiten auf Exkursionen in der Kleingruppe zusammen bleiben	Bezug zum Leitbild

Nawi-Plus Jg. 5 - UE 3: Überwinterung von Vögeln

Dauer: 8 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

Wichtige einheimische Vogelarten erkennen
Verschiedene Überwinterungsmöglichkeiten unterscheiden
Typische Zugrouten beschreiben
Typische Standvögel erkennen
Vor- und Nachteile der Winterfütterung benennen
Regeln für die Winterfütterung benennen
Zusammensetzung von Vogelfutter beschreiben
Erklären, warum es sinnvoll ist, Vögeln Nisthilfen anzubieten

Unterrichtsmethoden

Exkursion (z.B. Hervester Bruch zum Beobachten von Störchen und anderen einheimischen Vogelarten)
evtl. "Stunde der Gartenvögel", Aktion des BUND zum Zählen von Vögeln
Internetrecherche zu Zugrouten der Störche)

methodische Fähigkeiten

auf einer vorgegebenen Internetseite (z.B. www. Storchenzug.de) recherchieren
eine Infobroschüre und/oder einen Steckbrief zu einem Standvogel erstellen
Vogelfutter herstellen (Futterglocke, Meisenknödel)
einen Nistkasten bauen

Verknüpfung mit anderen Fächern

GL5: Atlasführerschein

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

Vogelschutzmaßnahmen beurteilen

Spiralcurriculum

NW5: Überwinterung von Tieren

personale-soziale Fähigkeiten

Einsatz für den Schutz von Vögeln zeigen

Bezug zum Leitbild

Nawi-Plus Jg. 5 - UE 4: Der Schulgarten im Frühling		Dauer: 8 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen/Inhalt Frühjahrsboten kennen lernen z.B. Die Störche kommen zurück oder Frühblüher – Leben aus der Konserve: Anlegen eines Gartenbeetes – Sähen und Pflanzen im Schulgarten u.U. Verkauf von Pflanzen auf dem Wochenmarkt	Unterrichtsmethoden z.B. Exkursion Heidhof, Exkursion Hervester Bruch (s.o.)
methodische Fähigkeiten genaues Beobachten von Vögeln, Pflanzen Stärkenachweis in Blumenzwiebeln durchführen und auswerten können Sähen, Pikieren, Pflege von Gartenpflanzen	Verknüpfung mit anderen Fächern
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit	Spiralcurriculum NW5: Aufbau von Blütenpflanzen WP1-9: Stärkenachweis in Lebensmitteln
personale-soziale Fähigkeiten	Bezug zum Leitbild

Nawi-Plus Jg. 5 - UE 5: Papierwerkstatt		Dauer: 7 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen/Inhalt Anwendungsbereiche verschiedener Papiersorten nennen Eigenschaften verschiedener Papiersorten nennen Weg der industriellen Papierherstellung beschreiben Herstellung von Recycling-Papier beschreiben Maßnahmen zum Sparen von Papier beschreiben	Unterrichtsmethoden Stationenlernen Verbraucherberatung Marl (Programm zum Papier sparen / Papier schöpfen)
methodische Fähigkeiten Experimentelle Untersuchung von Eigenschaften Schöpfen von Papier	Verknüpfung mit anderen Fächern
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit verschiedene Logos auf Schülerheften kritisch bewerten (blauer Engel, …)	Spiralcurriculum NW 6: Stoffeigen-schaften
personale-soziale Fähigkeiten	Bezug zum Leitbild

NAWI-PLUS – Jahrgang 6

Nawi-Plus Jg. 6 - UE 1: Anwendungen zum elektrischen Strom		Dauer: 18 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen/Inhalt Aufbau eines einfachen Stromkreises beschreiben Aufbau der Glühbirne beschreiben Stromverbrauch von Elektrogeräten untersuchen (Materialien RWE) Beschreiben einfacher Kommunikationsmittel (Rauchzeichen, Telefon, Brief, E-Mail, ...) Aufbau des Morsegerätes beschreiben Funktionsweise von Zeichensprachen beschreiben, Morsealphabet anwenden (Übersetzen von Texten) Funktionsweise eines elektrischen Frage-/Antwort-Spiels beschreiben Funktionsweise eines elektrischen Modellautos beschreiben Funktionsweise der Apfel-Batterie beschreiben (Material aus dem Experimento-Koffer)	Unterrichtsmethoden arbeitsgleiche / arbeitsteilige Gruppenarbeit
methodische Fähigkeiten einfachen Stromkreis bauen mit einem Lötkolben umgehen ein Morsegerät bauen ein elektrisches Frage-Antwort-Spiel bauen Spielfragen entwickeln (einfache Internetrecherche zu eingegrenztem Thema, Aufschreiben der Spielfragen mit einfachem Textverarbeitungsprogramm ein elektrisches Modellauto bauen eine Apfel-Batterie bauen	Verknüpfung mit anderen Fächern
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit	Spiralcurriculum NW 6: Geräte im Alltag Physik 8: Elektrischer Strom und seine Wirkungen
personale-soziale Fähigkeiten	Bezug zum Leitbild

Nawi-Plus Jg. 6 - UE 1b(alternativ): Cola-Projekt

Dauer: 18 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

die Entstehung und Geschichte von Coca-Cola beschreiben
die Inhaltstoffe von Cola benennen und mit anderen Getränken(z.B. Cola-light) vergleichen
die Wirkung verschiedener Zutaten auf den Geschmack testen (z. B. selbst gemixte Cola, Experimente mit kalter und warmer Cola mit und ohne Kohlensäure)
die Wirkung von Cola auf verschiedene

Materialien (Fleisch, Kalk, …) beschreiben

den Aufbau der Zähne beschreiben
Maßnahmen zur Gesunderhaltung und Pflege der Zähne beschreiben (regelmäßiges Putzen, Wirkung von Fluorid)

Unterrichtsmethoden

Schülerexperimente (z.B. Entfärbung von Cola mit Aktivkohle, Bestimmung des Zuckergehalts von Cola und Cola-light)
Versuch Cola, Salz, Essig, Wasser auf Ei
Fluoridversuch,
Versuch Wirkung unseres Speichels
Zahnfärbetest

methodische Fähigkeiten

Eindampfen von Cola und Cola-light, dazu Umgang mit dem Gasbrenner, alternativ: Teelichtbrenner
Experimente zur Wirkung von Cola auf Fleisch, Zähne, … entwickeln und durchführen

Verknüpfung mit anderen Fächern

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

einschätzen, welche Folgen der Konsum von Cola auf die eigene Gesundheit hat

Spiralcurriculum

Stoffe und ihre Eigenschaften / Stofftrennung (NW 6),
das Skelett (NW 6)

personale-soziale Fähigkeiten

den eigenen Cola-Konsum begründet kontrollieren

Bezug zum Leitbild

gesundheitsbewusstes Handeln
Gemeinsam zu Ergebnissen kommen

Nawi-Plus Jg. 6 - UE 2: Bionik		Dauer: 18 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen/Inhalt Kennenlernen von Beispielen für bionische Anwendungen (z.B. mit Bionik-Memory) Anwenden der Top-Down-Methode auf Beispiele Am Beispiel Fallschirm erkennen, wodurch der Sinkflug verlangsamt wird. Die Flugeigenschaften von Pusteblmensamen u.ä. verstehen. Den Lotus-Effekt mit der Oberflächenbeschaffenheit in Zusammenhang bringen. Am Beispiel von Türmen aus Papier erkennen, wie Stabilität gesteigert werden kann. Die Bauprinzipien von Knochen (und Grashalmen, Bambus) und den Zusammenhang zur Stabilität verstehen Erkennen, welche Materialien die Wärmeisolierung fördern Am Beispiel des Eisbären Prinzipien der Wärmeisolierung in der Natur kennen Klettverschluss: Funktionsweise des Klettverschlusses und sein Pendant in der Natur (Klette) verstehen	Unterrichtsmethoden Egg-Races arbeitsteilige / arbeitsgleiche Gruppenarbeit Schülerexperi-mente Film (Bionik – Genie der Natur (Pisa/Lamk)
methodische Fähigkeiten Durch entdeckendes experimentelles Lernen Erkenntnisse gewinnen: Fallschirme: Einen Fallschirm aus kleinen Mülltüten, Schnur, Strohhalmen bauen, so dass eine kleine Gummibärchentüte möglichst lange in der Luft bleibt Lotuseffekt: Verschiedene Blätter (z.B. Kohlrabi, Kapuzinerkresse, Tulpen, Bananengewächse, Kirschlorbeer, Salat, Papier, Löschpapier, ...) in Bezug auf den Lotus-Effekt untersuchen Holz mit Lotus-Farbe einerseits und Nicht-Lotus-Farbe andererseits bestreichen, in den Innenhof stellen und beobachten Eine künstliche Beschichtung (Wachs, Öl, Babypuder, ...) auf Blättern oder Glas anbringen, und diese auf den Lotus- Effekt hin untersuchen. Stabilität: Mit Hilfe von gefaltetem Papier eine möglichst stabile Brücke bauen Mit Hilfe von DIN A4-Blättern und flüssigem Klebstoff einen möglichst stabilen, hohen Turm bauen Tierknochen untersuchen und zeichnen Wärmeisolierung: Durch selbst gewählte Materialien (Alufolie, Zeitungspapier, Watte, Vaseline, Frischhaltefolie) einen Erlenmeyerkolben, der mit kochendem Wasser gefüllt ist, möglichst lange warm halten Temperaturmessungen (20 Minuten lang) Anfertigen eines Temperatur-Zeit-Diagrammes Wärmeisolierung von Rettungsfolie untersuchen Kletten und Klettverschlüsse unter dem Mikroskop beobachten	Verknüpfung mit anderen Fächern
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit	Spiralcurriculum WP1-NW-7: Fortbewegung in Natur und Technik
personale-soziale Fähigkeiten	Bezug zum Leitbild

NAWI-PLUS – Jahrgang 7

Nawi-Plus Jg. 7 - UE 1: Das Grundschulprojekt		Dauer: 18 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen/Inhalt individueller Wissenszuwachs in einem selbst gewählten Gebiet	Unterrichtsmethoden arbeitsteilige Gruppenarbeit Präsentation eigener Experimente
methodische Fähigkeiten Recherche von einfachen Experimentieranleitungen in einfachen Experimentierbüchern / Internet Materialorganisation, Aufbau und Durchführung von selbst ausgewählten Experimenten Optimierung der Experimente Umgang mit einem Textverarbeitungsprogramm: Verfassen eines Laborbuchs für die Grundschulkinder	Verknüpfung mit anderen Fächern
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit	Spiralcurriculum grundlegende methodische Fähigkeiten, die in allen NW-Fächern häufig wieder vorkommen
personale-soziale Fähigkeiten Entwicklung von Frustrationstoleranz beim Ausprobieren und Optimieren von Experimenten In der Gruppe Einigkeit über die Auswahl eines Experimentes erzielen Grundschulkinder freundlich begrüßen mit Grundschulkindern als Tutor Experimente durchführen und reflektieren	Bezug zum Leitbild

Nawi-Plus Jg. 7 - UE 2: Sensorik		Dauer: 18 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen/Inhalt Inhalt der Lego-Kästen kennen lernen wichtige Bestandteile des Robotors benennen (Sensor, Motor, Eingänge, Ausgänge den Aufbau der Programmieroberfläche in "Lego Mindstorms Edu NXT" beschreiben obligatorisch: erklären, wie man exakte Streckenlängen einhält die Funktionsweise von Ultraschall-, Berührungs-, Licht- und Geräuschsensoren beschreiben	Unterrichtsmethoden arbeitsgleiche / arbeitsteilige Partnerarbeit Mini-Roboter-Wettbewerbe
methodische Fähigkeiten schrittweises Aufbauen eines Lego-Roboters nach einer Anleitung einfache Programme (Vorwärts fahren, Rückwärts fahren, Fanfarenton, Anhalten nach einer bestimmten Zeit) nach Anleitung programmieren Programme unter einem sinnvollen Namen abspeichern ein Programm vom PC auf den Roboter herunterladen verschiedene Sensoren in den Robotor einbauen einfache Programmierungen unter Einbezug der verschiedenen Sensoren durchführen optional: kompliziertere Programmieraufgaben und freie Aufgaben	Verknüpfung mit anderen Fächern Informatik Sek. II BOP9/10 -Technische Informatik
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit	Spiralcurriculum
personale-soziale Fähigkeiten	Bezug zum Leitbild

Biologie – Jahrgang 9

Biologie Jg. 9 - UE 1: Vererbung / Produkte aus dem Genlabor

Dauer: 12

Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

Aufbau der Zelle

Aufbau von Zellkern und Chromosomen beschreiben
Mitosevorgänge beschreiben
Aufbau und Funktion der DNA beschreiben
Den Weg vom Gen zum Protein vereinfacht beschreiben

Grundlagen der Vererbung

Mendels Vererbungsregeln benennen, Kreuzungsexperimente auswerten (dominante und rezessive Erbgänge, freie Kombinierbarkeit von Allelen)
Abgrenzung der Begriffe Gen / Allel / Chromosom vornehmen
Genotyp / Phänotyp unterscheiden
Den Begriff Mutation erklären

Vererbung beim Menschen

Karyogramme beschreiben, Erbkrankheiten (z.B. Trisomie 21) beschreiben und erklären
Stammbaumanalysen durchführen (z. B. Rot-Grün-Schwäche, Bluterkrankheit, Vererbung der Blutgruppen)
Grundlagen der genetischen Beratung erläutern
Ausgewählte Methoden grüner und/oder roter Gentechnik beschreiben

Unterrichtsmethoden

Gruppenpuzzle
arbeitsteilige Gruppenarbeit

Tandembögen

Lernplakate
strukturierte Kontroverse

Methodische Fähigkeiten

Strukturierte Darstellung von Sachverhalten, u.U. als Lernplakat (z.B. Weg vom Gen zum Protein, Erbkrankheiten, Kreuzungsschemata, …)
Kurzvorträge erarbeiten und halten (z.B. Aufbau der Zelle)
DNA-Modell bewerten

Verknüpfung mit anderen Fächern

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

verschiedene Formen der Mutation wertfrei als Veränderung des Erbgutes darstellen
in Bezug auf die Bedeutung von Mutationen für ein Lebewesen zwischen Sach- und Werturteil unterscheiden
Auswirkungen von gentechnischen Veränderungen kritisch hinterfragen

Spiralcurriculum

Zellaufbau (Jg.5/6)
Genetik (Jg. 12)
Landwirtschaft und
Nahrungsmittel-produktion (WP1-10)

personale-soziale Fähigkeiten

zu ausgewählten Methoden der Gentechnologie eine vorläufige Meinung bilden

Bezug zum Leitbild

Biologie Jg. 9 - UE 2: Sexualerziehung

Dauer: 8 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen / Inhalt

verschiedene Formen des partnerschaftlichen Zusammenlebens beschreiben
Übertragungswege sexuell übertragbarer Krankheiten beschreiben
Regelung der Eireifung beschreiben (Geschlechtshormone und weiblicher Zyklus)
unterschiedliche Methoden der Empfängnisverhütung erläutern
den Ablauf einer Schwangerschaft beschreiben
die Entwicklung vom Säugling zum Kleinkind beschreiben
primäre und sekundäre Geschlechtsorgane benennen und deren Funktion und Aufbau beschreiben

Unterrichtsmethoden

Referate
Kurzvorträge
Lernplakate
IT Recherche

Methodische Fähigkeiten

Informationen aus verschiedenen Quellen sinnvoll zusammenfassen

Verknüpfung mit anderen Fächern

Religion
Ethik

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

Bewertungskriterien für Verhütungsmethoden gewichten (Verhütung und Infektionsschutz)
individuelle und kulturell geprägte Wertvorstellungen vergleichen
zur Gefährdung des Fetus durch Nikotin und Alkohol sachgerecht Stellung nehmen

Spiralcurriculum

Sexualerziehung
NW Jg. 6

personale-soziale Fähigkeiten

erkennen, dass es notwtendig ist, in einer Partnerschaft Verantwortung zu übernehmen (z.B. im Zusammenhang mit Verhütung)
eigene und fremde Rechte auf sexuelle Selbstbestimmung sachlich darstellen
Verantwortung von Eltern für den Fötus und Säugling erkennen

Bezug zum Leitbild

Biologie Jg. 9 - UE 3: Verantwortung für das Leben

Dauer: 8 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

den Mitosevorgang und Methoden der künstliche Befruchtung beschreiben
Argumente zum Thema Embryonenschutz benennen
Methoden der Reproduktionsmedizin (z.B. PID) vereinfacht beschreiben
gesetzliche Regelungen im Zusammenhang mit dem Schwangerschaftsabbruchs benennen
den Begriff Stammzelle erklären
Methoden zur Gewinnung von Stammzellen sowie Verfahren des therapeutischen Klonens vereinfacht beschreiben
Voraussetzungen und Ablauf von Knochenmarktransplantattionen und Organtransplantationen beschreiben
Lebensphasen unterscheiden und den Begriff "klinischer Tod" erklären

Unterrichtsmethoden

strukturierte Kontroverse

arbeitsteilige Gruppenarbeit
Referate
IT-Recherche
Fishbowl

Methodische Fähigkeiten

Pro- und Contra-Argumentation durchführen
Informationen aus unterschiedlichen Quellen auswerten

Verknüpfung mit anderen Fächern

Ethik/Religion
Deutsch

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

Kontroverse Positionen zur künstlichen Befruchtung darstellen, ethische Maßstäbe gegeneinander abwägen und einen eigenen Standpunkt entwickeln
kontroverse fachliche Informationen zum Embryonenschutz / Organspende differenziert vorstellen, begründet Stellung nehmen

Spiralcurriculum

Sexualerziehung

personale-soziale Fähigkeiten

Verantwortungsbewusstsein und Empathiefähigkeit entwickeln und Vorurteile abbauen

Bezug zum Leitbild

Gesundheitserziehung

Biologie Jg. 9 - UE 4: Der Kampf gegen Krankheiten

Dauer: 8 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

Die Begriffe "Gesundheit" und "Krankheit" definieren (Definition WHO)
den Ablauf von Infektionskrankheiten (Infektion, Symptome, Inkubationszeit, Rekonvaleszenz) beschreiben und erklären
Aufbau und Vermehrung von Bakterien und Viren darstellen
die Wirkung und Problematik der Anwendung von Antibiotika erklären
die Abläufe bei der Immunabwehr beschreiben
unterschiedliche Impfungen (aktive und passive Immunisierung) erklären
die Krankheit Aids beschreiben
Allergien als fehlgesteuerte Immunreaktion beschreiben
Regulation des Blutzuckerspiegels im Körper erläutern
Ursachen und Symptome der Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus Typ I und Typ II) erklären
Schädigung eines Wirtes durch Parasiten erklären (z.B. Zecke), evtl. Wirtswechsel von Parasiten erläutern (z.B. Malaria,...)

Unterrichtsmethoden

Arbeitsteilige Gruppenarbeit
Vorträge
Quellenanalyse

Methodische Fähigkeiten

Informationen aus verschiedenen Quellen beschaffen

Verknüpfung mit anderen Fächern

AL Kochen

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

Vor- und Nachteile verschiedener Impfungen und Medikationen abwägen
die Grundlagen der Hygiene als Teil des Infektionsschutzes anwenden

Spiralcurriculum

personale-soziale Fähigkeiten

aufgrund meines Wissens über Infektionswege (z.B. HIV) angstfrei mit erkrankten Personen umgehen

Bezug zum Leitbild

Gesundheitserziehung

Biologie

Fachcurricula - Biologie - Jahrgang 11.1

UE 1: Biologie der Zelle

Dauer:
18 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß...., Ich kann.....)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

· Aufbau und Funktionsweise des Lichtmikroskops beschreiben (Unterschied zum Elektronenmikroskop benennen)

· Licht- und Elektronenmikroskopisches Bild der Zelle: Funktion der Bestandteile nennen und Prinzip der Kompartimentierung erläutern

· Unterschiede im Zellbau prokaryotischer und eukaryotischer Zellen beschreiben

· die Endosymbiontentheorie kennen

· Zellkern und Zellteilung beschreiben (Mitose) und Bedeutung erklären

· Klonierungsexperimente auswerten

· Bedeutung des Cytoskeletts für den intrazellulären Transport und die Mitose erläutern

· Zelldifferenzierung kennen und Zusammenhang zwischen Bau und Funktion erklären

· Bau und Funktion von Biomembranen beschreiben (Diffusion, Osmose, Transportvorgänge)

· Formen der Zellkommunikation kennen

· Bau und Inhaltsstoffe der Zelle in Zellstrukturen einordnen und wesentliche chemischen Eigenschaften erläutern

· Den semikonservativen Mechanismus der DNA-Replikation beschreiben

· Tracermethoden in der Zellforschung recherchieren

E1 (in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teilprobleme zerlegen und dazu biologische Fragestellungen formulieren)

wird in allen Unterrichtsvorhaben eingeübt.

