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Biologisches und biotechnologisches Praktikum
Vorbemerkungen
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Fachliche Vorbemerkungen
Das Fach „Biologisches und biotechnologisches Praktikum“ ist zum einen von großer Relevanz, da nicht nur die Grundlagenforschung, sondern auch die Forschung in der Pharmazeutischen Industrie auf der klassischen Biologie beruht. In diesem Zusammenhang werden z. B. die Gewinnung pflanzlicher Inhaltsstoffe und das tierexperimentelle Arbeiten behandelt. Zum anderen ist die Biotechnologie, bei der Zellkultur und Fermentation eine große Rolle spielen, ein stark wachsender Industriezweig.
In diesem Fach lernen die Schülerinnen und Schüler, exakt, selbstständig und verantwortungsbewusst mit biologischem Material und den entsprechenden Geräten zu arbeiten. Die Ausbildung beginnt mit klassischen Grundtechniken in Mikroskopie und Histologie. Sie sind die Voraussetzung, anschließend die modernen, wesentlich komplexeren Techniken zu verstehen und sinnvoll einzusetzen. Außerdem bieten sie den Schülerinnen und Schülern auch die Gelegenheit, ihre eigenen Handfertigkeiten kennenzulernen und zu verbessern.
Durch ein breites, aber wohl ausgewähltes Methodenspektrum arbeiten sich die Schülerinnen und Schüler in die verschiedensten biologischen Arbeitstechniken ein. Hierbei werden auch immer wieder Grundtechniken angewendet, die die Schülerinnen und Schüler in anderen Praktika bereits erlernt haben. Auch werden Inhalte behandelt, die den Schülerinnen und Schülern parallel im Biologie-Theorieunterricht vermittelt werden. Der Schwerpunkt liegt hierbei im 1. Schuljahr auf der Botanik, während im 2. Schuljahr Themen aus dem Bereich der Zoologie behandelt werden.
Während der kompletten Zeit üben die Schülerinnen und Schüler den Umgang mit Arbeitsanleitungen (auch in englischer Sprache). Unter Beachtung der notwendigen gesetzlichen Bestimmungen für biologische und chemische Arbeiten erwerben sie die Fähigkeit, komplexere Versuchsabläufe – auch innerhalb eines Teams – sinnvoll, verantwortungsbewusst und kritisch durchzuführen. Weiterhin üben die Schülerinnen und Schüler die Dokumentation in Form von Versuchsprotokollen, bei denen die wissenschaftliche Auswertung der Versuchsergebnisse – z. B. in Form von Tabellen und Grafiken – im Mittelpunkt steht. Hierbei werden die Kenntnisse aus den Fächern „Mathematik I“ sowie „Informatik und Datenverarbeitung“ aufgegriffen und vertieft. Zur Dokumentation biologischer Sachverhalte lernen die Schülerinnen und Schüler, biologische Strukturen abzubilden und zu bewerten. Die Kombination von Bild- und Textdateien legt hierbei die Grundlage für eine moderne Dokumentation.
Um der im Arbeitsumfeld technischer Assistenten rasant fortschreitenden Digitalisierung gerecht zu werden, sollen zur Förderung digitaler Kompetenzen in den Fachpraktika zum einen digitale Messgeräte verwendet werden, wann immer diese verfügbar sind. Zum anderen sollen sowohl bei der Auswertung der erfassten Messdaten als auch bei der Dokumentation der Versuchsergebnisse labortypische Computeranwendungen zum Einsatz kommen.
Das Lernen in berufsvorbereitenden Bildungsgängen ist maßgeblich geprägt durch eine stark wechselnde Zusammensetzung der Lerngruppen, aber auch durch die Vielfalt der Lernenden selbst hinsichtlich ihrer Vorerfahrungen aus ihrem sozialen Umfeld, ihren sprachlichen Fähigkeiten und durch ihre Vorkenntnisse. Diese Heterogenität in den einzelnen Bildungsgängen hat in den vergangenen Jahren spürbar zugenommen. Neben der fundierten Vermittlung und Anwendung von fachspezifischen Methoden und Verfahrensweisen stehen daher die genaue Beobachtung und Diagnose von fachpraktischen Defiziten der einzelnen Schülerinnen und Schüler im Fokus. Der zeitliche Umfang der praktischen Lehrveranstaltungen ermöglicht es, auf Basis dieser Daten gezielte Maßnahmen zur individuellen Förderung der fachpraktischen Fähigkeiten und Fertigkeiten der Schülerinnen und Schüler zu ergreifen.
Dieser Bildungsplan wurde verfasst unter Berücksichtigung des Katalogs der Qualifikationsbeschreibungen gemäß Rahmenvereinbarung über die Ausbildung und Prüfung zum/zur Staatlich geprüften technischen Assistenten/in: Beschluss der KMK vom 30.09.2011 in der jeweils gültigen Fassung.
Hinweise zum Umgang mit dem Bildungsplan
Der Bildungsplan zeichnet sich durch eine Inhalts- und eine Kompetenzorientierung aus. In jeder Bildungsplaneinheit (BPE) werden in kursiver Schrift die übergeordneten Ziele beschrieben, die durch Zielformulierungen sowie in jeweils einer Inhalts- und Hinweisspalte konkretisiert werden. In den Zielformulierungen werden die jeweiligen fachspezifischen Operatoren als Verben verwendet. Operatoren sind handlungsinitiierende Verben, die signalisieren, welche Tätigkeiten beim Bearbeiten von Aufgaben erwartet werden; eine Operatorenliste ist jedem Bildungsplan im Anhang beigefügt. Durch die kompetenzorientierte Zielformulierung mittels dieser Operatoren wird das Anforderungsniveau bezüglich der Inhalte und der zu erwerbenden Kompetenzen definiert. Die formulierten Ziele und Inhalte sind verbindlich und damit prüfungsrelevant. Sie stellen die Regelanforderungen im jeweiligen Fach dar. Die Inhalte der Hinweisspalte sind unverbindliche Ergänzungen zur Inhaltsspalte und umfassen Beispiele, didaktische Hinweise und Querverweise auf andere Fächer bzw. BPE.
Der VIP-Bereich des Bildungsplans umfasst die Vertiefung, individualisiertes Lernen sowie Projektunterricht. Im Rahmen der hier zur Verfügung stehenden Stunden sollen die Schülerinnen und Schüler bestmöglich unterstützt und bei der Weiterentwicklung ihrer personalen und fachlichen Kompetenzen gefördert werden. Die Fachlehrerinnen und Fachlehrer nutzen diese Unterrichtszeit nach eigenen Schwerpunktsetzungen auf Basis der fächer- und bildungsgangspezifischen Besonderheiten sowie nach den Lernvoraussetzungen der einzelnen Schülerinnen und Schüler.
Der Teil „Zeit für Leistungsfeststellung“ des Bildungsplans berücksichtigt die Zeit, die zur Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung von Leistungsfeststellungen zur Verfügung steht. Dies kann auch die notwendige Zeit für die im Rahmen der Besonderen Lernleistungen erbrachten Leistungen, Nachbesprechung zu Leistungsfeststellungen sowie Feedback-Gespräche umfassen.
Bildungsplanübersicht
Schuljahr | Bildungsplaneinheiten | Zeitricht-wert | Gesamt-stunden | ||
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Schuljahr 1 | Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP) | 40 | |||
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12 | ||||
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28 | ||||
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16 | ||||
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32 | ||||
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12 | 140 | |||
Zeit für Leistungsfeststellung | 20 | ||||
160 | |||||
Schuljahr 2 | Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP) | 40 | |||
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2 | ||||
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30 | ||||
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20 | ||||
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48 | 140 | |||
Zeit für Leistungsfeststellung | 20 | ||||
160 |
Schuljahr 1
Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP) |
40 |
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Die Themenauswahl des Projektunterrichts hat aus den nachfolgenden Bildungsplaneinheiten unter Beachtung fächerverbindender Aspekte zu erfolgen.