Unterrichtsmethoden

· Recherche biologischer Phänomene und Dokumentation der Ergebnisse

· Mikroskopische Übung

· Arbeit mit historischen Experimenten

· Bau von Modellen (Reflexion über Vorläufigkeit, Grenzen und Gültigkeit)

· Stationenlernen

· Arbeit mit Modellen und Abbildungen

· Experimente zur Plasmolyse und Osmose planen, durchführen und auswerten (Hypothesen aufstellen)

· Nachweis von Biomolekülen

· Strukturmodelle von Proteinen

methodische Fähigkeiten

· Umgang mit dem Lichtmikroskop

· Anfertigen, Zeichnen und Auswerten von mikroskopischen Präparaten

· Erstellung eigener Modelle

· Experimente zur Plasmolyse, Osmose durchführen und deuten

· Nachweisreaktionen für Biomoleküle kennen und durchführen

· Recherchieren, Dokumentieren und Präsentieren (adressatengerecht)

Verknüpfung mit anderen Fächern

· Physik: Optik

· Chemie: Biomoleküle

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

· Bedeutung von Osmose in der Natur und im Alltag erkennen und die Auswirkungen bewerten

· Möglichkeiten und Grenzen der Zellkulturtechnik in der Biotechnologie und Biomedizin aufzeigen

· Beurteilung der Bedeutung von Zellkulturtechniken und Tracermethoden

Spiralcurriculum

· Neurophysiologie: Transportvorgänge

· Genetik: Proteine als Biomoleküle

personale-soziale Fähigkeiten

Entwicklung von Teamfähigkeit

Bezug zum Leitbild

UE 2: Enzyme als Biokatalysatoren

Dauer:
9 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß...., Ich kann.....)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

· Molekularer Bau und Wirkungsweise von Enzymen kennen und erläutern

· Enzyme als Biokatalysatoren erklären

· Abhängigkeit der Enzymaktivität von Umgebungsfaktoren untersuchen und erklären

· Regulation der Enzymaktivität erklären und anwenden

· Bedeutung von ATP und NADH als wichtige biologische Moleküle erkennen

Unterrichtsmethoden

· Reihe: Enzyme als Biomoleküle (Raabit)

· Modelle der Enzymwirkung und Enzymregulation

methodische Fähigkeiten

· Experimente zur Abhängigkeit der Enzymaktivität entwickeln, durchführen und deuten

· Umgang mit Modellen

· Kooperative Methoden anwenden

· Einsatzgebiete von Enzymen recherchieren, präsentieren und bewerten

Verknüpfung mit anderen Fächern

· Chemie: z.B. Enzyme in Waschmitteln

· Chemie: Katalysatoren

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit -

Beurteilung der Bedeutung:

· Enzymen im Alltag

· das wichtige Prinzip der Katalyse in Natur und Technik

· Enzyme in der Medizin

Spiralcurriculum

· Genetik: Gentechnik, Genetik

personale-soziale Fähigkeiten

· Entwicklung von Teamfähigkeit

Bezug zum Leitbild

UE 3: Betriebsstoffwechsel und Energieumsatz		Dauer: 9 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß...., Ich kann.....)	Planungsebene
Wissen/Inhalt · Methoden zur Bestimmung des Energieumsatzes bei körperlichen Aktivität vergleichend darstellen · Aeroben und anaeroben Abbau von Glucose kennen, beschreiben und erklären · Energiebilanz der Abbauvorgänge (aerob, anaerob)kennen, erstellen und anwenden · ATP als Molekül der Energiespeicherung kennen lernen · Aufbau und Funktion der roten und weißen Muskulatur erläutern	Unterrichtsmethoden · Belastungstests durchführen und auswerten · Partnerpuzzle zur R. und w. Muskulatur zur Sauerstoffschuld · Experimente zur Dissimilation und Gärung · Rollenspiele zur Glykolyse und zum Citratzyklus · Umgang mit Modellen der Atmungskette ·
methodische Fähigkeiten · Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten · Umgang mit Fachtexten · Planung und Durchführung von Rollenspielen · Kooperative Methoden anwenden · Trainingsformen vorstellen und beurteilen	Verknüpfung mit anderen Fächern · Sport: aerobe und anaerobe Abbauvorgänge im Muskel · Chemie: Redoxvorgänge und Elektronentransport
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit - Beurteilung der Bedeutung: · Aspekte der Gesundheitsvorsorge erkennen · Zusammenhänge von Stoffwechselvorgängen und Sport erkennen · Gefahren des Alkohols kennen lernen · Bedeutung von Mikroorganismen in der Abwässerreinigung und Bodensanierung kennen lernen · Doping verstehen und beurteilen können	Spiralcurriculum
personale-soziale Fähigkeiten · Entwicklung von Teamarbeit	Bezug zum Leitbild

Inhaltsfeld Neurobiologie Leistungskurs	Jahrgangsstufe Q1 – 1. Halbjahr
Inhaltliche Schwerpunkte:	Aufbau und Funktion von Neuronen, Neuronale Informations- verarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung, Plastizität und Lernen, Leistung der Netzhaut, Methoden der Neurobiologie
Vorschläge für mögliche Kontexte	Nervengifte, Auge
Basiskonzept System	Neuron, Membran, Ionenkanal, Synapse, Gehirn, Netzhaut, Fototransduktion, Farbwahrnehmung, Kontrastwahrnehmung
Basiskonzept Struktur und Funktion	Neuron, Natrium-Kalium-Pumpe, Potentiale, Amplituden- und Frequenzmodulation, Synapse, Neurotransmitter, Hormon, secondmessenger, Reaktionskaskade, Fototransduktion, Sympathicus, Parasympathicus, Neuroenhancer
Basiskonzept Entwicklung	Neuronale Plastizität

Inhaltliche Konkretisierung

Konzeptbezogene Kompetenzen

Bau und Funktion des Neurons

- Bau des Neurons

- Ruhepotential

- Aktionspotential

- Erregungsweiterleitung am Axon

- Erregungsübertragung an der Sy-

napse

Zeitbedarf: 20

Die Schülerinnen und Schüler…

- beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1)

- erklären die Entstehung des Ruhepotential und des Aktionspotentials (UF1)

- erklären die Weiterleitung des Aktionspotentials an (myelinisierten)

Axonen (UF 1)

- vergleichen die Weiterleitung des Aktionspotentials an myelinisierten

und nicht myelinisierten Axonen miteinander und stellen diese unter

dem Aspekt der Leitungsgeschwindigkeit in einen funktionellen Zu-

sammenhang (UF2, UF3, UF4),

- erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon

und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der mole-

kularen Vorgänge an Biomembranen aus (E5, E2, UF1, UF2),

- leiten aus Messdaten der Patch-Clamp-Technik Veränderungen von

Ionenströmen durch Ionenkanäle·ab und entwickeln dazu Modellvor-

stellungen (E5, E6, K4),

Neuronale Informationsverarbeitung

- synaptische Integration(Amplituden

und Frequenzmodulation)

- Wirkung von Synapsengiften (z. B.

Drogen und Medikamente)

- second messenger (z.B.cAMP)

Zeitbedarf: 15

Die Schülerinnen und Schüler…

- erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterlei-

tung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Sy-

napsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3),

- dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exogenen

Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an

konkreten Beispielen (K1, K3, UF2),

- leiten Wirkungen von endo- und exogenen Substanzen (u.a. von Neu-

roenhancern) auf die Gesundheit ab und bewerten mögliche Folgen

für Individuum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF2, UF4),

Sinnesorgan (Auge)

- Bau des Auges und der Netzhaut

- Präparation des Auges

- Fototransduktion

- Farb und Kontrastwahrnehmung

- optische Täuschungen

Zeitbedarf: 10

Die Schülerinnen und Schüler…·

- erläutern den Aufbau und die Funktion der Netzhaut unter den Aspek-

ten der Farb- und Kontrastwahrnehmung (UF3, UF4

- stellen die Veränderung der Membranspannung an Lichtsinneszellen

anhand von Modellen dar und beschreiben die Bedeutung des second

messengers und der Reaktionskaskade bei der Fototransduktion (E6,

E1),

Nervensystem der Wirbeltiere

- vegetatives Nervensystem

- Informationsverarbeitung im Zent
ralnervensystem

- Bau des Gehirns

- Hirnfunktionen

Zeitbedarf: 20

Die Schülerinnen und Schüler…·

- erklären die Rolle von Sympathikus und Parasympathikus bei der neu-

ronalen und hormonellen Regelung von physiologischen Funktionen an

Beispielen (UF4, E6, UF2, UF1),

- beschreiben den Aufbau des Gehirns und die Funktion der einzelnen

Bestandteile (UF1)

- stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung

von Sinneszellen bis zur Entstehung des Sinneseindrucks bzw. der

Wahrnehmung im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Darstel-

lungsformen in Grundzügen dar (K1, K3),

- stellen aktuelle Modellvorstellungen zum Gedächtnis auf anatomisch-

physiologischer Ebene dar (K3, B1),

- erklären den Begriff der Plastizität anhand geeigneter Modelle und

leiten die Bedeutung für ein lebenslanges Lernen ab (E6, UF4),

Methoden der Neurobiologie

- Hirnforschung

- Messmethodik

Zeitbedarf: 10

- stellen Möglichkeiten und Grenzen bildgebender Verfahren zur Anato-

mie und zur Funktion des Gehirns (PET und fMRT) gegenüber und

bringen diese mit der Erforschung von Gehirnabläufen in Verbindung

(UF4, UF1, B4),

- recherchieren und präsentieren aktuelle wissenschaftliche Erkenntnis

se zu einer degenerativen Erkrankung (K2, K3).

Inhaltsfeld Neurobiologie Grundkurs	Jahrgangsstufe Q1 – 1. Halbjahr
Inhaltliche Schwerpunkte:	Aufbau und Funktion von Neuronen, Neuronale Informations- verarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung, Plastizität und Lernen
Vorschläge für mögliche Kontexte	Nervengifte, Gedächtnis und Wahrnehmung,
Basiskonzept System	Neuron, Membran, Ionenkanal, Synapse, Gehirn, Rezeptor
Basiskonzept Struktur und Funktion	Neuron, Natrium-Kalium-Pumpe, Potentiale, Amplituden- und Frequenzmodulation, Synapse, Neurotransmitter, Hormon, secondmessenger, Sympathicus, Parasympathicus,
Basiskonzept Entwicklung	Neuronale Plastizität

Inhaltliche Konkretisierung

Konzeptbezogene Kompetenzen

Bau und Funktion des Neurons

- Bau des Neurons

- Ruhepotential

- Aktionspotential

- Erregungsweiterleitung am Axon

- Erregungsübertragung an der Sy-

napse

Zeitbedarf: 17

Die Schülerinnen und Schüler…

- beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1)

- erklären die Entstehung des Ruhepotential und des Aktionspotentials (UF 1)

- erklären die Weiterleitung des Aktionspotentials an myelinisierten Axo-

nen (UF 1)

- erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon

und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der mole-

kularen Vorgänge an Biomembranen aus (E5, E2, UF1, UF2),

Neuronale Informationsverarbeitung

- synaptische Integration(Amplituden

und Frequenzmodulation)

- Wirkung von Synapsengiften (z. B.

Drogen und Medikamente)

- second messenger (z.B.cAMP)

Zeitbedarf: 14

Die Schülerinnen und Schüler…

- erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterlei-

tung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Synap-

sen auf molekularer Ebene (UF1, UF3),

- dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exogenen

Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an

konkreten Beispielen (K1, K3, UF2),

- erklären Wirkungen von exogenen Substanzen auf den Körper und

bewerten mögliche Folgen für Individuum und Gesellschaft (B3, B4,

B2, UF4),

Nervensystem der Wirbeltiere

- vegetatives Nervensystem

- Informationsverarbeitung im Zentralnervensystem

- Reizaufnahme und Verarbeitung

- Bau des Gehirns

- Hirnfunktionen

Zeitbedarf: 19

Die Schülerinnen und Schüler…·

- erklären die Rolle von Sympathikus und Parasympathikus bei der neu-

ronalen und hormonellen Regelung von physiologischen Funktionen an

Beispielen (UF4, E6, UF2, UF1),

- stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung

von Sinneszellen bis zur Konstruktion des Sinneseindrucks bzw. der

Wahrnehmung im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Darstel-

lungsformen in Grundzügen dar (K1, K3),

stellen das Prinzip der Signaltransduktion an einem Rezeptor anhand

von Modellen dar (UF4, E6, UF2, UF4)

- beschreiben den Aufbau des Gehirns und die Funktion der einzelnen

Bestandteile (UF 1)

- ermitteln mit Hilfe von Aufnahmen eines bildgebenden Verfahrens Akti-

vitäten verschiedener Gehirnareale (E5, UF4)

- stellen aktuelle Modellvorstellungen zum Gedächtnis auf anatomisch-

physiologischer Ebene dar (K3, B1),

- erklären den Begriff der Plastizität anhand geeigneter Modelle und

leiten die Bedeutung für ein lebenslanges Lernen ab (E6, UF4),

- recherchieren und präsentieren aktuelle wissenschaftliche Erkenntnis-

se zu einer degenerativen Erkrankung (K2, K3).

Inhaltsfeld Genetik Leistungskurs	Jahrgangsstufe Q1 – 2. Halbjahr
Inhaltliche Schwerpunkte:	Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäumen Proteinbiosynthese Genregulation Gentechnik Bioethik
Vorschläge für mögliche Kontexte	Genetisch bedingte Krankheiten
Basiskonzept System	Merkmal, Gen, Allel, Genwirkkette, DNA, Chromosom, Genom, Rekombination, Stammzelle, synthetischer Organismus
Basiskonzept Struktur und Funktion	Proteinbiosynthese, Genetischer Code, Genregulation,Transkriptionsfaktor, Mutation, Proto-Onkogen, Tumor-Suppressorgen, DNA-Chip
Basiskonzept Entwicklung	Transgener Organismus, synthetischer Organismus, Epigenese, Zelldifferenzierung, Meiose
Inhaltliche Konkretisierung	Konzeptbezogene Kompetenzen
Humangentische Grundlagen - - Chromosomen - Chromosomenanomalien - Meiose - Rekombination - Geschlechtsbestimmung - Stammbaumanalyse Zeitbedarf: 15	Die Schülerinnen und Schüler… - erläutern die Grundprinzipien der inter- und intrachromosomalen Re- kombination (Reduktion und Neukombination der Chromosomen) bei Meiose und Befruchtung (UF4), - formulieren bei der Stammbaumanalyse Hypothesen zum Verer- bungsmodus genetisch bedingter Merkmale (X-chromosomal, autoso- mal, Zweifaktorenanalyse; Kopplung, Crossing-over) und begründen die Hypothesen mit vorhandenen Daten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4) - recherchieren Informationen zu humangenetischen Fragestellun- gen (u.a. genetisch bedingten Krankheiten), schätzen die Relevanz und Zuverlässigkeit der Informationen ein und fassen die Ergebnisse strukturiert zusammen (K2, K1, K3, K4)
Molekulare Grundlagen der Vererbung: - Proteinbiosynthese - Mutationen, Mutagene (Proto- On- kogen, Tumor Supressorgen) - Genregulation bei Prokaryoten - Epigenetik Zeitbedarf: 42	Die Schülerinnen und Schüler…· - benennen Fragestellungen und stellen Hypothesen zur Entschlüsse- lung des genetischen Codes auf und erläutern klassische Experimente zur Entwicklung der Code-Sonne (E1, E3, E4) - erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und charakterisieren mit dessen Hilfe Mutationstypen (UF1, UF2), - erklären die Auswirkungen verschiedener Gen-, Chromosom- und Ge- nommutationen auf den Phänotyp (u.a. unter Berücksichtigung von Genwirkketten) (UF1, UF4). - erläutern wissenschaftliche Experimente zur Aufklärung der Protein- biosynthese, generieren Hypothesen auf der Grundlage der Versuchs- pläne und interpretieren die Versuchsergebnisse (E3, E4, E5) - vergleichen die molekularen Abläufe in der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten (UF1, UF3), - reflektieren und erläutern den Wandel des Genbegriffes (E7) - erläutern und entwickeln Modellvorstellungen auf der Grundlage von Experimenten zur Aufklärung der Genregulation bei Prokaryoten (E2, E5, E6), - erklären mithilfe von Modellen genregulatorische Vorgänge bei Euka- ryoten (E6) - erläutern die Bedeutung der Transkriptionsfaktoren für die Regulation von Zellstoffwechsel und Entwicklung (UF1, UF4) - erklären mithilfe eines Modells die Wechselwirkung von Proto-Onko- genen und Tumor-Suppressorgenen auf die Regulation des Zell- zyklus und erklären die Folgen von Mutationen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4), - erläutern epigenetische Modelle zur Regelung des Zellstoffwechsels und leiten Konsequenzen für den Organismus ab (E6) des Zellstoffwechsels (E6), - begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u.a. E. coli) für besondere Fragestellungen genetischer Forschung (E6, E3)
Gentechnik - genetischer Fingerabdruck - PCR, Gelelektrophorese Zeitbedarf: 6 (Praktikum)	Die Schülerinnen und Schüler…· - beschreiben molekulargenetische Werkzeuge und erläutern deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen (UF1). - erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1)
Bioethik - Stammzellen - transgener Organismus - DNA-Chips Zeitbedarf: 12	Die Schülerinnen und Schüler…· - stellen mithilfe geeigneter Medien die Herstellung transgener Lebe- wesen dar und diskutieren ihre Verwendung (K1, B3), recherchieren Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stammzellen und präsentieren diese unter Verwendung geeigneter Darstellungsformen (K2, K3), - stellen naturwissenschaftlich-gesellschaftliche Positionen zum thera- peutischen Einsatz von Stammzellen dar und bewerten Interessen sowie Folgen ethisch (B3, B4), - geben die Bedeutung von DNA-Chips an und Hochdurchsatz- Sequenzierung an und beurteilen Chancen und Risiken (B1, B3) - beschreiben aktuelle Entwicklungen in der Biotechnologie bis hin zum Aufbau von synthetischen Organismen in ihren Konsequenzen für un- terschiedliche Einsatzziele und bewerten sie (B3, B4)

Inhaltsfeld Genetik Grundkurs	Jahrgangsstufe Q1 – 2. Halbjahr
Inhaltliche Schwerpunkte:	Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäumen Proteinbiosynthese Genregulation Gentechnik Bioethik
Vorschläge für mögliche Kontexte	Verschiedene Erbkrankheiten
Basiskonzept System	Merkmal, Gen, Allel, Genwirkkette, DNA, Chromosom, Genom, Rekombination, Stammzelle
Basiskonzept Struktur und Funktion	Proteinbiosynthese, Genetischer Code, Genregulation, Transkriptons, faktor, Mutation, Proto-Onkogen, Tumor-Suppressorgen, DNA-Chip
Basiskonzept Entwicklung	Transgener Organismus, Epigenese, Zelldifferenzierung, Meiose
Inhaltliche Konkretisierung	Konzeptbezogene Kompetenzen
Humangentische Grundlagen - - Chromosomen - Chromosomenanomalien - Meiose - Rekombination - Geschlechtsbestimmung - Stammbaumanalyse Zeitbedarf: 12	Die Schülerinnen und Schüler… - erläutern die Grundprinzipien der Rekombination (Reduktion und Neu- kombination der Chromosomen) bei Meiose und Befruchtung (UF4), - formulieren bei der Stammbaumanalyse Hypothesen zu X- chromoso- malen und autosomalen Vererbungsmodi genetisch bedingter Merkma- le und begründen die Hypothesen mit vorhandenen Daten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4),
Molekulare Grundlagen der Vererbung: - Proteinbiosynthese - Mutationen, Mutagene (Proto- On- kogen, Tumor Supressorgen) - Genregulation bei Prokaryoten - Epigenetik Zeitbedarf: 30	Die Schülerinnen und Schüler…· - vergleichen die molekularen Abläufe in der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten (UF1, UF3), - erklären die Auswirkungen verschiedener Gen-, Chromosom- und Ge- nommutationen auf den Phänotyp (u.a. unter Berücksichtigung von Genwirkketten) (UF1, UF4). - erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und charakterisieren mit dessen Hilfe Genmutationen (UF1, UF2), - erläutern u. entwickeln Modellvorstellungen auf d. Grundlage v. Expe- rimenten zur Aufklärung d. Genregulation bei Prokaryoten (E2, E5, E6). - erklären mithilfe eines Modells die Wechselwirkung v. Proto-Onkoge- nen u. Tumor-Suppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus u. erklären d. Folgen v. Mutationen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4) - erklären einen epigenetischen Mechanismus als Modell zur Regelung des Zellstoffwechsels (E6), - begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u.a. E. coli) für besondere Fragestellungen genetischer Forschung (E6, E3)
Gentechnik - genetischer Fingerabdruck - PCR, Gelelektrophorese Zeitbedarf: 3 (Praktikum)	Die Schülerinnen und Schüler…· - beschreiben molekulargenetische Werkzeuge und erläutern deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen (UF1). - erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1)
Bioethik - Stammzellen - transgener Organismus - DNA-Chips Zeitbedarf: 5	Die Schülerinnen und Schüler…· - stellen mithilfe geeigneter Medien die Herstellung transgener Lebe- wesen dar und diskutieren ihre Verwendung (K1, B3), - recherchieren Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stammzellen und präsentieren diese unter Verwendung geeigneter Darstellungsformen (K2, K3), - stellen naturwissenschaftlich-gesellschaftliche Positionen zum thera- peutischen Einsatz von Stammzellen dar und beurteilen Interessen sowie Folgen ethisch (B3, B4), - geben die Bedeutung von DNA-Chips an und beurteilen Chancen und Risiken (B1, B3)

Inhaltsfeld Ökologie Leistungskurs	Jahrgangsstufe Q2 – 1. Halbjahr
Inhaltliche Schwerpunkte:	Umweltfaktoren und ökologische Potenz, Dynamik von Populationen, Stoffkreislauf und Energiefluss, Mensch und Ökosysteme
Vorschläge für mögliche Kontexte	aquatisches Ökosystem und Landwirtschaft
Basiskonzept System	Ökosystem, Biozönose, Population, Organismus, Symbiose, Parasitismus, Konkurrenz, Kompartiment, Fotosynthese, Stoffkreislauf
Basiskonzept Struktur und Funktion	ölhloroplast, ökologische Nische, ökologische Potenz, Populationsdichte
Basiskonzept Entwicklung	Sukzession, Populationswachstum, Lebenszyklusstrategie

Inhaltliche Konkretisierung

Konzeptbezogene Kompetenzen

Umweltfaktoren undökol. Nische

- abiotische Umweltfaktoren

- Anpassungen bei Tieren und Pflanzen

- Klimaregeln (Allen, Bergmann)

Zeitbedarf: 15

Die Schülerinnen und Schüler…

- zeigen den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von

Bioindikatoren und der Intensität abiotischer Faktoren in einem beliebigen Ökosystem auf (UF3, UF4, E4),

- erläutern die Aussagekraft von biologischen Regeln (u.a. tiergeographische Regeln) und grenzen diese von naturwissenschaftlichen Gesetzen ab (E7, K4)

- planen ausgehend von Hypothesen Experimente zur Überprüfung der ökologischen Potenz nach dem Prinzip der Variablenkontrolle, nehmen kriterienorientiert Beobachtungen und Messungen vor und deuten die Ergebnisse (E2, E3, E4, E5, K4).

Populationsdynamik

- dichteabhängige/ dichteunabhän-

gige Faktoren (K- und r-Strategie)

- Biosysteme (Konkurrenz, Parasitismus, Symbiose, Räuber-Beute)

Zeitbedarf: 12

Die Schülerinnen und Schüler…

- beschreiben die Dynamik von Populationen in Abhängigkeit von dichteabhängigen und dichteunabhängigen Faktoren (UF1).

- untersuchen die Veränderungen von Populationen mit Hilfe von Simulationen auf der Grundlage des Lotka-Volterra-Modells (E6),

- leiten aus Daten zu abiotischen und biotischen Faktoren Zusammenhänge im Hinblick auf zyklische und sukzessive Veränderungen (Abunanz und Dispersion von Arten) sowie K- und r-Lebenszyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, UF4),

- vergleichen das Lotka-Volterra-Modell mit veröffentlichten Daten aus Freilandmessungen und diskutieren die Grenzen des Modells (E6),

- leiten aus Untersuchungsdaten zu intra- und interspezifischen Beziehungen (Parasitismus, Symbiose, Konkurrenz) mögliche Folgen für die jeweiligen Arten ab und präsentieren diese unter Verwendung angemessener Medien (E5, K3, UF1),

- erklären mithilfe des Modells der ökologischen Nische die Koexistenz von Arten (E6, UF1, UF2).

Stoffkreislauf und Energiefluss

Trophieebenen

- Nahrungskette, Nahrungsnetz z.B. See

- Kohlenstoffkreislauf (obligatorisch)

- (Phosphat-Kreislauf/ Stickstoffkreislauf)

Zeitbedarf: 10

Die Schülerinnen und Schüler…·

- stellen energetische und stoffliche Beziehungen verschiedener Organismen unter den Aspekten von Nahrungskette, Nahrungsnetz und Trophieebene formal, sprachlich und fachlich korrekt dar (K1, K3),

- entwickeln aus zeitlich-rhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Fragestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5).

Fotosynthese

-Lokalisierung von Licht- und Dunkelreaktion im Chloroplasten

- Abhängigkeit der Fotosyntheseaktivität von abiotischen Faktoren

Zeitbedarf: 12

Die Schülerinnen und Schüler…·

- erläutern den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Synthesereaktion und ordnen die Reaktionen den unterschiedlichen Kompartimenten des Chloroplasten zu (UF1, UF3),

- analysieren Messdaten zur Abhängigkeit der Fotosyntheseaktivität von unterschiedlichen abiotischen Faktoren (E5).

- leiten aus Forschungsexperimenten zur Aufklärung der Fotosynthese zu Grunde liegende Fragestellungen und Hypothesen ab (E1, E3, UF2, UF4),

- erläutern mithilfe einfacher Schemata das Grundprinzip der Energieumwandlung in den Fotosystemen und den Mechanismus der ATP-Synthese (K3, UF1).

Mensch und Ökosystem

- Neobioten

- Sukzession

- Naturschutz

- Nachhaltigkeit

- Schädlingsbekämpfung (obligatorisch nur im GK)

Zeitbedarf: 10

Die Schülerinnen und Schüler…·

- präsentieren und erklären auf der Grundlage von Untersuchungsdaten die Wirkung von anthropogenen Faktoren auf einen ausgewählten globalen Stoffkreislauf (K1, K3, UF1), (Vergleiche Stoffkreislauf und Energiefluss)

- recherchieren Beispiele für die biologische Invasion von Arten und leiten Folgen für das Ökosystem ab (K2, K4),

- diskutieren Konflikte zwischen der Nutzung natürlicher Ressourcen und dem Naturschutz (B2, B3),

- entwickeln Handlungsoptionen für das eigene Konsumverhalten und schätzen diese unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit ein (B2, B3).

Freilanduntersuchung

- z.B. Untersuchung eines aquatische Ökosystems am Heidhof

Exkursion: 6 Stunden

Die Schülerinnen und Schüler ...

- untersuchen das Vorkommen, die Abundanz und die Dispersion von Lebewesen eines Ökosystems im Freiland (E1, E2, E4).

Inhaltsfeld Ökologie Grundkurs	Jahrgangsstufe Q2 – 1. Halbjahr
Inhaltliche Schwerpunkte:	Umweltfaktoren und ökologische Potenz, Dynamik von Populationen, Stoffkreislauf und Energiefluss, Mensch und Ökosysteme
Vorschläge für mögliche Kontexte	aquatisches Ökosystem und Landwirtschaft
Basiskonzept System	Ökosystem, Biozönose, Population, Organismus, Symbiose, Parasitismus, Konkurrenz, Kompartiment, Fotosynthese, Stoffkreislauf
Basiskonzept Struktur und Funktion	Chloroplast, ökologische Nische, ökologische Potenz, Populationsdichte
Basiskonzept Entwicklung	Sukzession, Populationswachstum, Lebenszyklusstrategie

Inhaltliche Konkretisierung

Konzeptbezogene Kompetenzen

Umweltfaktoren undökol. Nische

- abiotische Umweltfaktoren

- Anpassungen bei Tieren und Pflanzen

- Klimaregeln (Allen, Bergmann)

Zeitbedarf: 8

Die Schülerinnen und Schüler…

- zeigen den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von

Bioindikatoren und der Intensität abiotischer Faktoren in einem beliebigen Ökosystem auf (UF3, UF4, E4),

- erläutern die Aussagekraft von biologischen Regeln (u.a. tiergeographische Regeln) und grenzen diese von naturwissenschaftlichen Gesetzen ab (E7, K4)

Populationsdynamik

- dichteabhängige/ dichteunabhängige Faktoren (K- und r-Strategie) - Biosysteme (Konkurrenz, Parasitismus, Symbiose, Räuber-Beute)

Zeitbedarf: 10

Die Schülerinnen und Schüler…

- beschreiben die Dynamik von Populationen in Abhängigkeit von dichteabhängigen und dichteunabhängigen Faktoren (UF1).

- untersuchen die Veränderungen von Populationen mit Hilfe von Simulationen auf der Grundlage des Lotka-Volterra-Modells (E6),

- erklären mithilfe des Modells der ökologischen Nische die Koexistenz von Arten (E6, UF1, UF2).

Stoffkreislauf und Energiefluss

Trophieebenen

- Nahrungskette, Nahrungsnetz

- Kohlenstoffkreislauf

- (Phosphat-Kreislauf/ Stickstoffkreislauf)

Zeitbedarf: 8

Die Schülerinnen und Schüler…·

- stellen energetische und stoffliche Beziehungen verschiedener Organismen unter den Aspekten von Nahrungskette, Nahrungsnetz und Trophieebene formal, sprachlich und fachlich korrekt dar (K1, K3),

- entwickeln aus zeitlich-rhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Fragestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5).

Fotosynthese

-Lokalisierung von Licht- und Dunkelreaktion im Chloroplasten

- Abhängigkeit der Fotosyntheseaktivität von abiotischen Faktoren

Zeitbedarf: 6

Die Schülerinnen und Schüler…·

- erläutern den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Synthesereaktion und ordnen die Reaktionen den unterschiedlichen Kompartimenten des Chloroplasten zu (UF1, UF3),

- analysieren Messdaten zur Abhängigkeit der Fotosyntheseaktivität von unterschiedlichen abiotischen Faktoren (E5).

Mensch und Ökosystem

- Neobioten

- Sukzession

- Naturschutz

- Nachhaltigkeit

- Schädlingsbekämpfung (obligatorisch nur im GK)

Zeitbedarf: 8

Die Schülerinnen und Schüler…·

- präsentieren und erklären auf der Grundlage von Untersuchungsdaten die Wirkung von anthropogenen Faktoren auf einen ausgewählten globalen Stoffkreislauf (K1, K3, UF1),

- recherchieren Beispiele für die biologische Invasion von Arten und leiten Folgen für das Ökosystem ab (K2, K4),

- diskutieren Konflikte zwischen der Nutzung natürlicher Ressourcen und dem Naturschutz (B2, B3),

- entwickeln Handlungsoptionen für das eigene Konsumverhalten und schätzen diese unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit ein (B2, B3).

Inhaltsfeld Evolution Leistungskurs	Jahrgangsstufe Q2 – 2. Halbjahr
Inhaltliche Schwerpunkte:	Entwicklung der Evolutionstheorie Grundlagen evolutiver Veränderung Art und Artbildung Evolution und Verhalten Evolution des Menschen Stammbäume
Vorschläge für mögliche Kontexte	Primaten, Parasiten
Basiskonzept System	Art, Population, Paarungssystem, Genpool, Gen, Allel, ncDNA, mtDNA, Biodiversität
Basiskonzept Struktur und Funktion	Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift, Isolation, Investment, Homologie
Basiskonzept Entwicklung	Fitness, Divergenz, Konvergenz, Coevolution, Adaptive Radiation, Artbildung, Phylogenese

Inhaltliche Konkretisierung	Konzept- und prozessbezogene Kompetenzen
Grundlagen evolutiver Veränderung, Evolutionstheorie Zeitbedarf: 11	Die Schülerinnen und Schüler… - stellen Erklärungsmodelle für die Evolution in ihrer historischen Entwicklung und die damit verbundenen Veränderungen des Weltbildes dar (E7) - stellen die synthetische Evolutionstheorie zusammenfassend dar (UF2, UF4) - erläutern den Einfluss der Evolutionsfaktoren (Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift) auf den Genpool einer Population (UF4, UF1) - bestimmen und modellieren mithilfe des Hardy-Weinberg-Gesetzes die Allelfrequenzen in Populationen und geben Bedingungen für die Gültigkeit des Gesetzes an (E6) - erklären mithilfe molekulargenetischer Modellvorstellungen zur Evolution der Genome die genetische Vielfalt der Lebewesen (K4, E6) - grenzen die Synthetische Theorie der Evolution gegen über nicht naturwissenschaftlichen Positionen zur Entstehung von Artenvielfalt ab und nehmen zu diesen begründet Stellung (B2, K4)
Art und Artbildung : Zeitbedarf: 10	Die Schülerinnen und Schüler…· - stellen den Vorgang der adaptiven Radiation unter dem Aspekt der Angepasstheit dar (UF2, UF4) - erklären Modellvorstellungen zu Artbildungsprozessen (u.a. allopatrische und sympatrische Artbildung) an Beispielen (E6, UF1) - deuten Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Merkmalen von Organismen zum Beleg konvergenter und divergenter Entwicklungen (E5, UF3) - beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Vielfalt der Ökosysteme) (UF4, UF1, UF2, UF3). - wählen angemessene Medien zur Darstellung von Beispielen zur Coevolution aus Zoologie und Botanik aus und präsentieren die Beispiele (K3, UF2)
Evolutionshinweise Zeitbedarf: 14	Die Schülerinnen und Schüler…· - beschreiben und erläutern molekulare Verfahren zur Analyse von phylogenetischen Verwandtschaften zwischen Lebewesen (UF1, UF2) - beschreiben die Einordnung von Lebewesen mithilfe der Systematik und der binären Nomenklatur (UF1, UF4) - belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organismen (u.a. mithilfe von Auszügen aus Gendatenbanken) (E2, E5) - analysieren molekulargenetische Daten und deuten sie mit Daten aus klassischen Datierungsmethoden im Hinblick auf die Verbreitung von Allelen und Verwandtschaftsbeziehungen von Lebewesen (E5, E6) - entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4) - erstellen und analysieren Stammbäume anhand von Daten zur Ermittlung von Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5) - stellen Belege für die Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biologie (u.a. Molekularbiologie) adressatengerecht dar (K1, K3)
Evolution der Primaten Zeitbedarf: 6	Die Schülerinnen und Schüler…· - ordnen den modernen Menschen kriteriengeleitet den Primaten zu (UF3) - diskutieren wissenschaftliche Befunde (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hypothesen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7) - bewerten die Problematik des Rasse-Begriffs beim Menschen aus historischer und gesellschaftlicher Sicht und nehmen zum Missbrauch dieses Begriffs aus fachlicher Perspektive Stellung (B1, B3, K4)
Verhalten, Fitness und Angepasstheit Zeitbedarf: 4	Die Schülerinnen und Schüler… - erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Prozess der Evolution unter dem Aspekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4) - analysieren anhand von Daten die evolutionäre Entwicklung von Sozialstrukturen (Paarungssysteme, Habitatwahl) unter dem Aspekt der Fitnessmaximierung (E5, UF2, UF4, K4)

Inhaltsfeld Evolution Grundkurs	Jahrgangsstufe Q2 – 2. Halbjahr
Inhaltliche Schwerpunkte:	Grundlagen evolutiver Veränderung Art und Artbildung Evolution und Verhalten Evolution des Menschen Stammbäume
Vorschläge für mögliche Kontexte	Primaten, Parasiten
Basiskonzept System	Art, Population, Paarungssystem, Genpool, Gen, Allel, ncDNA, mtDNA
Basiskonzept Struktur und Funktion	Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift, Isolation, Investment, Homologie
Basiskonzept Entwicklung	Fitness, Divergenz, Konvergenz, Coevolution, Adaptive Radiation, Artbildung, Phylogenese

Inhaltliche Konkretisierung	Konzept- und prozessbezogene Kompetenzen
Grundlagen evolutiver Veränderung und Evolutionstheorie Zeitbedarf: 8	Die Schülerinnen und Schüler… - stellen die synthetische Evolutionstheorie zusammenfassend dar (UF2, UF4) - erläutern den Einfluss der Evolutionsfaktoren (Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift) auf den Genpool einer Population (UF4, UF1)
Art und Artbildung : Zeitbedarf: 8	Die Schülerinnen und Schüler…· - stellen den Vorgang der adaptiven Radiation unter dem Aspekt der Angepasstheit dar (UF2, UF4) - erklären Modellvorstellungen zu Artbildungsprozessen (u.a. allopatrische und sympatrische Artbildung) an Beispielen (E6, UF1) - deuten Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Merkmalen von Organismen zum Beleg konvergenter und divergenter Entwicklungen (E5, UF3)
Evolutionshinweise Zeitbedarf: 8	Die Schülerinnen und Schüler…· - beschreiben die Einordnung von Lebewesen mithilfe der Systematik und der binären Nomenklatur (UF1, UF4) - belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organismen (u.a. mithilfe von Auszügen aus Gendatenbanken) (E2, E5) - analysieren molekulargenetische Daten und deuten sie mit Daten aus klassischen Datierungsmethoden im Hinblick auf die Verbreitung von Allelen und Verwandtschaftsbeziehungen von Lebewesen (E5, E6) - entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4) - erstellen und analysieren Stammbäume anhand von Daten zur Ermittlung von Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5) - stellen Belege für die Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biologie (u.a. Molekularbiologie) adressatengerecht dar (K1, K3)
Evolution der Primaten Zeitbedarf: 4	Die Schülerinnen und Schüler…· - ordnen den modernen Menschen kriteriengeleitet den Primaten zu (UF3) - diskutieren wissenschaftliche Befunde (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hypothesen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7) - bewerten die Problematik des Rasse-Begriffs beim Menschen aus historischer und gesellschaftlicher Sicht und nehmen zum Missbrauch dieses Begriffs aus fachlicher Perspektive Stellung (B1, B3, K4)
Verhalten, Fitness und Angepasstheit Zeitbedarf: 2	Die Schülerinnen und Schüler… - erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Prozess der Evolution unter dem Aspekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4) - analysieren anhand von Daten die evolutionäre Entwicklung von Sozialstrukturen (Paarungssysteme, Habitatwahl) unter dem Aspekt der Fitnessmaximierung (E5, UF2, UF4, K4)

Chemie – Jahrgang 8

Chemie Jg. 8 - UE 1: Metalle und Metallgewinnung		Dauer: 15 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen/Inhalt Vom Erz zum Stahl / Metallgewinnung und Recycling wichtige Gebrauchsmetalle und Legierungen unterscheiden den Weg vom Erz zum Roheisen und Stahl erläutern eine Reduktion als Reaktion mit Sauerstoffabgabe beschreiben unterschiedliche Reaktivität von Cu, Fe, Mg, Al, mit Sauerstoff in einer Reaktivitätsreihe darstellen Reduktion von CuO mit Fe Reduktion von Eisenoxid mit Kohlenstoff als Redoxreaktion beschreiben Redoxreaktion von edlen und unedlen Metallen unterscheiden Redoxreaktionen als Wort- und Formelgleichung darstellen Gebrauchsmetalle, Spezialstähle und Legierungen in Hinblick auf ihre Einsatzmöglichkeiten unterscheiden. Messingüberzug über Kupfergeld Rost im Alltag als Oxidationsreaktion beschreiben Einflussfaktoren, die das Rosten beeinflussen nennen Maßnahmen, die das Rosten verhindern, darstellen	Unterrichtsmethoden Experimente in arbeitsgleicher /arbeitsteiliger Gruppenarbeit Auswertung von Filmen Experimente in arbeitsgleicher Gruppenarbeit Referate
methodische Fähigkeiten Experimente zur Redoxreaktion planen technische Beschreibung in technische Zeichnung einordnen Quellenarbeit (Nutzung und Gewinnung von Metallen und Legierungen) Experimente protokollieren	Verknüpfung mit anderen Fächern
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit Bedeutung des Metallrecyclings reflektieren, eigenes Konsumverhalten beurteilen	Spiralcurriculum
personale-soziale Fähigkeiten	Bezug zum Leitbild

Chemie Jg. 8 - UE 2: Luft und Wasser		Dauer: 15 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen/Inhalt Wasser als Oxid Wasser als Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff darstellen Nachweis der Zersetzungsprodukte(Knallgasprobe, Glimmspanprobe) durchführen Synthese und Analyse von Wasser beschreiben physikalische und chemische Eigenschaften des Wassers (Anomalie, Lösungsverhalten, Oberflächenspannung, …) beschreiben Luft und ihre Bestandteile prozentuale Zusammensetzung der Luft darstellen Entstehung von Luftschadstoffen und deren Wirkung erläutern Treibhauseffekt Treibhausgase benennen und die Entstehung des Treibhauseffekts erklären	Unterrichtsmethoden Schülerexperimente in arbeitsgleicher / arbeitsteiliger Gruppenarbeit Rollenspiel / strukturierte Kontroverse
methodische Fähigkeiten Experimente protokollieren Werte zu Luftschadstoffen aus Tabellen herauslesen und in Diagrammen dokumentieren aktuelle Umweltdaten im Internet recherchieren	Verknüpfung mit anderen Fächern
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit Gefährdungen von Luft und Wasser durch Schadstoffe anhand von Grenzwerten beurteilen und Handlungsbedarf ableiten gesellschaftliche Bedeutung von Trinkwasser	Spiralcurriculum WP1NW-8: Oberflächenspannung beim Wasserläufer CH12:: z.B. Enzyme in Waschmitteln CH 12 : Katalysatoren
personale-soziale Fähigkeiten	Bezug zum Leitbild

Chemie Jg. 8 - UE 3: Elemente und ihre Ordnung		Dauer: 6 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen/Inhalt Elementfamilien ähnliche, aber abgestufte Eigenschaften der Alkalimetalle und Halogene beschreiben Reaktionsweise von Alkalimetallen mit Wasser als Wort- und Formelgleichung darstetllen systematischen Aufbau des PSE (Hauptgruppen und Perioden) erläutern Atomaufbau (differenziertes Kern-Hülle-Modell) Zusammenhang zwischen dem Atombau und dem PSE erläutern Salzbildungsreaktion zwischen Metall und Nichtmetall incl. energetischer Veränderungen beschreiben das Modell der Ionenbindung und damit die besonderen Eigenschaften der Salze erläutern	Unterrichtsmethoden Demo-experimente / Filmanalysen PSE-Memory, PSE-Bingo
methodische Fähigkeiten zielgerichtet aus dem PSE Informationen zum Atombau entnehmen	Verknüpfung mit anderen Fächern
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit	Spiralcurriculum
personale-soziale Fähigkeiten	Bezug zum Leitbild