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BPE 1 |
Arbeitsplatz Labor |
12 |
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Die Schülerinnen und Schüler sind sich Gefahren im Labor sowie die Einrichtungen und Maßnahmen zum Schutz davor bewusst. Allgemeine Verhaltensregeln werden durch die Schülerinnen und Schüler angewendet. Die Schülerinnen und Schüler strukturieren und dokumentieren die Laborarbeit nach den Grundregeln des wissenschaftlichen Arbeitens.
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BPE 1.1 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Gefahren ausgehend von Experimenten sowie die Einrichtungen und Maßnahmen zum Schutz davor und wenden diese Sicherheitsaspekte im Laboralltag an. |
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BPE 1.2 |
Die Schülerinnen und Schüler führen die Laborarbeit strukturiert nach den Grundregeln des wissenschaftlichen Arbeitens durch, dokumentieren diese und beurteilen Verfahren und Ergebnisse kritisch. Sie wenden das Protokollschema bei den Versuchen in den folgenden Bildungsplaneinheiten an. |
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BPE 2 |
Mikroskopie mit Mess- und Zählverfahren |
28 |
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Die Schülerinnen und Schüler lernen Aufbau und Funktion des Lichtmikroskops kennen. Sie wenden die technischen Möglichkeiten an und werten die in Experimenten ermittelten Daten wissenschaftlich aus.
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BPE 2.1 |
Die Schülerinnen und Schüler benennen die Bauteile des Lichtmikroskops, beschreiben die Funktion dieser Bauteile und wenden sie korrekt an. Die Schülerinnen und Schüler erklären das Prinzip der verschiedenen mikroskopischen Techniken und wenden diese passend zur Fragestellung an. |
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BPE 2.2 |
Die Schülerinnen und Schüler wenden mikroskopische Mess- und Zählverfahren sinnvoll an, führen diese durch und werten sie aus. Sie beurteilen die Versuchsergebnisse. |
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BPE 3 |
Morphologie und Histologie von Pflanzen mit digitaler Bilddokumentation |
16 |
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Die Schülerinnen und Schüler fertigen mikroskopische Dauerpräparate an und dokumentieren diese digital. Sie machen sich darüber hinaus mit den unterschiedlichen pflanzlichen Organen und den Gewebe- und Zelltypen vertraut.
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BPE 3.1 |
Die Schülerinnen und Schüler führen die Schritte zur Herstellung mikroskopischer Dauerpräparate und digitaler Bilder durch. Anschließend analysieren sie die Bilder hinsichtlich der passenden Gewebe- und Zelltypen. |
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BPE 4 |
Stoffwechselphysiologische Untersuchungen |
32 |
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Die Schülerinnen und Schüler eignen sich Methoden zur Extraktion und zur qualitativen und quantitativen Analyse an und wenden diese Techniken an.
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BPE 4.1 |
Die Schülerinnen und Schüler wenden verschieden Extraktionsmethoden zur Isolierung pflanzliche Inhaltsstoffe an. |
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BPE 4. 2 |
Die Schülerinnen und Schüler charakterisieren pflanzliche Inhaltsstoffe mittels Methoden zur qualitativen und quantitativen Analyse. |
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BPE 4. 3 |
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen pflanzenphysiologische Vorgänge mittels Methoden zur qualitativen Visualisierung bzw. quantitativen Messung. |
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BPE 5 |
Pflanzliche Gewebekultur |
12 |
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Die Schülerinnen und Schüler führen das sterile Arbeiten unter der Sicherheitswerkbank korrekt durch.
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BPE 5.1 |
Die Schülerinnen und Schüler stellen sterile Gewebekulturen her und wenden so die Kriterien für steriles Arbeiten an. |
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Schuljahr 2
Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP) |
40 |
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Die Themenauswahl des Projektunterrichts hat aus den nachfolgenden Bildungsplaneinheiten unter Beachtung fächerverbindender Aspekte zu erfolgen.