Chemie – Jahrgang 9

Chemie Jg. 9 - UE 1: Säuren und Laugen im Alltag

Dauer: 20 Wochen

N-Kurs: 10 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

Die SS können:

Eigenschaften von sauren und alkalischen Lösungen benennen und dabei Wasserstoff- Ionen und Hydroxid-Ionen als Charakteristikum wiedergeben,
Werte der pH-Skala zuordnen
Neutralisationen erklären (E3, E4, E5, E6, E8), z.B. Ammoniakspringbrunnen
Neutralisationsgleichungen aufstellen (E8, UF3), Protonenaustausch erklären, Donator-Akzeptor-Prinzip wiedergeben
Eigenschaften von Salzen benennen (z.B.Natriumchlorid)
Salzbildung als Ionenbindung und Hydration beispielhaft beschreiben polare und unpolare Elektronenpaarbindung (UF1, UF2)
H2O-Molekül (räumlicher Bau und HBrückenbindung) beschreiben können

E-Kurs: Stoffmengenkonzentration erklären

(UF1)

Unterrichtsmethoden

Lernen an Stationen, arbeitsteilige / arbeitsgleiche Gruppenarbeit Präsentation der Gruppenergebnisse
Tandembögen
Lernen an Stationen
Vortrag, z.B. als Referat

methodische Fähigkeiten

Säuren und Basen mit Indikatoren nachweisen, pH-Wert bestimmen
Chemische Abläufe (z.B. Neutralisation) strukturiert darstellen und erläutern(K1)

Neutralisationsgleichungen aufstellen
Titration mit vorgegebenen Lösungen
durchführen

E-Kurs: Konzentrationsbestimmung mit Hilfe einer Titration

Verknüpfung mit anderen Fächern

Phy: Leitfähigkeitsmessung in Abhängigkeit vom Salzgehalt
Bio Jg. 11: Konzentration von Salzlösungen mit Osmose verknüpfen

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

Risiken und Nutzen im Umgang mit Säuren und Laugen einschätzen (UF4, B1, B2, B3)

Spiralcurriculum

Stoffeigenschaften (NW Jg. 6)
Brønsted-Begriff (Sek. II)

personale-soziale Fähigkeiten

Bezug zum Leitbild

eigenverantwortliches Arbeiten

Chemie Jg. 9 - UE 2: Batterien, Akkus, Brennstoffzellen

Dauer: 16 Wochen

N-Kurs: 8 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

Redoxreaktionen als Elektronenübergänge und Energieumwandlungsprozesse beschreiben und mit dem Donator-Akzeptor- Prinzip deuten
Bedeutung der Anordnung der Spannungsreihe der Metalle und ihre praktische Anwendung wiedergeben
Elektrolyse (E4, E5, E6,E8) durchführen, z.B. Natriumchloridelektrolyse,
Redoxreaktionen bei der Kupfersulfatelektrolyse oder Wasserzersetzung nach Hoffmann erläutern
Aufbau und Funktion der Taschenlampenbatterie erläutern
Aufbau und Funktionsprinzip weiterer Batterietypen / Akkus in vereinfachter Weise beschreiben
Aufbau der Brennstoffzelle beschreiben und in ihrer Wirkungsweise erläutern

Unterrichtsmethoden

Lernen an Stationen, arbeitsteilige / arbeitsgleiche
Gruppenarbeit (Experimente) Experimenta-10+ - A3
Recherche / Kurzvorträge
Arbeitsteilige Gruppenarbeit oder Experten-befragung

methodische Fähigkeiten

Informationen in arbeitsteiliger
Gruppenarbeit beschaffen, ordnen, zusammenfassen, auswerten, präsentieren

Verknüpfung mit anderen Fächern

Ph Jg.8: Anknüpfung an E-Lehre, elektrische Leiter

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

Vor- und Nachteile verschiedener Energiewandler / -speicher bewerten

Spiralcurriculum

Stoffeigenschaften (NW Jg. 6)
Chemische Potentiale (Ch Jg. 12)

personale-soziale Fähigkeiten

Erklären und Erläutern von Abläufen und Reaktionsgleichungen (z.B. Neutralisation, …)

Bezug zum Leitbild

Eigenverantwortliches Arbeiten

Chemie – Jahrgang 10

Chemie Jg. 10 - UE 1: Stoffe als Energieträger

Dauer: 20 Wochen

N-Kurs: 10 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß..., Ich kann...)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

Die Entstehung und Zusammensetzung von

Kohle / Erdgas / Erdöl beschreiben

Alkane in einer homologen Reihe anordnen und deren Strukturformeln in Modellen darstellen und zeichnen

E-Kurs: das Phänomen der Isomerie von Alkanen beschreiben und die Nomenklatur-Regeln anwenden können

Gewinnung und Verwendung regenerativer Energieträger (Biodiesel, Alkohol) beschreiben
Verfahren der fraktionierten Destillation von

Erdöl erklären (Abhängigkeit der Siede- und

Schmelztemperatur von der Kettenlänge)

Verbrennung von Alkanen in Wort- und

Symbolgleichung sowie Energiebilanzen darstellen

Bedeutung von Katalysatoren im Benzinmotor

erläutern

Vorgänge bei der alkoholischen Gärung beschreiben
die Eigenschaften der Hydroxylgruppe als funktionelle Gruppe beschreiben

E-Kurs: Stoff-/Strukturzusammenhänge von Alkanen und Alkanolen erklären (polare /unpolare Elektronenpaarbindung)

die Molekülstruktur von Alkanen und Alkanolen mit Hilfe der Elektronenpaarbindung erklären

Begriffe "hydrophil" und "lipophil" anhand

von Skizzen / Strukturmodellen /

Experimenten erläutern

Unterrichtsmethoden

z.B. Lernen an Stationen, arbeitsteilige / arbeitsgleiche Gruppenarbeit

methodische Fähigkeiten

aus natürlichen Rohstoffen durch alkoholische Gärung Alkohol herstellen

Verknüpfung mit anderen Fächern

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

Vor- und Nachteile der Nutzung fossiler und

regenerativer Energierohstoffe unter ökologischen, ökonomischen und ethischen Aspekten abwägen

aktuelle Informationen zum Treibhauseffekt

zusammenfassen, auswerten und bewerten

Sicherheitsdatenblätter zum Umgang mit

Gefahrstoffen auswerten und bewerten

Spiralcurriculum

Ch, EF: Vom Alkohol zum Aromastoff

personale-soziale Fähigkeiten

Bezug zum Leitbild

Chemie Jg. 10 - UE 2: Produkte der Chemie: Düfte, Aromen / Kunststoffe		Dauer: 16 Wochen N-Kurs: 8 Wochen
Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß..., Ich kann...)	Planungsebene
Wissen/Inhalt ausgewählte Aroma- und Duftstoffe als Ester einordnen Zusatzstoffe in Lebensmitteln klassifizieren und ihre Funktion und Bedeutung erklären Beispiele für Anwendungen von Nanoteilchen und neuen Werkstoffen angeben Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere aufgrund ihres Temperaturverhaltens klassifizieren und dieses anhand eines einfachen Modells erklären an Modellen die Bildung von Makromolekülen aus Monomeren erklären. E-Kurs: Verknüpfung zweier Moleküle unter Wasserabspaltung als Kondensationsreaktion und den umgekehrten Vorgang der Esterspaltung als Hydrolyse einordnen. E-Kurs: Bedeutung von Katalysatoren am Beispiel der Esterbildung beschreiben	Unterrichtsmethoden arbeitsgleiche und arbeitsteilige Gruppenarbeit (Schülerexperimente, Arbeit mit Molekülmodellen, …)
methodische Fähigkeiten Herstellung ausgewählter Esther aus Alkoholen und Säuren E-Kurs: Strukturformeln verschiedener organischer Verbindungen zeichnen und präsentieren	Verknüpfung mit anderen Fächern
Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit Chancen und Risiken der Nutzung chemische Produkte kriteriengeleitet bewerten	Spiralcurriculum
personale-soziale Fähigkeiten	Bezug zum Leitbild

Interner Lehrplan Chemie der Sekundarstufe II in Anlehnung an neuen Kernlehrplan Chemie Sekundarstufe II der Martin-Luther-King-Gesamtschule/Willy-Brandt-Gesamtschule

Inhalt

Inhalte der Qualifikationsphase
Konkretisierte Unterrichtsvorhaben von EF, Q1 und Q2
Zusammenarbeit mit anderen Fächern/Exkursionen
Literatur (Grundlage für die Unterrichtsvorhaben/Lehr- und Lernmaterial)

Übersicht über die fachlichen Inhalte der Qualifikationsphase für den Grundkurs und den Leistungskurs. Die zusätzlichen Inhalte sind für den LK in Klammern gesetzt.

Säuren und Basen/Laugen:

Das Brönsted-Konzept erläutern, Veränderung des Säure-Base-Begriffs, Donator-Akzeptor-Prinzip
Ks- und pKs-Werte: Protolysen als Gleichgewichtsreaktionen (Kb-und pKb-Werte)
pH-Wert-Berechnungen: wässrige Lösungen starker Säuren und starker Basen, wässrige Lösungen schwacher einprotoniger Säuren mithilfe des MWG (pH-Wert-Berechnungen auch schwacher Basen)
Säure-Base-Titration mit Endpunktbestimmung über einen Indikator (pH-Metrische Titration: Äquivalenzpunkt, Halbäquivalenzpunkt, Titrationskurven, Auswahl eines geeigneten Indikator
Leitfähigkeitstitration: Phänomen der elektrisschen Leitfähigkeit in wässrigen Lösungen, Verfahren einer Leitfähigkeitstitration zur Konzentrationsbestimmung, graphische Darstellung der Ergebnisse (Leitfähigkeiten von sauren, alkalischen und Salzlösungen gleicher Konzentrationen
Fehlerquellenbetrachtung (Vergleich der unterschiedlichen Titrationsmethoden)

Elektrochemie:

- Redoxreaktionen: Donator-Akzeptor-Konzept, Oxidation, und Reduktion als Teilreaktionen

- Galvanische Zellen: Aufbau, Daniell-Element, Standard-Wasserstoff-Halbzelle, Zellspannungen als Potentialdifferenzen berechnen, Metall/Metall-Ion-Halbzellen, Umwandlung chemischer in elektrischer Energie (Galvansiche Zellen: Nichtmetall-Halbzellen, galvanische Zellen aus vorgegebenen Materialien entwickeln, Nernstgleichung zurBerechnung der Spannung und Konzentration)

- elektrochemische Spannungquellen aus Alltag und Technik: Batterie, Akkumulator, Brenstoffzelle – Zuordnung der Pole, elektrochemsiche Redoxreaktionen, Trennung der Halbzellen (Aufbau Und Funktionsweise einer Brennstoffzelle)

- Elektrolyse: Vorgänge, Umkehr der Reaktionen einse galvanischen Elements, Zersetzungspannung unter Berücksichtigung des Phänomens der Überspannung

- Faraday-Gesetze: Stoff- und Energieumsätze erläutern und berechnen (aus experimentellen Daten auf die Faraday-Gesetze schließen)

- Korrosion: elektrochemische Korrosionsvorgänge (Maßnahmen zum Korrosinsschutz, Möglichkeiten der elektrochemischen Energiespeicherung als Voraussetzung für die zukünftige Energieversorgung diskutieren)

Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe

Stoffklassen: Alkanole, Alkanale, Alkanone, Alkansäuren, Ester (auch Ether, Amine, Amide) mit Eigenschaften und chemischen Reaktionen, funktionelle Gruppen, Eigenschaften vorhersagen, zweischenmolekulare Wechselwirkungen: Van-der-Waals-Kräfte,, Dipol-Dipol-Kräfte, Wassserstoffbrücken
Reaktionstypen: Substitution, Addition, Eliminierung,, Kondensation
Reaktionsmechanismen: elektrophile Addition, Reaktionsverhalten abschätzen induktive Effekte, sterische Effekte, Reaktionsfolgen zur Herstellung maßgeschneiderter Produkte darstellen (nucleophile Substitution, Reaktionsabläufe unter den Gesichtspunkten Produktausbeute und Reaktionsführung, mesomere Effekte)
Makromoleküle: Aufbau aus Monomerbausteinen, Polymerisate und Polykondensat unterscheiden, radikalische Polymerisation, Kettenlänge und Vernetzungsgrad von Polymeren, Thermoplasten, Elastomere, Duroplaste unterscheiden
Benzol: aromatische Systeme, Struktur und Bindungsverhältnisse und Grenzen der Modellvorstellung, elektrophile Erstsubstitution, die elektrophile Substitution als Beleg für das aromatische System, (Erst- und Zweitsubstitution, dirigierende Effekte, mesomere Grenzstrukturen)
Farbstoffe: Farbigkeit von vorgegebenen Stoffen (Azofarbstoffe…..) durch Lichtabsorption erklären, Absorptionsspektren, Zusammnehnag zwischen Farbigkeit und Molekülstrutur (konjugiertes Pi-Elektronen-System, mesomere Grenzstrukturen, Delokalisation von Elektronen, Donator-Akzeptor-Gruppen/auxochrom vs. Antiauxochrom)-LK: Synthese von Azofarbstoffen, Azokupplung als elektrophile Substitution, Triphenylmethanfarbstoffe, Lambert-Beer-Gesetz, aus Extinktionswerten Farbstoffkonzentrationen in Lösungen berechnen)

Unterrichtsvorhaben

2a. Unterrichtsvorhaben Einführungsphase (Nicht nur Graphit und Diamant/ Methoden der Kalkentfernung/Kohlenstoffdioxid und das Klima/Vom Alkohol (Ethanol) zum Aromastoff)

Unterrichtsvorhaben I:

Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kohlenstoffs

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen

Inhaltliche Schwerpunkte: Nanochemie

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

UF 4 Vernetzung
E6 Modelle
E7 Arbeits- und Denkweisen
K3 Präsentation

Basiskonzept: Struktur-Eigenschaft

Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Kompetenzerwartungen der Schüler

Lehrmittel/Materialien/Methoden

Verb. Absprachen

Graphit, Diamant und mehr

- Modifikation

- Elektronenpaarbindung

- Strukturformeln

Nutzen bekannte Atom- und Bindungsmodelle zur Beschreibung organischer Moleküle und Kohlenstoffmodifikationen (E6).

Stellen anhand von Strukturformeln Vermutungen zu Eigenschaften ausgewählter Stoffe auf und schlagen geeignete Experimente vor (E3).

Erläutern Grenzen der ihnen bekannten Bindungsmodelle (E7).

Beschreiben die Strukturen von Diamant und Graphit und vergleichen diese mit neuen Materialien aus Kohlenstoff (u.a. Fullerene) (UF4).

Atombau, Bindungslehre, Kohlenstoffatom, Periodensystem

Gruppenarbeit zu Graphit, Diamant u. Fullerene

Kenntnisse der Bindungslehre angleichen

Bindungsmodelle für Graphit und Fullerene

Nanomaterialien

- Nanotechnologie

- Neue Materialien

- Anwendungen

- Risiken

- recherchieren angeleitet und unter vorgegebenen Fragestellungen Eigenschaften und Verwendungen ausgewählter Stoffe und präsentieren die Rechercheergebnisse (K2, K3)

- stellen neue Materialien aus Kohlenstoff vor und beschreiben deren Eigenschaften (K3).

- Bewerten an einem Beispiel Chancen und Risiken der Nanotechnologie

Recherche zu neuen Materialien aus Kohlenstoff und Problemen der Nanotechnologie (Kohlestoffnanotubes in Verbundmaterialien zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit in Kunststoffen), Aufbau, Herstellung, Verwendung, Risiken, Besonderheiten

Schülerversuche/Informationsserie Wunderwelt

Präsentation

Rechercheaufträge

SuS präsentieren ihre Ergebnisse

EF – Unterrichtsvorhaben II

Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen

Inhaltliche Schwerpunkte:

Reaktionsgeschwindigkeit

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

UF1 – Wiedergabe
UF3 – Systematisierung
E3 – Hypothesen
E5 – Auswertung
K1 – Dokumentation

Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht/Energie

Sequenzierung inhaltl. Aspekte

Kompetenzerwartungen

Lehrm., Mat., Meth.

Absprachen/

Anmerkungen

Kalkentfernung

- Reaktion von Kalk mit Säuren

- Beobachtungen eines Reaktionsverlaaufs

- Reaktionsgeschwindigkeit berechnen

- planen quantitativer Versuche(u.a. zur Untersuchung des zeitlichen Ablaufs einer chemischen Reaktion), führen diese zielgerichtet durch und dokumentieren die Ergebnisse (E2,E4).

- Stellen für Reaktionen zur Untersuchung der Reaktionsgeschwindigkeit den Stoffumsatz in Abhängigkeit von der Zeit tabellarisch und graphisch dar (K1).

- Erläutern den Ablauf einer chemischen Reaktion unter dem Aspekt der Geschwindigkeit und definieren die Reaktionsgeschwindigkeit als Differenzen quotienten c/t (UF1).

Brainstorming: Kalkentfernung im Haushalt

Versuch: Entfernung von Kalk mit Säuren, Ideen zur Untersuchung des zeitlichen Verlaufs/Planung/Durchführung/Auswertung eines Versuches (z.B.: Auffangen eines Gases)

Aufgabe: Ermittlung von Reaktionsgeschwindigkeiten an einem Beispiel

Wdh. Stoffmenge, Säure-Base-Reaktionen

S. berechnen die Reaktionsgeschwindigkeiten für vers. Zeitintervalle im Verlauf der Reaktion

Einfluss der Raektionsgeschwindigkeiten

- Einflussmöglichkeiten

- Konzentration, Temperatur, Zerteilungsgrad

- Kollisionshypothese

- RGT-Regel

- formulieren Hypothesen zum Einfluss vers. Faktoren auf die Reaktionsgeschwindigkeit und entwickeln Versuche der Überprüfiung

- interpretieren den zeitl. Ablauf chemischer Reaktionenin Abhängigkeit von Oberfläche, Konzentration und Temp. (E5).

- erklärenden Ablauf chemsicher Reaktionenauf der Basiseinfacher Modelle auf molekularer Ebene (Stoßtheorie) (E6).

Beschreiben und beurteilen Chancen und Grenzen der Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit und des chemischen Gleichgewichts (B1).

Schülerexp.: Abh. Der Reaktionsgeschwindigkeit von der Konz., dem Zerteilungsgrad und der Temperatur

Gr.-Arbeit: Stoßtheorie, Deutung der Einflussmögl. /Einfaches Geschwindigkeitsgesetz, Vorhersagen/RGT-Regel, Ungenauigkeit der Vorhersagen

Einfluss der Katalysatoren

- Aktivierungsenergie

- Katalyse

- Autokatalyse

- Vergiftung von Kat.

- Homogene u. heterogene Katalyse

- interpretieren ein einfaches Energie-Reaktionsverlauf-Diagramm (E5, K3).

- Beschreiben und erläutern den Einfluss eines Katalysators auf die Reaktionsgeschwindigkeit mithilfe vorgegebener graphischer Darstellungen (UF1, UF3).

Wdh.: Energie bei chemischen Reaktionen

SuS-Exp.: Kat./Zersetzung von Wasserstoffperoxid mithilfe MnO2,…..

Film: Katalyse

EF – Unterrichtsvorhaben III

Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – die Bedeutung für die Ozeane

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen

Inhaltliche Schwerpunkte:

Stoffkreislauf in der Natur
Gleichgewichtsreaktionen

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

E1 Probleme und Fragestellungen
E4 Untersuchungen und Exp.
K4 Argumentation
B3 Werte und Normen
B4 Mögl. Und Grenzen

Basiskonzepte Struktur-Eigenschaft/Chemisches GG

Sequenzierung. inhaltl. Aspekte

Kompetenz-

erwartungen

Lehrm., Mat., Meth.

Absprachen/

Anmerkungen

Kohlenstoffdioxid

- Eigenschaften

- Treibhauseffekt

- Anthroppgne Emissionen

- Reaktionsgleichungen

- Umgang mit Größengeleichungen

- unterscheiden zwischen dem natürlichen und dem antropogen erzeugten Treibhauseffekt und beschreiben ausgewählter Ursachen und ihrer Folgen (E1)

Abfrage des Vorwissens zum Thema Kohlenstoffdioxid

Informationen Eigenschaften/Treibhauseffekt

Berechnungen zur Bildung von CO2 aus Kohle und Treibstoffen (Alkane)

- Aufstellen von Reaktionsgleichungen

- Berechnung des gebildeten CO2

- Vergleich mit rechtlichen Vorgaben

- Weltweite Co2-Emissionen

Information Aufnahme von CO2 u.a. durch die Ozeane

Anknüpfung an die Vorkenntnisse aus der Sek. I

Wiederholung:

Stoffmenge (n), Masse (m) und molare Masse (M)

Löslichkeit von CO2 in Wasser

- qualitativ

- Bildung einer sauren Lösung

- Quantitativ

- Unvollständigkeit der Reaktion

- Umkehrbarkeit

-Führen qualitativer Versuche unter vorgegebener Fragestellung durch und protokollieren die Beobachtung (E2, E4)

- dokumentieren in angemessener Fachsprache (K1)

- nutzen angeleitet und selbständig chemiespezifische Tabellen und Nachschlagewerke zur Planung und Auswertung von Experimenten und zur Ermittlung von Stoffeigenschaften (K2)

Schülerexperiment:

Löslichkeit von CO2 (qualitativ)

Aufstellen von Reaktionsgleichungen

Information:

Löslichkeit von CO2 (quantitativ)

- Löslichkeit von CO2 in g/L

- Berechnung von der zu erwartenden Oxoniumionenkonzentration

- Nutzung einer Tabelle zum erwarteten ph-Wert

- Vergleich mit dem tatsächlichen ph-Wert

Ergebnis:

Unvollständigkeit der Reaktion

Wiederholung der Stoffmengenkonzentration c

Vorgabe einer Tabelle zum Zusammenhang von pH-Wert und Oxoniumkonzentration

Chemisches Gleichgewicht qualitativ und quantitativ

- Definition

- Beschreibung auf Teilchenebene

- Modellvorstellung

- Hin- und Rückreaktion

- Prinzip von Le Chatelier

- Massenwirkungsgesetz

-erläutern die Merkmale eines chemischen Gleichgewichtszustands an ausgewählten Beispielen (UF1)

- beschreiben und erläutern das chemische Gleichgewicht mit Hilfe von Modellen (E6)

- formulieren für ausgewählte Gleichgewichtsreaktionen "Das Massenwirkungsgesetz" (UF3)

- interpretieren Gleichgewichtskonstanten in Bezug auf die Gleichgewichtslage (UF4)

-dokumentieren Experimente in angemessener Fachsprache (K1)

- beschreiben und beurteilen Möglichkeiten und Grenzen der Beeinflunssung der Reaktionsgeschwindigkeit und des chem. Gleichgewichts (B1)

Definition:

Chem. Gleichgewicht als allg. Prinzip vieler chem. Reaktionen

Umkehrbare Reaktion auf Teilchenebene, Modellexperiment zur Veranschaulichung, z.B. Stech-Heber-Versuch

Von der Reaktionsgeschwindigkeit zum Gleichgewicht

Einführung des Massenwirkungsgesetzes

Ozean und Gleichgewichte

- Aufnahme CO2

- Einfluß der Bedingungen der Ozeane auf die Löslichkeit von CO2

- Kreisläufe

-formulieren Hypothesen zur Beinflussung natürlicher Stoffkreisläufe (Kohlenstoffdioxid-Karbonat-Kreislauf, E3)

-erläutern an ausgewählten Reaktionen die Beeinflussung der Gleichgewichtslage durch eine Konzentrationsänderung, Temperaturänderung und Druckänderung (UF3)

-formulieren Fragestellungen zum Problem des Verbleibs und des Einflusses antropogen erzeugten Kohlenstoffdioxids (u.a. im Meer) unter Einbezug von Gleichgewichten (E1)

- veranschaulichen chemische Reaktionen zum Kohlenstoffdioxid-Karbonat-Kreislaufs graphisch (K3)

Wiederholung:

Co2-Aufnahme in den Meeren

Erarbeitung:

Wo verbleibt das CO2 in Ozeanen?

Graphische Darstellung des Kohlenstoffdioxidkreislaufs

- Tropfsteinhöhlen

- Kalkkreislauf

- Korallen

Klimawandel

-Information in den Medien

- Möglichkeiten zur Lösung des CO2-Problemsq

- recherchieren Informationen aus unterschiedlichen Quellen

-strukturieren und hinterfragen die Aussagen der Informationen (K2, K4)

- beschreiben die Vorläufigkeit der Aussagen von Prognosen zum Klimawandel (E7)

- beschreiben und bewerten die gesellschaftliche Relevanz prognostizierter Folgen des antropegenen Treibhauseffektes (E§)

- zeigen Möglichkeiten und Chancen der Verminderung des Kohlenstoffdioxidausstoßes und der Speicherung der Kohlenstoffdioxids auf und beziehen politische und gesellschaftliche Argumente in ihre Bewertung mit ein (B3, B4)

Recherche

-aktuelle Entwicklungen

- Versauerung der Meere

- Einfluß auf den Golfstrom

Podiumsdiskussion

-Prognosen

- Vorschläge zur Reduzierung von Emissionen

- Verwendung von CO2

lllllllllgkgbvjmgfjjgjejgtkr

EF: - Unterrichtsvorhaben IV

Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindung und Gleichgewichtsreaktion

Inhaltliche Schwerpunkte:

organische Kohlenstoffverbindungen

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

UF1 – Wiedergabe
UF2 – Auswahl
UF3 – Systematisierung
E2 – Wahrnehmung und Messung
K2 – Recherche
K3 – Präsentation
B1 – Kriterien
B2 - Entscheidungen

Basiskonzepte: Struktur-Eigenschaft/Donator-Akzeptor

Sequenzierung. inhaltl. Aspekte

Kompetenz-

erwartungen

Lehrm., Mat., Meth.

Absprachen/

Anmerkungen

Vom Traubenzucker zum Alkohol

- alkoholische Gärung unter verschiedenen Bedingungen

- biologische Wirkung des Alkohols

- Nomenklatur nach IUPAC

- Berechnung des Blutalkoholgehalts

- Alkotest

- nutzen bekannter Atom- und Bindungsmodelle zur Beschreibung organischer Moleküle (E6)

- benennen ausgewählter organischer Verbindungen (Alkane, Alkene, Alkohol….) mithilfe der Regeln der Nomenklatur

- nutzen angeleitet und selbständig chemiespezifische Tabellen und Nachschlagewerke zur Planung und Auswertung von Experimenten und zur Ermittlung von Stoffeigenschaften (K2)

- dokumentieren Experiment in angemessener Fachsprache (K1)

- zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter Produkte des Alltags (Alkohole, Aromastoffe) und ihre Anwendung auf, gewichten diese und beziehen begründet Stellung zu deren Einsatz B1, B2)

Nomenklatur und Eigenschaften der Alkane

Schülerversuche:

- alkoholische Gärung

- Destillation

- Nomenklatur

- Gefahr und Wirkung von Alkohol

Struktur-/Eigenschaftsbeziehung bei Alkoholen

- Löslichkeit

- Funktionelle Gruppe

- Intermolekulare Wechselwirkungen und daraus folgende Stoffeigenschaften (z.B. Siedetemperaturen, Mischbarkeit)

- Nachweis mehrwertiger Alkohole

- erläutern ausgewählter Eigenschaften organischer Verbindungen mit Wechselwirkungen zwischen den Molekülen (u.a. Wasserstoffbrücken, Van-der-Waals-Kräfte) (UF1, UF3)

- stellen anhand von Strukturformeln Vermutungen zu Eigenschaften ausgewählter Stoffe auf und schlagen geeignete Experimente zur Überprüfung vor (E3)

- nutzen angeleitet und selbständig chemiespez. Tabellen und Nachschlagwerke zur Planung und Auswertung von Experimenten und zur Ermittlung von Stoffeigenschaften (K2)

- Alkohol als Emulgator

Arbeitsblatt:

Siedekurven von Alkalen und Alkoholen im Vergleich

Oxidationsreihe der Alkohole:

-Unterscheidung primärer, sekundärer und tertiärer Alkanole durch ihre Oxidierbarkeit

- wenn Wein umkippt:

Oxidation von Ethanol zu Ethansäure

- homologe Reihen und funktionelle Gruppen der Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren

- Eigenschaften und Nachweisreaktionen von Aldehyden, Ketonen und Carbonsäure

- erklären die Oxidationsreihen der Alkohole auf molekularer Ebene und ordnen den Atomen Oxidationszahlen zu (UF2)

- beschreiben Beobachtungen von Experimenten zu Oxidationsreihen der Alkohole und interpretieren diese unter dem Aspekt des Donator/Akzeptor-Prinzips (E2, E6)

- wählen bei der Darstellung chem. Sachverhalte die jeweils angemessene Formelschreibweise aus (Verhältnisformel. Summenformel, Strukturformel) (K3)

- ordnen organische Verbindung aufgrund ihre funktionellen Gruppen in Stoffklassen ein (UF3)

- beschreiben Zusammenhänge zwischen Vorkommen, Verwendung und Eigenschaften wichtiger Vertreter der Stoffklassen der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und Esther (UF2)

- führen qualitative Versuche unter vorgegebener Fragestellung durch und protokollieren die Beobachtung (E2, E4)

Schülerversuch:

Oxidation primärer, sekundärer und tertiärer Alkohole

Arbeitsblatt:

Oxidationszahlen

Schülerversuch:

Nachweis von Aldehyden mit Fehling-Probe

Vergleich von Wein und umgekipptem Wein

Lernzirkel mit Schülerversuch:

Eigenschaften von Carbonsäure

Wiederholung:

Redoxreaktion

Aromastoffe

- Estersynthese (Gleichgewichtsreaktion)

- Eigenschaften von Edukten und Produkten im Vergleich

- Nomenklatur

- Identifikation der Aromastoffe

-Vor- und Nachteile künstlicher Aromastoffe

- beschreiben Zusammenhänge zwischen Vorkommen,Verwendung und Eigenschaften wichtiger Vertreter der Stoffklassen der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und Esther (UF2)

- analysieren Aussagen zu Produkten der organischen Chemie im Hinblick auf ihren chemischen Sachverhalt und korrigieren unzutreffende Aussagen sachlich fundiert (K4)

- zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter Produkte des Alltags und ihrer Anwendung auf, gewichten diese und beziehen begründet Stellung zu deren Einsatz (B1, B2)

- ordnen Veresterungsreaktion dem Reaktionstyp der Kondensationsreaktion begründet zu (UF1)

- recherchieren angeleitet und unter vorgegebener Fragestellung die Eigenschaften und Verwendung ausgewählter Stoffe und präsentieren die Rechercheergebnisse adressatengerecht (K2, K3)

Schülerversuch:

Herstellung verschiedener Fruchtester

Arbeitsteilige Gruppenarbeit:

Ester in verschiedenen Anwendungsbereichen

Diskussion:

Vor- und Nachteile künstlicher Obstaromen

Gewinnung von Aromastoffen (Extraktionen, Wasserdampfdestillation)

Bei den Ausarbeitungen soll die Vielfalt der Verwendungsmöglichkeiten von Estern unter Bezugnahme auf deren funktionelle Gruppe und Stoffeigenschaften dargestellt werden

Mögliche Themen:

Ester als Lösungsmittel, Sprengstoffe, Fruchtaromen, Fette usw.

2 b. Q1- Unterrichtsvorhaben I

Unterrichtsvorhaben I:

Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten

Inhaltsfeld: Säuren, Basen und analytische Verfahren

Sequenzierung. inhaltl. Aspekte

Kompetenz-

erwartungen

Absprachen/

Anmerkungen

Säuren und Basen:

Protonen-Donator-Akzeptor-Prinzip/Brönsted

-identifizieren Säuren und Basen in Produkten des Alltags und beschreiben diesen mithilfe des Säure-Basen-Konzepts von Brönsted (UF1, UF3)

- recherchieren zu Alltagsprodukten, in den Säuren und Basen enthalten sind, und diskutieren unterschiedlicher Aussagen zu deren Verwendung adressatengerecht (K2, K4)

- zeigen an Protolysereaktionen auf wie sich das Säure-Base-Konzept von Brönsted verändert hat (E6, E7)

- stellen eine Säure-Base-Reaktion in einem Fungktionsschema dar und erklären daran das Donator-Akzeptor-Prinzip (K1, K3)

- erklären die Reaktionswärme bei Neutralisationen mit der zugrunde liegenden Protolyse (E3, E6)

Namen und Strukturen gängiger anorganischer und organischer Säuren und Basen auswendig lernen

Wie viel ist drin?

Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen

- Säure-Base-Titration mit Endpunktbestimmung über einen Indikator

- Leitfähigkeitstitration

-planen Experimente zur Bestimmung der Konzentration von Säuren und Basen in Alltagsprodukten beziehungsweise Proben aus der Umwelt angeleitet und selbständig (E1, E3)

- erläutern das Verfahren einer Säure-Basen-Titration mit Endpunktbestimmung über einen Indikator, führen diese zielgerichtet durch und werten sie aus (E3, E4, E5)

- erklären das Phänomen der elektr. Leitfähigkeit in wässrigen Lösungenmit dem Vorliegen frei beweglicher Ionen (E6)

- erläutern die unterschiedlichen Leitfähigkeiten von sauren und alkalischen Lösungen sowie von Salzlösungen gleicher Stoffmengenkonzentrationen

- beschreiben das Verfahren einer Leitfähigkeitstitration zur Konzentrationsbestimmung von Säuren und Basen in Proben aus Alltagsprodukten oder der Umwelt und werten vorhandene Messdaten aus (E2, E4, E5)

- dokumentieren die Ergebnisse einer Leitfähigkeitstitration mithilfe graphischer Darstellung (K1)

- bewerten durch eigene Experimente gewonnene Analyseergebnisse zu Säure-Base-Reaktionen im Hinblick auf ihre Aussagekraft (E4, E5)

- beurteilen den Einsatz, die Wirksamkeit und das Gefahrenpotenzial von Säuren und Basen in Alltagsprodukten (B1, B2)

- bewerten die Qualität von Produkten und Umweltparametern auf der Grundlage von Analyseergebnissen zu Säure-Basen-Reaktionen (B1)

- bewerten durch eigene Experimente gewonnene oder recherchierte Analyseergebnisse zu Säure-Basen-Reaktion auf der Grundlage von Kriterien der Produktqualität oder des Umweltschutzes (B4)

- beschreiben den Einfluß von Säuren und Basen auf die Umwelt an Beispielen und bewerten mögliche Folgen

Elektrische Leitfähigkeit von wässrigen Lösungen, graphische Darstellung der Ergebnisse der Leitfähigkeitstitration

Fehleranalyse

Warum haben eine 1-molare Salzsäure-Lösung und eine 1-molare Essigsäure-Lösung einen unterschiedlichen pH-Wert?

- Autoprotolyse und Ionenprodukt des Wassers

- Säurekonstante

- Basenkonstante

- pH-Werte von wässrigen Lösungen starker Säuren und Basen

- pH-Werte von wässriger Lösungen von schwachen Säuren und Basen

- interpretieren Protolysen als Gleichgewichtsreaktionen und beschreiben das Gleichgewicht unter Nutzung der Ks-Werte (UF2, UF3)

- erläutern die Autoprotolyse und das Ionenprodukt des Wassers (UF1)

- berechnen pH-Werte wässriger Lösungen, starker Säuren und starker Basen

- klassifizieren Säure mithilfe von Ks- und pKs-Werten (UF3)

- berechnen pH-Werte wässeriger Lösungen, schwacher Säuren und schwacher Basen mithilfe des Massenwirkungsgesetzes (UF2)

- machen Vorhersagen zu Säure-Basen-Reaktionen anhand von Ks- und pKs-Werten (E3)

- erklären fachsprachlich angemessen und mithilfe von Reaktionsgleichungen den Unterschied zwischen einer schwachen und einer starken Säure unter Einbeziehung des Gleichgewichtskonzepts (K3)

Titrationskurven

- pH-metrische Titrationen mit starken und schwachen Säuren und Basen

- Auswahl von geeigneten Indikatoren

- dokumentieren die Ergebnisse einer ph-metrischen Titration mithilfe graphischer Darstellung (K1)

- beschreiben eine pH-metrische Titration, interpretieren charakteristische Punkte der Titrationskurve (u.a. Equivalenzpunkt) und erklären den Verlauf mithilfe des Protolysekonzepts (E5)

- beschreiben und erläutern die Titrationskurven starker und schwacher Säuren (K3)

- nutzen chemiespezifische Tabellen und Nachschlagewerke zur Auswahl eines geeigneten Indikators für eine Titration mit Endpunktbestimmung (K2)

- vergleichen unterschiedliche Titrationsmethoden (Säure-Base-Titration mit einem Indikator, Leitfähigkeitstitration, pH-metrische Titration) hinsichtlich ihrer Aussagekraft für ausgewählte Fragestellungen (E1, E4)

Fachbegriffe:

Äquivalenzpunkt, Halbäquivalenzpunkt

Vergleich der unterschiedlichen Titrationsmethoden

Q1 – Unterrichtsvorhaben II

Kontext: Strom für Taschenlampe und Mobiltelefon

Inhaltsfeld: Elektrochemie

Sequenzierung. inhaltl. Aspekte

Kompetenz-

erwartungen

Absprachen/

Anmerkungen

Redoxreaktion:

Elekronen-Donator-Akzeptor-Prinzip

Reduktion und Oxidation als Teilreaktion

- erweitern die Vorstellung von Redoxreaktionen indem Sie Oxidationen/Reduktionen auf der Teilchenebene als Donator-Akzeptor-Reaktionen interpretieren (E6, E7)

- stellen Oxidation und Reduktion als Teilreaktion und die Reduktion als Gesamtreduktion übersichtlich dar, beschreiben und erläutern die Reaktion fachsprachlich korrekt (K3)

Wiederholung: Oxidationszahlen

Einfachste Stromquellen – galvanische Zellen

- Aufbau/ Danielle-Element

- Standard– Wasserstoff-Halbzelle

- Zellspannung berechnen

- Halbzell-Metallionen, Nichtmetall – Nichtmetallionen

- Umordnung chemischer in elektrischer Energie

- Nernst-Gleichung zur Berechnung des Potenzials und der Konzentration

Elektrochemische Spannungsquellen aus Alltag und Technik

- Lecanchè-Element, Zink-Luft-Batterie, Bleiakku

- Zuordnung der Pole, Redoxreaktion, Trennung der Halbzellen

- erklären den Aufbau und die Funktion einer galvanischen Zelle (UF1, UF3)

- dokumentieren Versuche zum Aufbau von galvanischen Zellen übersichtlich und nachvollziehbar (K1)

- beschreiben den Aufbau einer Standard-Wasserstoff-Halbzelle (UF1)

- berechnen Potenzialdifferenzen unter Nutzung der Standardelektronenpotenziale und schließen auf die möglichen Redoxreaktionen (UF2, UF3)

- entwickeln aus vorgegebenen Materialien galvanische Zellen und treffen Vorhersagen über die zu erwartende Spannung unter Standardbedingungen (E1, E3)

- berechnen Potenziale und Potenzialdifferenzen mithilfe der Nernst-Gleichung und ermitteln Ionenkonzentrationen von Metallen und Nichtmetallen (UF2)

- planen Versuche zur quantitativen Bestimmung einer Metallionenkonzentration mithilfe der Nernst-Gleichung (E4)

- werten Daten elektrochemischer Untersuchungen mithilfe der Nernst-Gleichung aus (E5)

-erklären Aufbau und Funktion elektrochemischer Spannungsquellen aus Alltag und Technik (Batterie, Akkumulator, Brennstoffzelle) unter zu Hilfenahme grundlegender Aspekte galvanischer Zellen (Zuordnung der Pole, elektrochemische Redoxreaktion, Trennung der Halbzellen) (UF4)

- entwickeln Hypothesen zum Auftreten von Redoxreaktionen

zwischen Metallatomen und Metallionen und Nichtmetallen/Nichtmetallionen (E3)

- planen Experimente zum Aufbau galvanischer Zellen, ziehen Schlussfolgerungen aus den Messergebnissen und leiten daraus eine Spannungsreihe ab (E1, E2, E4, E5)

- erläutern die Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie und deren Umkehrung (E6)

- recherchieren Informationen zum Aufbau mobiler Energiequellen und präsentieren mithilfe adressatengerechter Skizzen die Funktion wesentlicher Teile sowie Lade- und Entladevorgänge (K2, K3)

- argumetieren fachlich korrekt und folgerichtig über Vorzüge und Nachteile unterschiedlicher mobiler Energiequellen und wählen dazu gezielt Informationen aus (K4)

- diskutieren die gesellschaftliche Relevanz und Bedeutung der Gewinnung, Speicherung und Nutzung elektrischer Energie (E4)

Danielle-Element

Arbeitsteilige Referate zu verschiedenen Batterien und Akkus

Q1- Unterrichtsvorhaben III

Kontext: Von der Wasserelektrolyse zur Brennstoffzelle

Inhaltsfeld: Elektrochemie

Sequenzierung. inhaltl. Aspekte

Kompetenz-

erwartungen

Absprachen/

Anmerkungen

Gewinnung von Wasserstoff durch Elektrolyse

- beschreiben und erklären Vorgänge bei einer Elektrolyse (u.a. von Elektrolyten in wässrigen Lösungen) (UF1, UF3)

- deuten die Reaktionen einer Elektrolyse als Umkehr der Reaktionen einer galvanischen Zelle (UF4)

- erläutern die bei der Elektrolyse notwendiege Zersetzungsspannung unter Berücksichtigung des Phänomens der Überspannung (UF2)

- analysieren und vergleichen galvanischeZellen bzw. Elektrolysen unter energetischen und stofflichen Aspekten (E1, E5)

- dokumentieren Versuche zum Aufbau von Elektrolysezellen übersichtlich und nachvollziehbar (K1)

Fachbegriffe: Pluspol, Minuspol, Anode, Kathode, Oxidation, Reduktion

Fokussierung auf den energetischen Aspekt der Elektrolyse

Ermittlung der Zersetzungsspannung durch Ablesen der Spannung, bei der Elektrolyse deutlich abläuft (keine Stromstärke-Spannungs-Kurve)

Wie viel elektrische Energie benötigt man zu Gewinnung einer Wasserstoffportion?

Quantitative Elektrolyse

Faraday-Gesetze

Elektrochemische Gewinnung von Stoffen

- schließen aus experimentellen Daten auf elektrochemische Gesetzmäßigkeiten (Faraday-Gesetze) (E6)

- erläutern und berechnen mit den Faraday-Gesetzen Stoff- und Energieumsätze bei elektro-chemischen Prozessen (UF2)

- werten Daten elektrochemischer Untersuchungen mithilfe der Faraday-Gesetze aus (E5)

- dokumentieren Versuche zum Aufbau von galvanischen Zellen und Elekrolysezellen übersichtlich und nachvollziehbar (K1)

- erläutern und beurteilen die elektrolytische Gewinnung eines Stoffes aus ökonomischer und ökologischer Perspektive (B1, B3)

Wie funktioniert eine Waserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle?

Aufbau einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle

Vergleich einer Brennstoffzelle mit einer Batterie und einem Akkumulator

- erläutern den Aufbau und die Funktionsweise einer Wassersoff-Brennzelle (UF1, UF3)

- erläutern die Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie und deren Umkehrung (E6)

- stellen Oxidation und Reduktion als Teilreaktionen und die Redoxreaktionen als Gesamtreaktion übersichtlich dar und beschreiben und erläutern die Reaktionen fachsprachlich korrekt (K3)

Einsatz der schuleigenen PEM-Zelle und schematische Darstellung des Aufbaus der Zelle; sichere Anwendung der Fachbegriffe: Pluspol, Minuspol, Anode, Kathode, Oxidationsen, Reduktion

Sachaspekte, die zu berücksichtigen sind:

Reihen- und Parallelschaltung, Anforderung eines Elektromobils, elektrische Energie, elektrische Leistung, Spannung eines Brennstoffzellen-Stapels (Stacks)

Vergleich einer Brennstoffzelle mit Betterie/Akku

- argumentieren fachlich korrekt und folgerichtig über Vorzüge und Nachteile unterschiedlicher mobiler Energiequellen und wählen dazu gezielt Informationen aus (K4)

- vergleichen und bewerten innovative und kerkömmliche elektrochemische Enegiequellen (u.a. Wasserstoff-Brennzelle) (B1)

- diskutieren Möglichkeiten der elektrochemischen Energiespeicherung als Voraussetzung für die zukünftige Energieversorgung (B4)

Q1- Unterrichtsvorhaben IV

Kontext: Entstehung von Korrosion und Schutzmaßnahmen

Inhaltsfeld: Elektrochemie

Sequenzierung. inhaltl. Aspekte

Kompetenz-

erwartungen

Absprachen/

Anmerkungen

Korrosion vernichtet Werte

Merkmale der Korrosion

Kosten von Korrosionsschäden

-recherchieren Beispiele für elektrochemische Korrosion und Möglichkeiten des Korrosionsschutzes (K2, K3)

-diskutieren ökologische Aspekte und wirtschaftliche Schäden, die durch Korrosionsvorgänge entstehen können (B2)

Ursachen von Korrosion

-Lokalelement

-Rosten von Eisen

- Sauerstoffkorrosion

- Säurekorrosion

-erläutern elektrochemische Korrosionsvorgänge (UF1, UF3)

Aufgreifen und Vertiefen der Inhalte und Begriffe: Anode, Kathode, galvanisches Element, Redoxreaktion

Schutzmaßnahemn

-Galvanisieren

-Opferanoden

-kathodischer Korrosionsschutz

-erläutern Maßnahmen zum Korrosionsschutz (UF1, UF3)

-bewerten für konkrete Situationen ausgewählte Methoden des Korrosionsschutzes bezüglich ihres Aufwandes und Nutzen (B3, B2)

Q1- Unterrichtsvorhaben V

Kontext: Vom fossilen Rohstoff zum Anwendungsprodukt

Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe

Sequenzierung. inhaltl. Aspekte

Kompetenz-

erwartungen

Absprachen/

Anmerkungen

Erdöl, ein Gemisch vielfältiger Kohlenwasserstoffe (Wiederholung)

-Stoffklassen und Reaktonstypen

- zwischenmolekulare Wechselwirkungen

-Stoffklassen

-homologe Reihe

-Destillation

-Cracken

-beschreiben den Aufbau der Moleküle (u.a. Strukturisomerie) und die charakteristischen Eigenschaften von Vertretern der Stoffklassen der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und Ester und ihre chemischen Reaktionen (u.a. Veresterung, Oxidationsreihe der Alkohole) (UF1, UF3)

-erklären Stoffeigenschaften mit zwischenmolekulanren Wechselwirkungen (u.a. Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, Wasserstoffbrücken) (UF3, UF4)

-erklären Stoffeigenschaften und Reaktionsverhalten mit dem Einfluß der jeweiligen funktionellen Gruppen und sagen Stoffeigenschaften voraus (UF1)

-erläutern und bewerten den Einsatz von Erdöl und nachwachsenden Rohstoffen für die Herstellung von Produkten des Alltags und der Technik (B3)

Wdh.: Summenformel, Strukturformel, Nomenklatur; Stoffklassen: Alkane, Cycloalkane, Alkene, Cycloalkene, Alkine, Nutzung des eingeführten Schulbuchs

Wege zum gewünschten Produkt

-Reaktionstypen: Addition, Substitution, Eliminierung, Kondensation

-eletrophile Addiotion

-nukleophile Substitution

-Reaktionsfolge

-formulieren Reaktionsschritte einer elektrophilen Addition und eine nucleophilen Substitution und erläutern diese (UF1)

-verknüpfen Reaktionen zu Reaktionsfolgen und Reaktionswegen zur gezielten Erstellung eines erwünschten Produktes (UF2, UF4)

-klassifizieren organische Reaktionen als Substitutionen, Additionen, Eliminierungen und Kondensationen (UF3)

-schätzen das Reaktionsverhalten organischer Verbindungen aus den Molekülstrukturen ab (u.a. l-Effekt, sterischer Effekt) (E3)

-erklären Reaktionsabläufe unter dem Gesichtspunkt der Produktausbeute und Reaktionsführung (UF4)

-beschreiben und visualisieren anhand geeigneter Anschauungsmodelle den Verlauf ausgewählter chemischer Reaktionen in Teilschritten (K3)

Induktive Effekte

Reaktionsfolge beispielsweise "Vom Erdöl zum Plexiglas"

Q II- Unterrichtsvorhaben I

Kontext: Maßgeschneiderte Produkte aus Kunststoffen

Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe

Sequenzierung. inhaltl. Aspekte

Kompetenz-

erwartungen

Absprachen/

Anmerkungen

Die Vielfalt der Kunststoffe im Alltag:

-Definition der Begriffe Kunststoff, Makromoleküle, Polymer und Monomer

-Eigenschaften von makromolekularen Verbindungen

-erläutern die Eigenschaften von Polymeren aufgrund der molekularen Strukturen (Kettenlänge, Vernetzungsgrad) und erklären ihre praktische Verwendung (UF3, UF4)

-untersuchen Kunststoffe auf ihre Eigenschaften, planen dafür zielgerichtete Experimente (thermisches Verhalten, Brennbarkeit, Dichte…), führen diese durch und werten sie aus (E1,E2, E4, E5)

Ausgehend von Kunststoffen in Alltagsprodukten werden deren Eigenschaften und Verwendungen erläutert

Vom Monomer zum Polymer:

Eigenschaften, Synthesereaktionen, Stoffklassen und Verarbeitung von Kunststoffen

1. hitzebeständige Kunststoffe

-Hitzebeständigkeit und Molekülstruktur der Duromere, Elastomere und Thermoplaste

2. transparentes Plexiglas (PMMA):

-Reaktionsschritte der radikalischen Polymerisation

-Faserstruktur

3. reißfeste Fasern aus PET:

-Aufbau von Polyestern

-Polikondensation, Faserstruktur und Reißfestigkeit, Schmelzspinnverfahren

4. Nylonfasern:

-Aufbau von Nylon und Perlon

-Polyamide

Verfahren zur Kunststoffverarbeitung

(Spritzgießen, Extrodieren, Fasern spinnen)

Geschichte der Kunststoffe

-ermitteln Eigenschaften von organischen Werkstoffen und erklären diese anhand der Struktur (E5)

-beschreiben und erläutern die Reaktionsschritte einer radikalischen Polimerisation (UF1, UF3)

-präsentieren die Herstellung ausgewählter organischer Produkte und Zwischenprodukte unter Verwendung geeigneter Skizzen (K3)

-schätzen das Reaktionsverhalten organischer Verbindungen aus den Molekülstrukturen ab (E3)

-erklären den Aufbau von Makromolekülen aus Monomerbausteinen und unterscheiden Kunststoffe aufgrund ihrer Synthese als Polymerisate oder Polikondensate

-erläutern die Planung der Synthese ausgewählter organischer Verbindungen sowohl im niedermolekularen als auch im makromolekularen Bereich (E4)

-recherchieren zur Herstellung, Verarbeitung und Verwendung ausgewählter organischer Verbindungen und stellen die Ergebnisse adressatengerecht vor (K2, K3)

Möglicher Kontext:

Plastikgeschirr aus Polysterol

Thermoplaste (lineare und verzweigte Makromoleküle, Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, Wasserstoffbrücken, amorphe und kristallne Bereiche), Duroplast und Elastomere (Vernetzungsgrad)

Internetrecherche zu verschiedenen Verarbeitungsverfahren

Geschichte ausgewählter Kunststoffe in Form von Referaten

Maßgeschneiderte Kunststoffe:

Struktur-Eigenschaft-Beziehungen von Kunststoffen mit besonderen Eigenschaften und deren Synthesewege aus Basischemikalien:

-Styrol

-Acryl

-Nitril

-Copolimerisate-Cyclodextrine-Superabsorber-Polycarbonate

-Plexiglas

-Silikone

-verknüpfen Reaktionen zu Reaktionsfolgen und Reaktionswegen zur gezielten Herstellung eines erwünschten Produktes (Uf2, UF4)

-stellen Erkenntnisse der Strukturchemie in ihrer Bedeutung für die Weiterentwicklung der Chemie dar (E7)

-verwenden geeignete graphische Darstellungen bei der Erläuterung von Reaktionswegen und Reaktionsfolgen (K1, K3)

-demonstrieren an ausgewählten Beispielen mit geeigneten Schemata den Aufbau und die Funktion maßgeschneiderter Moleküle (K3)

-präsentieren die Herstellung ausgewählter organischer Produkte und Zwischenprodukte unter Verwendung geeigneter Skizzen oder Schemata (K3)

-beschreiben und diskutieren aktuelle Entwicklungen im Bereich organischer Werkstoffe und Farbstoffe unter vorgegebenen und selbständig gewählten Fragestellungen (K4)

Vorträge

Kunststoffmüll ist wertvoll:

Kunststoffverwertung

-stoffliche Verwertung

-rohstoffliche Verwertung

-energetische Verwertung

-diskutieren Wege zur Herstellung ausgewählter Alltagsprodukte bzw. industrieller Zwischenprodukte aus ökonomischer und ökologischer Perspektive (B1, B2, B3)

-beurteilen Nutzen und Risiken ausgewählter Produkte der organischen Chemie unter vorgegebenen Fragestellungen (B4)

Fächerübergreifend:

Plastikmüll verschmutzt die Meere (Biologie/Ökologie)

Q II- Unterrichtsvorhaben II

Kontext: Benzol

Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe

Sequenzierung. inhaltl. Aspekte

Kompetenz-

erwartungen

Absprachen/

Anmerkungen

Bindungsverhältnisse im Benzol-Molekül

-Struktur und Bindungsverhältnisse und Grenzen der Modellvorstellung

-das aromatische System

-beschreiben die Struktur und Bindungsverhältnisse aromatischer Verbindungen mithilfe mesomerer Grenzstrukturen und erläutern Grenzen dieser Modellvorstellungen (E6, E7)

Molekülbaukästen

Reaktionen des Benzols

-die elektrophile Substitution

-die elektrophile Substitution als Beleg für das aromatische System

-erklären die elektrophile Erstsubstitution am Benzol und deren Bedeutung als Beleg für das Vorliegen eines aromatischen Systems (UF1, UF3)

-analysieren und vergleichen die Reaktionsschritte unterschiedlicher Reaktionstypen (elektrophile Addition und elektrophile Substitution)

-erläutern das Reaktionsverhalten von aromatischen Verbindungen und erklären dies mit Reaktionsschritten der elektrophilen Erst- und Zweitsubstitution (UF1, UF2)

Zweitsubstitution am aromatischen System

-dirigierende Effekte von Erstsubstituenten

-induktive und mesomere Effekte

-machen eine Voraussage über den Ort der elektophilen Zweitsubstitution am Aromaten und begründen diese mit dem Einfluß des Erstsubstituenten (E3, E6)

-bewerten die Grenzen chemischer Modellvorstellungen über die Struktur organischer Verbindungen und die Reaktionsschritte von Synthesen für die Vorhersage der Bildung Reaktionsprodukten (E4)

Q II- Unterrichtsvorhaben III

Kontext: Farbstoffe im Alltag

Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe

Sequenzierung. inhaltl. Aspekte

Kompetenz-

erwartungen

Absprachen/

Anmerkungen

Farbige Textilien

-Farbigkeit und Licht

-Absorptionsspektrum

-Farbe und Struktur, konjugierte Doppelbindungen

-erläutern Zusammenhänge zwischen Lichtabsorption und Farbigkeit fachsprachlich angemessen (K3)

-werten Absorptionsspektren photometrischer Messungen aus und interpretieren die Ergebnisse

Fächerübergreifend:

(Kunst/Biologie)

Vom Benzol zum Azofarbstoff:

-farbige Derivate des Benzols

-Donator-Akzeptor-Gruppen

-Azogruppe

-beschreiben die Struktur- und Bindungsverhältnisse aromatischer Verbindungen mithilfe mesomerer Grenzstrukturen und erläutern Grenzen dieser Modellvorstellungen (E6, E7)

-erklären die Farbigkeit von vorgegebenen Stoffen (Azofarbstoffe, Triphenylfarbstoffe) durch Lichtabsorbtion und erläutern den Zusammenhang zwischen Farbigkeit und Molekülstruktur mithilfe des Mesomeriemodells (Grenzstrukturen, Delokalisation von Elektronen, Donator-Akzeptor-Gruppen) (UF1, E6)

Organische Farbstoffe

-Azofarbstoffe

-Synthese von Azofarbstoffen

-Triphenylmethanfarb-stoffe

-geben ein Reaktionsschema für die Synthese eine Azofarbstoffes an und erläutern die Azokupplung als elektrophile Zweitsubstitution (UF1, UF3)

-erklären vergleichend die Struktur und deren Einfluß auf die Farbigkeit ausgewählter organischer Farbstoffe (E6)

Azokupplung als elektrophile Zweitsubstitution, dirigierende Effekte von Erstsubstituenten

Welche Farbe für welchen Stoff?

-ausgewählte Textilfasern

-bedeutsame Textilfarbstoffe

-Wechselwirkung zwischen Faser und Farbstoff

-Vor- und Nachteile bei Herstellung und Anwendung

-erklären Stoffeigenschaften mit zwischenmolekularen Wechselwirkungen (UF3, UF4)

-beurteilen Nutzen und Risiken ausgewählter Produkte der organischen Chemie unter vorgegebenen Fragestellungen (B4)

-recherchieren zur Herstellung, Verwendung und Geschichte ausgewählter organischer Verbindungen und stellen die Ergebnisse adressatengerecht vor (K2, K3)

-weitere Färbeverfahren (Küpenfärbung mit Indigo)

Konzentrationsbetimmung von Farbstoffen in Lösung durch Extinktion (Lambert-Beer-Gesetz)

-berechnen aus Messwerten zur Extinktion mithilfe des Lambert-Beer-Gesetzes die Konzentration von Farbstoffen in Lösungen (E5)

-gewichten Analyseergebnisse vor dem Hintergrund umweltrelevanter Fragestellungen (B1, B2)

Beispiele:

-Eisen(II)-Gehalt in Lösung mit Thiocyanat

-Chlorophylgehalt

Zusammenarbeit mit anderen Fächern/Exkursionen/naturwissenschaftliche Wettbewerbe

Durch die unterschiedliche Belegung von Fächern können Schüler inhaltliche Aspekte aus anderen Kursen mit in den Unterricht einfließen lassen. Wichtig ist es, Schüler mit einzubeziehen, die bestimmtes Expertenwissen aus anderen Fächern mitbringen und damit den Unterricht bereichern. Zudem ist es wichtig auch andere Fragestellungen mit einzubeziehen, bei dem sich Fächer überschneiden.

Um einen stärkeren Bezug zwischen Theorie und Praxis herzustellen, kooperiert unsere Schule schon seit Jahren mit der Industriemeistervereinigung. Jedes Jahr findet dies in Form eines Projektes statt und verbindet die Wirklichkeit aus der Industrie mit der Schulwirklichkeit. Über diese Kontakte haben wir im Jahrgang 12 immer auch Ansprechpartner aus dem Chemiepark Marl zur Erarbeitung und Darstellung von Facharbeiten. Um die Praxis aus der Schule zu verstärken, besuchen wir recht regelmäßig das Schülerlabor Bochum (Universität Bochum) zu Themen wie Lavendel, Aspirin, Indigo….!

Durch diese Tätigkeiten wird zudem eine Berufsorientierung geschaffen. Um Leistungsstärkere und Interessiertere Schüler zu fördern, nehmen unsere Schüler möglichst regelmäßig an der Chemieolympiade teil. Wenn ausreichend Zeit vorhanden ist, dann sind auch die Teilnahmen an Jugend-forscht möglich (möglich in einem Projektkurs).

Literatur

Sekundarstufe II. Gymnasium/Gesamtschule. Chemie. Kernlehrplan-Schule in NRW Nr. 4723.

Tausch, M.W. /Wachtendonk: Unterrichtspraxis S II Band 1: Protolysegleichgewichte, Band 2: Elektrochemische Stromquellen, Band 3: Organische Reaktionen Aulis-Verlag Deubner, Köln 2006.

Jäckel, M. et.al.: Chemie heute – Sekundarbereich II, Schroedel, Hannover 1992.

Kanz, K., Moll, H.: Abitur-Training Chemie/Chemie 1 Stark 2010.

Maulbeutsch, Karl-Eugen, Moll, H.: Abitur-Training Chemie/Chemie 2 Stark 2009.

Hünten, M.: Abitur-Training Chemie 1, Stark 2016.

Pistohl, B.: Abitur-Training Chemie 2, Stark 2014.

Browse Ruwix, the portal dedicated to online puzzle programs and tutorials.

Physik

Fachcurricula – Physik – Jahrgang 8

UE 1: Optische Instrumente

Sehhilfen für nah und fern

Dauer:

8 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß...., Ich kann.....)

Planungsebene

Wissen / Inhalt

Die Schüler können:

- Abbildungen mit Linsen, Linsensystemen

und Spiegeln sowie Licht und Farbe als

natürliches Phänomen erklären

- naturwissenschaftliche Konzepte erklären

Unterrichtsmethoden

- Schüler- und Demonstrationsexperimente

- Recherchieren/Dokumentieren/Vortragen

methodische Fähigkeiten

- Zielgerichtetes Experimentieren unter

Berücksichtigung fachmethodischer

Grundsätze

- Treffen und Einhalten von Absprachen zu

Zielen und Aufgaben bei Gruppenarbeiten

Verknüpfung mit anderen Fächern

- Mathematik: exaktes Zeichnen mit dem

Geometriedreieck

- Kunst: Farbenlehre

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

- Konzepte unterscheiden und auswählen

Spiralcurriculum

- Sonne, Wetter, Jahreszeiten (2)

- Sinne und Wahrnehmung (3)

personale - soziale Fähigkeiten

- Kooperieren und im Team arbeiten

Bezug zum Leitbild

- Eigenverantwortliches Arbeiten

- Teamarbeit

- individualisiertes Lernen

Fachcurricula – Physik – Jahrgang 8

UE 2: Erde und Weltall

Die Erde im Weltall

Dauer:

5 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß...., Ich kann.....)

Planungsebene

Wissen / Inhalt

- Himmelsobjekte und deren Klassifizierung

- Feldbegriff am Beispiel der Gravitation

- Modelle des Universums

- Weltbildern im historischen Kontext

- Teleskope

Unterrichtsmethoden

- Recherchieren/Dokumentieren/Vortragen

- Exkursion zu einem Planetarium

ggf. Filmbetrachtung

- Schülerexperimente

methodische Fähigkeiten

- Modelle auswählen und Modellgrenzen

angeben

- Arbeits- und Denkweisen reflektieren

Verknüpfung mit anderen Fächern

- Gesellschaftslehre: Himmelsobjekte

- Religion: Weltbilder

- Mathematik: Umrechnung von Einheiten

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

- Argumentieren und Position beziehen

Spiralcurriculum

- Sonne, Wetter, Jahreszeiten (2)

- Sinne und Wahrnehmung (3)

- Körper und Leistungsfähigkeit (4)

- Optische Instrumente (5)

- Bewegungen und ihre Ursachen (8)

personale - soziale Fähigkeiten

- Verbesserung der Kommunikations- und

Kooperationsfähigkeit

Bezug zum Leitbild

- Eigenverantwortliches Arbeiten

- Teamarbeit

- individualisiertes Lernen

Fachcurricula – Physik – Jahrgang 8

UE 3: Elektrizität und ihre Wirkungen

Elektrische Geräte erleichtern den Alltag

Dauer:

6 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß...., Ich kann.....)

Planungsebene

Wissen / Inhalt

Die Schüler können:

- Elemente des einfachen el. Stromkreise nennen, zeichnen und schalten

- verschiedene Materialien als Leiter und Isolatoren untersuchen und kennen

- Wirkungen des el. Stroms (Licht, Wärme, Magnetismus) und Beispiele angeben

- Gefahren des el. Stroms bewerten

- Aufbau und Funktionsweise einfacher el. Geräte (Glühlampe, Elektro-magnet, Heißschneidegerät)

- Beispiele von Energieumwandlungs-ketten beschreiben

- die Energieumwandlung am Beispiel verschiedener Leuchtmittel angeben und bewerten

Unterrichtsmethoden

- Schüler- und Demonstrationsexperimente

- Lernkarte

- Basteln eines Elektromagneten bzw. Heißschneidedrahts

- Exkursion zum Umspannwerk Recklinghausen

methodische Fähigkeiten

- genaues Anfertigen von Schaltskizzen und praktische Umsetzung

- Experimentieren

- Präsentation durch Kurzberichte, Beobachtungsbögen

Verknüpfung mit anderen Fächern

- Mathematik: exaktes Zeichnen

- Chemie: chemische Wirkung des el.

Stroms, Energieumwandlung

- Biologie: Energieumwandlung

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

- Bedeutung des el Stroms im Alltag

- die Energieeffizienz von Leuchtmitteln

- Bedeutung von

Energieumwandlungsketten

Spiralcurriculum

Wiederholung "Geräte im Alltag" (Jg.6)

Vorbereitung auf "Stromkreise" (Jg 8), "Energieumwandlungsprozesse" und "Wirkungsgrad" (Jg 9)

personale - soziale Fähigkeiten

- effektive Nutzung eines außerschulischen

Lernortes

Bezug zum Leitbild

Ökologisches, verantwortungsvolles und rücksichtsvolles Handeln

Fachcurricula – Physik – Jahrgang 8

UE 4: Stromkreise

Dauer:

6 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler (Ich weiß…., Ich kann…..)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

Die Schüler können:

- einfache elektrische Schaltungen zweckgerichtet planen und aufbauen (Parallel- und Reihenschaltung)

- el. Stromfluss als Ladungstransport in Leitern mithilfe eines Analogmodells erklären

- Stromstärke, Spannung, Widerstand bzw. spezifischen Widerstand unterscheiden und mittels eines Analogmodells erklären

- Gesetze des el. Stromkreises wie Ohmsches Gesetz und des verzweigten Stromkreises benennen und anwenden

Unterrichtsmethoden

- Schüler- und Demonstrationsexperimente

- Kurzreferate

- Lernspiele

methodische Fähigkeiten

- genaues Anfertigen von Schaltskizzen und praktische Umsetzung

- Experimentieren

- Sachgerechter Umgang mit Messgeräten

- Bildung von Formeln

- Gleichungsumstellung

Verknüpfung mit anderen Fächern

-Mathematik: lineare Gleichungen

-Chemie: metallische Bindung

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

- Sinn und Grenzen von Modellen erkennen

Spiralcurriculum

Vorbereitung auf "Energieumwandlungs-prozesse" und "Wirkungsgrad" (Jg 9)

personale-soziale Fähigkeiten

- Kooperieren und im Team arbeiten

Bezug zum Leitbild

Ökologisches, verantwortungsvolles und rücksichtsvolles Handeln

Fachcurricula - Physik - Jahrgang 9

UE 1: Energie – Leistung - Wirkungsgrad

Dauer:

10 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß...., Ich kann.....)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

- Kraft, Arbeit und Energie

- mechanische Arbeit und Energie

- Energieerhaltung

- innere Energie

- Energieumwandlungsprozesse

- Elektromotor und Generator

- Energie und Leistung in Mechanik, Elektrik und Wärmelehre

- Wirkungsgrad

- Erhaltung und Umwandlung von Energie

Unterrichtsmethoden

Experimente, Gruppenarbeit, Exkursionen, Referate und Präsentationen

methodische Fähigkeiten

- präsentieren

- experimentieren

- Diagramme erstellen und auswerten

Verknüpfung mit anderen Fächern

Geschichte

Erdkunde

Biologie

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

- Entscheidungen zur Arbeitsökonomie physikalisch begründen

- Energiesparmaßnahmen bewerten

Spiralcurriculum

Kraftwerke Jg. 10

personale - soziale Fähigkeiten

ökologisches und verantwortungsvolles Handeln

Bezug zum Leitbild

ökologisches und verantwortungsvolles Handeln

Fachcurricula - Physik - Jahrgang 9

UE 2: Bewegung und ihre Ursachen

Dauer:

20 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß...., Ich kann.....)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

- Geschwindigkeit

- Kraft als vektorielle Größe

- Gewichtskraft und Masse

- Zusammenwirkung von Kräften

- Hebel und Flaschenzug

- Druck

- Auftrieb

- Satelliten und Raumfahrt

Unterrichtsmethoden

Experimente, Gruppenarbeit, Exkursionen, Referate und Präsentationen

methodische Fähigkeiten

- präsentieren

- experimentieren

- Diagramme erstellen und auswerten

- Tabellen und Grafiken mit Hilfe von Tabellenkalkulationsprogrammen erstellen

- recherchieren

Verknüpfung mit anderen Fächern

Sport

Biologie

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

- das eigene Verhalten im Straßenverkehr reflektieren und beurteilen

Spiralcurriculum

personale - soziale Fähigkeiten

ökologisches, verantwortungsvolles und rücksichtsvolles Handeln

Bezug zum Leitbild

ökologisches, verantwortungsvolles und rücksichtsvolles Handeln

Fachcurricula - Physik - Jahrgang 10

UE 10: Elektrische Energieversorgung

Dauer:

15 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß...., Ich kann.....)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

Die Schüler können:

- grundlegende Eigenschaften von Ferromagneten benennen

- das Magnetfeld stromdurchflossener Leiter beschreiben

- Magnetfeldänderungen in einer Spule als eine Möglichkeit für Induktion benennen

- angeben, welche Faktoren die Höhe der Induktionsspannung beeinflussen

- den Aufbau eines Innenpolgenerators an einem Bild erklären und die wichtigen Teile benennen

- das Funktionsprinzip eines Innenpolgenerators mit der Induktion durch Magnetfeldänderung erklären

- die Teilsysteme eines Wärmekraftwerkes und ihr Zusammenwirken in Grundstrukturen erläutern und Energieumwandlungen angeben

- den Transformator als Schnittstelle zwischen Kraftwerk und Stromnetz nennen

- die Gesetze zur Strom- und Spannungstransformation nennen und anwenden

- die Aufgaben des elektrischen Verbundnetzes angeben und die Grundstruktur an Darstellungen erklären

- die Aufgaben der Transformatoren zwischen Kraftwerk, Verbundnetz und Nutzer der elektrischen Energie darlegen

- Systeme regenerativer elektrischer Energie-erzeugung angeben

- aktuelle Daten zur elektrischen Energieversorgung in Deutschland interpretieren

Unterrichtsmethoden

Schülerversuche in Partnerarbeit

Lehrerversuche

Recherche und Vortrag

Recherche in arbeitsteiliger Gruppenarbeit

Präsentation

Schülerversuche in Partnerarbeit

Recherche (Internet und Literatur)

methodische Fähigkeiten

- Eigenschaften von Ferromagneten an geeigneten Experimenten zeigen und ggf. skizzieren

- das Magnetfeld von Spulen mit Hilfe von Kompassnadeln untersuchen und Ergebnisse dokumentieren

- Experimente zur Induktion aufbauen und testen

- vielfältige Angebote (z.B.animierte Programme) zur Informationsgewinnung nutzen

- Experimente zum Transformator aufbauen, durchführen, auswerten und dokumentieren

Verknüpfung mit anderen Fächern

Generator und Transformator: Technik

Verbundnetze: Wirtschaft / Erdkunde

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

- Vor- und Nachteile von Ferromagneten und Elektromagneten abwägen

- die Notwendigkeit großtechnischer Erzeugung von elektrischer Energie erkennen

- Alternativen im Bereich regenerativer Energien kennen und Entwicklungen abschätzen

- die Alternativlosigkeit von Verteilnetzen erkennen

Spiralcurriculum

- Sonnenenergie und Wärme (UE 1)

- Kräfte und Körper (UE 3)

- Elektrizität und ihre Wirkungen (UE 4)

- Stromkreise (UE 7)

- Energie, Leistung und Wirkungsgrad (UE 9)

Personale - soziale Fähigkeiten

- kooperieren und kommunizieren

Bezug zum Leitbild

- eigenverantwortliches Arbeiten

Fachcurricula - Physik - Jahrgang 10

UE 10.2: Radioaktivität und Kernenergie

Dauer:

7 Wochen

Kompetenzerwerb der Schüler

(Ich weiß...., Ich kann.....)

Planungsebene

Wissen/Inhalt

Die Schüler können:

- den Aufbau der Atome nach dem Kern-Hülle-Modell beschreiben

- die Begriffe Kernladungszahl, Massenzahl und Isotope erklären

- angeben, dass es in der Natur Isotope gibt, die sich durch Aussendung ionisierender Strahlung in andere Isotope verändern

- angeben, dass man drei ionisierende Strahlungsarten unterscheidet und die entsprechenden Änderungen im Atomkern darlegen

- beschreiben, wie man diese radioaktive Strahlung mit Messgeräten feststellen kann (z.B. Geiger-Müller-Zähler)

- die schädlichen Wirkungen von radioaktiver Strahlung beispielhaft beschreiben und Möglichkeiten des Schutzes vor radioaktiver Strahlung nennen

- erklären, was man unter Halbwertszeit versteht und ein Experiment zur Messung einer Halbwertzeit erläutern

- den Zerfall radioaktiver Stoffe mit unterschiedlichen Halbwertzeiten vergleichend abschätzen

- angeben, dass man Atomkerne mit Neutronen spalten kann und dabei erhebliche Energiemengen freiwerden

- angeben, dass diese Energie militärisch und friedlich in Kernkraftwerken (vgl. Wärmekraftwerke) genutzt werden kann

- erläutern, dass die bei der Kernspaltung in Kraftwerken anfallenden Zerfallsprodukte radioaktiv sind und für sehr lange Zeiträume sicher gelagert werden müssten (Endlagerung)

Unterrichtsmethoden

Recherche in allen möglichen Medien in Einzelarbeit, Gruppenarbeit / Bericht

Lehrerversuche zur Messung von radioaktiver Strahlung (Ionisierung, Zählrohr)

Lehrerversuch zur Abschirmung von Strahlung in Blei

Lehrerversuch zur Messung einer HWZ von

Ba-137

methodische Fähigkeiten

- physikalische Modelle nutzen, um beobachtbare/messbare Phänomene zu erklären

- Diagramme anlegen und interpretieren

- unterschiedliche Informationsquellen nutzen

Verknüpfung mit anderen Fächern

Aufbau der Atome: Chemie

Beurteilungs- und Reflexionsfähigkeit

- Gefahren der Kernenergie durch militärische Nutzung erkennen

- ungesicherte Endlagerung von radioaktiven Abfällen erkennen

- Probleme beim Betrieb von Kernkraftwerken

Spiralcurriculum

- Sonnenenergie und Wärme (UE 1)

- Elektrische Energieversorgung (UE 10)

personale - soziale Fähigkeiten

- kooperieren und kommunizieren

- eigene Standpunkte begründet entwickeln

Bezug zum Leitbild

- eigenverantwortliches Lernen

Übersicht Einführungsphase

Unterrichtsvorhaben der Einführungsphase

Kontext und Zielfrage

Inhaltliche Schwerpunkte

Kompetenzschwerpunkte

1. Physik und Sport

Wie lassen sich Bewegungen beschreiben und analysieren?

Zeitbedarf: 42 Ustd.

Mechanik

· Kräfte und Bewegungen

· Energie und Impuls

E7 Arbeits- und Denkweisen

K4 Argumentation

E5 Auswertung

E6 Modelle

UF2 Auswahl

2. Unser Sonnensystem

Wie kommt man zu physikalischen Erkenntnissen über unser Sonnensystem?

Zeitbedarf: 18 Ustd.

Mechanik

· historischer Kontext von Ptolemäus bis Kepler

· Gravitation und Newton

· Kräfte und Bewegungen

UF4 Vernetzung

E3 Hypothesen

E6 Modelle

E7 Arbeits- und Denkweisen

3. Schall

Wie lässt sich Schall physikalisch untersuchen?

Zeitbedarf: 20 Ustd.

Mechanik

· Schwingungen und Wellen

UF1 Wiedergabe

E2 Wahrnehmung und Messung

K1 Dokumentation

EF Kontext: 1. Physik und Sport

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

Beschreibung von Bewegungen im Alltag und im Sport

6 Ustd.

· können die Bedeutung von Bezugssystemen zur Beschreibung von Bewegungen beschreiben und bewerten

· führen Experimente zur qualitativen und quantitativen Untersuchung einfacher Bewegungen durch, werten sie aus und bewerten Ergebnisse und Arbeitsprozesse

Einfache Bewegungsexperimente

Protokolle: Funktion und Anforderungen

Analyse alltäglicher Bewegungsabläufe,

Größen Weg und Zeit einführen bzw. wiederholen,

grobe Abschätzung der Einwirkung von Reibung

Beschreibung und Analyse von Bewegungen

16 Ustd.

· unterscheiden gleichförmige und beschleunigte Bewegungen

· vereinfachen komplexe Gleichgewichtszustände durch Vektoraddition bzw. Vektorzerlegung

· führen Experimente zur Analyse von Bewegungen durch und werten sie aus, bewerten Ergebnisse und den Arbeitsprozess

· stellen Daten in Tabellen und sinnvoll skalierten Diagrammen (t-s-Diagramme und t-v-Diagramme) selbst dar und bearbeiten/entwickeln sie mit digitalen Werkzeugen

· erschließen mit Messdaten und Diagrammen funktionale Beziehungen zwischen mechanischen Größen

· führen Experiment zum freien Fall durch

· vereinfachen komplexe Bewegungsabläufe durch Vektoraddition

Einfache Bewegungsexperimente

Rollenfahrbahn mit Cassy

Vakuumfallröhre

Fallgerät

Wurfgerät

Größen Masse, Kraft und Geschwindigkeit einführen bzw. wiederholen

Untersuchung gleichförmiger und gleichmäßig beschleunigter Bewegungen und Erarbeitung der Bewegungsgesetze, Größe Beschleunigung einführen,

Auswertung von Messtabellen in Excel, Ausgleichsgeraden und Ausgleichskurven

Wurfbewegungen im Sport, optimaler Winkel

EF Kontext: 1. Physik und Sport

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

Dynamisches Grundgesetz

4 Ustd.

· führen Experimente zum dynamischen Grundgesetz durch und werten sie aus

· können mit den erarbeiteten Gesetzen Bewegungszustände berechnen und darstellen

· entscheiden begründet, welche Größen bei der Analyse von Bewegungen zu berücksichtigen oder zu vernachlässigen sind

· reflektieren Regeln des Experimentierens in der Planung und Auswertung von Versuchen

· geben Kriterien an (wie Objektivität, Reproduzierbarkeit, Widerspruchsfreiheit und Überprüfbarkeit), um die Zuverlässigkeit physikalischer Aussagen zu beurteilen und nutzen diese bei der Bewertung eigener und fremder Untersuchungen

Rollenfahrbahn mit Cassy

Kennzeichen von Laborexperimenten im Vergleich zu natürlichen Vorgängen, Ausschaltung bzw. Vernachlässigung von Störungen

Erarbeitung des dynamischen Grundgesetzes

Berechnung von Kräften und Beschleunigungen bei verschiedenen Sportarten

Energie und Leistung

4 Ustd.

· erläutern die Größen Position, Strecke, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Masse, Kraft, Arbeit, Energie und Impuls und ihre Beziehung zueinander an unterschiedlichen Beispielen

· analysieren Bewegungen in unterschiedlichen

Kontexten

· verwenden Erhaltungssätze, um Bewegungen zu erklären und zu berechnen

Fadenpendel

Größen Arbeit und Energie wiederholen bzw. einführen,

Herleitung der Gleichungen für die mechanischen Energiearten erarbeiten, Energieerhaltung an Beispielen erarbeiten,

energetische Analysen in verschiedenen Sportarten

EF Kontext: 1. Physik und Sport

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

Impuls

6 Ustd.

· beschreiben eindimensionale Stoßvorgänge mit Wechselwirkungen und Impulsänderungen

· begründen argumentativ Sachaussagen, Behauptungen und Vermutungen zu mechanischen Vorgängen und ziehen dabei erarbeitetes Wissen sowie Messergebnisse oder andere objektive Daten heran

· bewerten begründet die Darstellung mechanischer Phänomene in verschiedenen Medien

Rollenfahrbahn mit Cassy

Einführung Größe Impuls, Impuls als Erhaltungsgröße,

elastischer und unelastischer Stoß an verschiedenen Beispielen des Sports

Kreisbewegungen

6 Ustd.

· analysieren und berechnen auftretende Kräfte bei Kreisbewegungen

Zentralkraftgerät mit CASSY

Beschreibung von gleichförmigen Kreisbewegungen, Einführung Größen Bahngeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit, Umlaufdauer und Frequenz,

experimentelle Ermittlung der Gesetze für die Zentripetalkraft und Zentripetalbeschleunigung,

deduktive Herleitung dieses Gesetzes

EF Kontext: 2. Unser Sonnensystem

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

Weltbilder

4 Ustd.

· stellen historische Vorstellungen zum Aufbau des Sonnensystems vor

Internetrecherche

Schulbuch

Besuch eines Planetariums,

Historie von Ptolemäus bis Kopernikus

Planetenbewegung und Keplergesetze

6 Ustd.

· ermitteln mithilfe der Keplergesetze und des Gravitationsgesetzes astronomische Größen

· beschreiben an Beispielen Veränderungen im Weltbild und in der Arbeitsweise von Naturwissenschaften

Animationen

Orientierung am Himmel,

Finden von Planeten,

Tycho Brahe und Kepler

Gravitationsfeld

8 Ustd.

· beschreiben Wechselwirkungen im Gravitationsfeld und verdeutlichen den Unterschied zwischen Feldkonzept und Kraftkonzept

Internetrecherche

Schulbuch

Newtonsches Gravitationsgesetz als Äquivalent der Keplergesetze,

Anwendung der Gesetze zur Berechnung von Satellitenbahnen,

geostationäre Satelliten,

Feldbegriff erarbeiten als Messvorschrift "Kraft auf Probekörper"

EF Kontext: 3. Schall

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

Entstehung und Ausbreitung von Schall

6 Ustd.

· erklären qualitativ die Ausbreitung mechanischer Wellen mit den Eigenschaften des Ausbreitungsmediums

Stimmgabel, Schreibstimmgabel

Bewegungsmesswandler

Vakuumglocke

Schallgeschwindigkeitsmessung

Erarbeitung der Grundgrößen zur Beschreibung von Schwingungen und Wellen,

Frequenz und Amplitude beim Höreindruck

Modelle der Wellenausbreitung

10 Ustd.

· beschreiben Schwingungen und Wellen als Störungen eines Gleichgewichtes und identifizieren die dabei auftretenden Kräfte

Wellenmaschine

Wellenwanne

Entstehung von Longitudinalwellen und Transversalwellen

Interferenz bei Hörbeobachtungen

Erzwungene Schwingungen und Resonanz

4 Ustd.

· erläutern das Auftreten von Resonanz mithilfe von Wechselwirkung und Energie

Stimmgabeln

Resonanzexperiment

erwünschte und unerwünschte Resonanzen (Resonanzkörper und Resonanzkatastrophe

Übersicht Qualifikationsphase 1

Unterrichtsvorhaben der Qualifikationsphase (Q1)

Kontext und Zielfrage

Inhaltliche Schwerpunkte

Kompetenzschwerpunkte

1. Erforschung des Photons

Wie kann das Verhalten des Lichtes beschrieben und erklärt werden?

Zeitbedarf: 14 Ustd.

Quantenphysik

· Wellen- und Teilchenaspekt der Photonen

E2 Wahrnehmung und Messen

E5 Auswertung

K3 Präsentation

2. Erforschung des Elektrons

Wie können die Ladung und die Masse des Elektrons bestimmt werden?

Zeitbedarf: 15 Ustd.

Quantenphysik

· Teilchenaspekt der Elektronen

UF1 Wiedergabe

UF3 Systematisierung

E5 Auswertung

E6 Modelle

3. Photonen und Elektronen als Quantenobjekte

Welche Eigenschaften haben Quantenobjekte?

Zeitbedarf: 8 Ustd.

Quantenphysik

· Teilchenaspekt und Wellenaspekt bei Elektronen und Photonen

· Eigenschaften von Quantenobjekten

E6 Modelle

E7 Arbeits- und Denkweisen

K4 Argumentation

B4 Möglichkeiten und Grenzen

4. Elektrische Energieversorgung

Wie kann elektrische Energie erzeugt und verteilt werden?

Zeitbedarf: 18 Ustd.

Elektrodynamik

· Elektrische Spannung und Energie

· Induktion

· Transformation

UF2 Auswahl

UF4 Vernetzung

E2 Wahrnehmung und Messung

E5 Auswertung

E6 Modelle

K3 Präsentation

B1 Kriterien

5. Wirbelströme im Alltag

Wie kann man Wirbelströme technisch nutzen?

Zeitbedarf: 4 Ustd.

Elektrodynamik

· Induktion

UF4 Vernetzung

E5 Auswertung

B1 Kriterien

Q1 Kontext: 1. Erforschung des Photons

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

Ebene Wellen und Kreiswellen

Reflexion und Brechung

Welleneigenschaften

Beugung und Interferenz

Lichtwellenlänge und Lichtfrequenz

7 Ustd.

· veranschaulichen mit Hilfe der Wellenwanne qualitativ ebene Wellen und Kreiswellen und demonstrieren die Phänomene Reflexion und Brechung, Beugung und Interferenz

· bestimmen die Wellenlängen und Frequenzen des Lichtes mit Doppelspalt und Gitter

Wellenwanne

Quantitative Experimente mit Licht am Doppelspalt und Gitter

Beschreibung und Eigenschaften von Wellen wiederholen und ergänzen, Phänomene Beugung und Interferenz kennenlernen und den Gangunterschied als Kriterium einführen, Licht als Welle erfahren und Wellengrößen wie Wellenlänge und Frequenz in Experimenten bestimmen

Quantelung der Energie im Licht

7 Ustd.

· demonstrieren mit Experimenten zum Photoeffekt den Quantencharakter von Licht und bestimmen den Zusammenhang von Energie, Wellenlänge und Frequenz von Photonen sowie die Austrittsarbeit der Photonen

Hallwachseffekt (Zinkplatte)

Photoeffekt mit Vakuumphotozelle

Unabhängigkeit der Energie der Photoelektronen von der Lichtintensität und der Abhängigkeit von der Lichtfrequenz zeigen, Einsteingleichung und Einsteininterpretation einführen,

Plancksches Wirkungsquantum und Austrittsarbeit bestimmen

Hinweis:

Grundlagen für die Bestimmung der Energie der Photoelektronen müssen vorgegeben werden!

Q1 Kontext: 2. Erforschung des Elektrons

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

Elektronenladung

8 Ustd.

· beschreiben Eigenschaften und Wirkungen homogener elektrischer Felder und erläutern die Definitionsgleichung

· beschreiben Ladungen im Kräftegleichgewicht

· definieren Spannung als Verhältnis von Energie und Ladung

· erläutern die Geschwindigkeitszunahme von Ladungsträgern nach Durchlaufen einer Spannung

· erläutern an einer vereinfachten Version des Millikanversuches die Bestimmung der Elektronenladung

Millikanversuch (vereinfachte Betrachtung: Schweben von Elektronen), ggf. als Simulation möglich

Elektrisches Feld und elektrische Feldstärke in Analogie zum Gravitationsfeld einführen, Spannung als Energie pro Ladung definieren, homogenes elektrisches Feld im Plattenkondensator betrachten und Zusammenhang zwischen Feldstärke, Spannung und Plattenabstand nennen und zeigen, Ladungsträger in elektrischen Feldern im Kräftegleichgewicht und beschleunigt

besprechen

Elektronenmasse

7 Ustd.

· beschreiben Eigenschaften und Wirkungen homogener magnetischer Felder und erläutern die Definitionsgleichung

· modellieren Vorgänge im Fadenstrahlrohr mathematisch (Energie der Elektronen, Lorentzkraft) und leiten Schlussfolgerungen her, die experimentell überprüft werden

· bestimmen die Elektronenmasse

e/m- Bestimmung mit dem Fadenstrahlrohr und dem Helmholtzspulenpaar

optional:

Stromwaage

Hallsonde

Magnetisches Feld wiederholen und in Analogie zum Gravitationsfeld und zum elektrischen Feld einführen, Lorentzkraft nach Richtung und Betrag einführen und zur Definition der Flussdichte nutzen, Zusammenhang zwischen Spannung, Ladung und Geschwindigkeitszunahme vertiefen

Q1 Kontext: 3. Photonen und Elektronen als Quantenobjekte

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

Streuung von Elektronen an Festkörpern, deBroglie-Wellenlänge

3 Ustd.

· erläutern die Aussage der deBroglie-Hypothese, wenden diese zur Erklärung des Beugungsbildes beim Elektronenbeugungsexperiment an und bestimmen die Wellenlänge der Elektronen

Elektronenbeugungsexperiment mit polykristallinem Graphit

Veranschaulichung der Braggbedingung

Licht und Materie

5 Ustd.

· erläutern am Beispiel der Quantenobjekte Elektron und Photon die Bedeutung von Modellen als grundlegende Erkenntniswerkzeuge in der Physik

· verdeutlichen die Wahrscheinlichkeitsinterpretation für Quantenobjekte unter Verwendung geeigneter Darstellungen

· zeigen an Beispielen die Grenzen und Gültigkeitsbereiche von Wellen- und Teilchenmodellen für Licht und Elektronen auf

· beschreiben und diskutieren die Kontroverse um die Kopenhagener Deutung und den Welle-Teilchen-Dualismus

Computersimulationen von Zwei-Wege-Experimenten

Videos

Interferenz und Zählbarkeit von Quantenobjekten erarbeiten, Komplementaritätsprinzip und Wahrscheinlichkeitsaussagen für quantenphysikalische Ereignisse einführen entsprechend der Kopenhagener Deutung

Q1 Kontext: 4. Elektrische Energieversorgung

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

Wandlung von mechanischer in elektrische Energie,

Induktion,

Induktionsspannung

5 Ustd.

· definieren Spannung als Verhältnis von Energie und Ladung und bestimmen damit Energien bei elektrischen Leitungsvorgängen

· erläutern am Beispiel der Leiterschaukel das Auftreten einer Spannung durch die Wirkung der Lorentzkraft auf bewegte Ladungsträger

· wenden dabei die Drei-Finger-Regel der Lorentzkraft an

· werten Messdaten, die mit einem Oszilloskop oder Messwerterfassungssystem gewonnen wurden, im Hinblick auf Zeiten, Frequenzen und Spannungen aus

Leiterschaukelversuch

Messgeräte für Spannungen

Oszilloskop und/oder anderes Messwerterfassungssystem

Definition der Spannung wiederholen und Erläuterung an Beispielen, an der Leiterschaukel Beziehung zwischen Leitergeschwindigkeit, Flussdichte und Spannung deduktiv herleiten,

Messung von Spannungen und Analyse hinsichtlich Zeiten und Frequenzen bei zeitlich veränderlichen Spannungen

Technisch praktikable Generatoren

4 Ustd.

· führen Induktionserscheinungen an einer Leiterschleife auf die beiden grundlegenden Ursachen ( zeitlich veränderliches Magnetfeld und zeitlich veränderliche effektive Fläche) zurück

· erläutern das Entstehen sinusförmiger Wechselspannungen in Generatoren

· erläutern adressatenbezogen Zielsetzungen, Aufbauten und Ergebnisse von Experimenten sprachlich angemessen und verständlich

Experimente mit rotierenden Leiterschleifen

Experimentiergeneratoren

Internetquellen, Applets und Lehrfilme

Grundsätzliche Möglichkeiten der Induktion (Flächenänderung wie bei Leiterschaukel und Magnetfeldänderung) erarbeiten, am System Außenpolgeneratorgenerator Gleichung für induzierte Sinusspannung herleiten

Nutzbarmachung elektrischer Energie durch Transformation, Transformator

5 Ustd.

· ermitteln die Übersetzungsverhältnisse von Spannungen und Stromstärken beim Transformator

· erläutern Zielsetzungen, Aufbauten und Ergebnisse ihrer Experimente

· geben Parameter von Transformatoren zur gezielten Veränderung einer Wechselspannung an

Aufbautransformatoren mit diversen Messgeräten

Aufbau eines Transformators einführen und Übersetzungsverhältnisse ermitteln, Beispiele für Anwendungen des Transformators kennenlernen

Q1 Kontext: 4. Elektrische Energieversorgung

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

Energieerhaltung,

Ohm'sche Verluste

4 Ustd.

· verwenden ein physikalisches Modellexperiment zu Freileitungen, um technische Prinzipien der Bereitstellung und Weiterleitung von elektrischer Energie zu demonstrieren und zu erklären

· bewerten die Notwendigkeit der Transformation von Wechselspannung für den effektiven Transport elektrischer Energie über große Entfernungen

· beurteilen Vor- und Nachteile verschiedener Möglichkeiten zur Übertragung elektrischer Energie über große Entfernungen

· zeigen den Einfluss und die Anwendung physikalischer Grundlagen in Lebenswelt und Technik am Beispiel der Bereitstellung und der Verteilung elektrischer Energie auf

Modellexperiment mit Aufbautransformatoren und Freileitungsmodell

Ohm'sche Verluste an Leitungen einführen und Abhängigkeit von der Stromstärke erarbeiten, am Freileitungsmodell ermitteln, dass niedrige Stromstärken und damit hohe Spannungen Energieverluste vermindern, Freileitungen und Kabel technisch und wirtschaftlich abgrenzen, Probleme der Energiewende erkennen und Standpunkte finden

Q1 Kontext: 5. Wirbelströme im Alltag

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

Lenz'sche Regel,

Wirbelströme

4 Ustd.

· erläutern am Thomson'schen Ringversuch die Lenz'sche Regel

· bewerten bei technischen Prozessen das Auftreten erwünschter und unerwünschter Wirbelströme

Ringversuch von Thomson

Waltenhofen'sches Pendel

Lenz'sche Regel erarbeiten, das Auftreten von Wirbelströmen an Beispielen mit der Lenz'schen Regel erklären

Übersicht Qualifikationsphase 2

Unterrichtsvorhaben der Qualifikationsphase (Q2)

Kontext und Zielfrage

Inhaltliche Schwerpunkte

Kompetenzschwerpunkte

1. Erforschung des Mikro- und Makrokosmos

Wie gewinnt man Informationen zum Aufbau der Materie?

Zeitbedarf: 13 Ustd.

Strahlung und Materie

· Energiequantelung der Atomhülle

· Spektrum der elektromagnetischen Strahlung

UF1 Wiedergabe

E5 Auswertung

E2 Wahrnehmung und Messung

2. Mensch und Strahlung

Wie wirkt Strahlung auf den Menschen?

Zeitbedarf: 9 Ustd.

Strahlung und Materie

· Kernumwandlungen

· Ionisierende Strahlung

· Ionisierende Strahlung im Spektrum

UF1 Wiedergabe

B3 Werte und Normen

B4 Möglichkeiten und Grenzen

3. Forschung am CERN und DESY

Welche Erkenntnisse gibt es über die Bausteine der Materie?

Zeitbedarf: 6 Ustd.

Strahlung und Materie

· Standardmodell der Elementarteilchen

UF3 Systematisierung

E6 Modelle

4. Navigationssysteme

Welchen Einfluss hat Bewegung auf den Ablauf der Zeit?

Zeitbedarf: 5 Ustd.

Relativität von Raum und Zeit

· Prinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit

· Zeitdilatation

UF 1 Wiedergabe

E6 Modelle

5. Teilchenbeschleuniger

Welchen Einfluss hat die Geschwindigkeit auf die Masse von Körpern?

Zeitbedarf: 6 Ustd.

Relativität von Raum und Zeit

· Veränderlichkeit der Masse

· Äquivalenz von Masse und Energie

UF4 Vernetzung

B1 Kriterien

6. Das heutige Weltbild der Physik

Welchen Beitrag liefert die Relativitätstheorie zur Erklärung unserer Welt?

Zeitbedarf: 2 UStd.

Relativität von Raum und Zeit

Aspekte von 4 und 5

E7 Arbeits- und Denkweisen

K3 Präsentation

Q2 Kontext: 1. Erforschung des Mikro- und Makrokosmos

Inhalt	Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler	Experiment/Medium	Kommentar
Kern-Hülle-Modell 2 Ustd.	· erläutern, vergleichen und beurteilen Modelle zur Struktur von Atomen und Materiebausteinen	Recherche Internet und Literatur	Frühe Atommodelle von Dalton bis Rutherford erarbeiten
Energieniveaus der Atomhülle 2 Ustd.	· erläutern die Existenz von Linienspektren mit unterschiedlichen Energieniveaus in der Atomhülle und der Emission von Photonen · interpretieren Absorptionsspektren mit der Absorption von Photonen aus weißem Licht	Spektrallampen, Experiment zur Natriumresonanzabsorption	Aus der Existenz von Spektrallinien auf diskrete Energieniveaus schließen, die Energie von emittierten Photonen als Energiedifferenz zwischen Energieniveaus erklären und die Absorption von Photonen erläutern
Wechsel des Energieniveaus durch Elektronenstoß 3 Ustd.	· erläutern die Bedeutung des Franck-Hertz-Versuches für die Entwicklung von Modellen der diskreten Energiezustände in der Atomhülle	Franck-Hertz-Versuch (Neon und/oder Quecksilber)	Erarbeiten, dass die Existenz von Energieniveaus in der Atomhülle auch mit nichtoptischen Experimenten nachgewiesen werden kann
Sternspektren und Fraunhoferlinien 3 Ustd.	· interpretieren die Fraunhoferlinien als Absorptionsspektrum der Sonnen- und Erdatmosphäre · erklären Sternspektren · stellen dar, wie mit spektroskopischen Methoden Informationen über die Entstehung und den Aufbau des Weltalls gewonnen werden können	Spektralanalyse des Sonnenlichtes/ Experiment oder Recherche	Erarbeiten, dass Elemente in der Sonnen- bzw. Erdatmosphäre im Sonnenspektrum identifiziert werden können, dass Sternspektren Informationen über Zusammensetzung und Bewegungszustand liefern
Röntgenstrahlung 3 Ustd.	· interpretieren Röntgenstrahlung als Umkehrung des Photoeffektes und erklären die charakteristische Strahlung mit den diskreten Energieniveaus der Atomhülle	Nur Recherche, da kein Röntgengerät vorhanden	Wiederholung des Photoeffektes und Röntgenstrahlung als Umkehrung erarbeiten, Bremsstrahlung und charakteristische Strahlung unterscheiden

Q2 Kontext: 2. Mensch und Strahlung

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

Detektoren

3 Ustd.

· erläutern den Aufbau und die Funktionsweise von Nachweisgeräten für ionisierende Strahlung (Geigerzähler)

· bestimmen Zählraten und Halbwertszeiten

Geigerzähler

Isotopengenerator Ba-137

Aufbau und Funktionsweise von Geigerzählern erarbeiten, Größen Zählrate und Halbwertszeit einführen und messen

Strahlungsarten

2 Ustd.

· unterscheiden α-, β-, γ- Strahlung von Röntgenstrahlung sowie Neutronen- und Schwerionenstrahlung

· erläutern die experimentellen Nachweismöglichkeiten mithilfe von Absorptionsexperimenten

· bewerten an Beispielen die Rolle von Physikern zur Gewinnung von Erkenntnissen in der Kern- und Elementarteilchenphysik

Absorptionsexperimente mit Strahlerstiften und unterschiedlichen Absorptionsmaterialien,

Recherche Internet und Literatur

Unterschiedliche Strahlungsarten erarbeiten und an einfachen Experimenten Nachweismöglichkeiten deutlich machen, z.B. die Rolle von Becquerel und Curie beschreiben und bewerten

Elementumwandlung

1 Ustd.

· erläutern den Zusammenhang von radioaktiver Strahlung und Kernumwandlungen

Nuklidkarte

Mit Hilfe der Nuklidkarte Kernumwandlungen bei radioaktiver Strahlung beschreiben und Zerfallsreihen erkennen

Biologische Wirkung ionisierender Strahlung und Dosimetrie

· beschreiben Wirkungen von Strahlung auf Materie und lebende Organismen

· sammeln und bereiten auf Informationen über medizinische und technische Anwendungen von ionisierender Strahlung

· begründen mit einfachen Modellen biologisch-medizinische Wirkungen von ionisierender Strahlung mit deren typischen physikalischen Eigenschaften

Recherche

Filme

Biologische Folgen und Risiken von ionisierender Strahlung erarbeiten,

sinnvolle Nutzung bei medizinischer Diagnose und Therapie abwägen, technische Nutzung z.B. bei der Kontrolle technischer Anlagen erarbeiten, Dosimetrie (einfache Größen: Aktivität, Dosis, Äquivalentdosis) zur Beurteilung von

Q2 Kontext: 2. Mensch und Strahlung

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

3 Ustd.

· erläutern das Vorkommen künstlicher und natürlicher Strahlung, beschreiben deren Wirkung auf den Menschen mithilfe einfacher dosimetrischer Größen und bewerten Schutzmaßnahmen im Hinblick auf die Strahlenbelastung des Menschen im Alltag

· bewerten Gefahren und Nutzen der Anwendung ionisierender Strahlung unter Abwägung unterschiedlicher Kriterien

Belastung erkennen,

verstehen, dass die Abwägung von Nutzen und Risiko bei Verwendung ionisierender Strahlung unterschiedliche Kriterien notwendig macht

Q2 Kontext: 3. Forschung am CERN und DESY

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

Kernbausteine und Elementarteilchen

4 Ustd.

· erläutern mithilfe des aktuellen Standardmodells den Aufbau der Kernbausteine und erklären mit ihm Phänomene der Kernphysik

· erklären an einfachen Beispielen Teilchenumwandlungen im Standardmodell

Nur Recherche möglich, z.B auf den Internetseiten des CERN und DESY

Standardmodell mit Hilfe von Texten, Tabellen und Grafiken erarbeiten, Teilchenumwandlungen z.B. an Paarbildung und Paarvernichtung erklären

(Virtuelles) Photon als Austausch-teilchen der elektro-

magnetischen

Wechselwirkung,

Konzept Austausch-teilchen versus

Feldkonzept

2Ustd

· vergleichen in Grundprinzipien das Modell des Photons als Austauschteilchen für die elektromagnetische Wechselwirkung exemplarisch für fundamentale Wechselwirkungen mit dem Modell des Feldes

Recherche, Animationen im Internet

Q2 Kontext: 4. Navigationssysteme

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

Relativität der Zeit

5 Ustd.

· interpretieren das Experiment von Michelson und Morley als ein Indiz für die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit

· erläutern anschaulich mit der Lichtuhr grundlegende Prinzipien der speziellen Relativitätstheorie und ermitteln die Formel für die Zeitdilatation

· erläutern qualitativ den Myonenzerfall in der Erdatmosphäre als Beleg für die Zeitdilatation

· erläutern die relativistische Längenkontraktion ausgehend von der Zeitdilatation

· begründen, dass die Lichtgeschwindigkeit als Obergrenze für Geschwindigkeiten die Addition von Geschwindigkeiten auf kleine Geschwindigkeiten begrenzt

Michelson-Morley-Experiment

Lichtuhr als Simulation

Recherche Myonenzerfall

Ausgehend von der Frage der Genauigkeit von Navigations-systemen wird die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit mit dem Experiment von Michelson und Morley begründet, aus dem Prinzip der konstanten Lichtgeschwindigkeit mit dem Modell der bewegten Lichtuhr die Gleichung für die Zeitdilatation hergeleitet, diese am Beispiel des Myonenzerfalls in unserer Atmosphäre bestätigt und im Bezugssystem der Myonen die Gleichung für die Längenkontraktion abgeleitet

Q2 Kontext: 5. Teilchenbeschleuniger

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

"Schnelle" Ladungs-

Träger in E-Feldern und B-Feldern

2 Ustd.

· erläutern die Funktionsweise eines Zyklotrons

· geben an, warum eine relativistische Massenzunahme des beschleunigten Teilchens die Verwendung des Zyklotrons begrenzt

Simulation eines

Zyklotrons mit und ohne

Massenveränderlichkeit

Erarbeitung des Aufbaus und der Funktionsweise eines Zyklotrons, Beobachtung der Grenze der Verwendbarkeit durch die relativistische Massenzunahme in der Simulation (ohne Rechnung)

Ruhemasse und dynamische Masse

4 Ustd.

· erläutern die Energie-Masse-Äquivalenz

· zeigen die Bedeutung der Äquivalenz für die Kernspaltung und für die Kernfusion auf

Recherche, Film

Beziehung wird als herleitbar angegeben und ihre Bedeutung an Beispielen diskutiert.

Q2 Kontext: 6. Das heutige Bild der Physik

Inhalt

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

Experiment/Medium

Kommentar

Gegenseitige Bedingung von Raum und Zeit

2 Ustd.

· diskutieren die Bedeutung von Schlüsselexperimenten bei physikalischen Paradigmenwechseln an Beispielen aus der Relativitätstheorie

· beschreiben Konsequenzen der relativistischen Einflüsse auf Raum und Zeit anhand anschaulicher und einfacher Abbildungen

Lehrbücher, Filme

Schnellnavigation

Willy-Brandt-Gesamtschule Marl

Kopfmenü

Hauptmenü