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BPE 6 |
Arbeiten im Labor |
2 |
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Die Schülerinnen und Schüler verinnerlichen die Verhaltensregeln in naturwissenschaftlichen Fachräumen und lernen die Sicherheitsausstattung für den Praktikumsfachraum kennen. Dadurch erlangen sie Sicherheit für das Arbeiten im laborpraktischen Unterricht sowie für den Umgang mit Gefahrstoffen. Außerdem verinnerlichen sie den Aufbau eines Protokolls.
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BPE 6.1 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Gefahren ausgehend von Experimenten sowie die Einrichtungen und Maßnahmen zum Schutz davor und wenden diese Sicherheitsaspekte im Laboralltag an. |
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BPE 6.2 |
Die Schülerinnen und Schüler wenden das Protokollschema bei der Dokumentation der Versuche in den folgenden Bildungsplaneinheiten an. |
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BPE 7 |
Tierische Zellkultur |
30 |
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Die Schülerinnen und Schüler erlernen verschiedene Arbeitstechniken im Umgang mit tierischer Zellkultur und das sterile Arbeiten unter der Sicherheitswerkbank. Neben den praktischen Fähigkeiten erwerben sie auch theoretische Kenntnisse.
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BPE 7.1 |
Die Schülerinnen und Schüler geben theoretische Grundlagen der Zellkultur wieder. |
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BPE 7.2 |
Die Schülerinnen und Schüler charakterisieren für die Zellkultur benötigte Geräte und Medien hinsichtlich ihres Aufbaus, ihrer Zusammensetzung und ihrer Funktion. |
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BPE 7.3 |
Die Schülerinnen und Schüler führen für die Zellkultur benötigte Methoden unter sterilen Bedingungen durch. |
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BPE 8 |
Messtechnik |
20 |
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Die Schülerinnen und Schüler erlernen die Bedienung der für die physiologischen Experimente benötigten Geräte und das Auswerten der damit generierten Aufzeichnungen.
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BPE 8.1 |
Die Schülerinnen und Schüler überprüfen die Einsatzmöglichkeiten der im Praktikum verwendeten Geräte und deren messtechnische Grenzen. Sie werten die Aufzeichnungen des Spannungsmessgeräts aus. |
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BPE 9 |
Anatomie und Physiologie von Tieren |
48 |
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Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Anatomie verschiedener Versuchstiere und erschließen die Funktion einzelner Organe. Hierbei erlernen sie das Präparieren von Tieren und Anfertigen von Präparaten.
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BPE 9.1 |
Die Schülerinnen und Schüler führen die Präparation von Versuchstieren fachgerecht durch. Hierbei ordnen sie den Organen ihre Bezeichnungen und Funktionen zu. |
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BPE 9.2 |
Die Schülerinnen und Schüler führen quantitative physiologische Versuche an ausgewählten Organsystemen durch. Hierzu bauen sie die Versuchsanordnung auf. |
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BPE 9.3 |
Die Schülerinnen und Schüler überprüfen die Zusammensetzung des Blutes anhand eines Differenzialblutbildes. |
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Operatorenliste
Anforderungsbereiche:
Anforderungsbereich I umfasst die Reproduktion und die Anwendung einfacher Sachverhalte und Fachmethoden, das Darstellen von Sachverhalten in vorgegebener Form sowie die Darstellung einfacher Bezüge.
Anforderungsbereich II umfasst die Reorganisation und das Übertragen komplexerer Sachverhalte und Fachmethoden, die situationsgerechte Anwendung von technischen Kommunikationsformen, die Wiedergabe von Bewertungsansätzen sowie das Herstellen von Bezügen, um technische Problemstellungen entsprechend den allgemeinen Regeln der Technik zu lösen.
Anforderungsbereich III umfasst das problembezogene Anwenden und Übertragen komplexer Sachverhalte und Fachmethoden, die situationsgerechte Auswahl von Kommunikationsformen, das Herstellen von Bezügen und das Bewerten von Sachverhalten.
Operator | Erläuterung | Zuordnung Anforderungsbereiche |
---|---|---|
ableiten |
auf der Grundlage relevanter Merkmale sachgerechte Schlüsse ziehen
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II |
abschätzen |
auf der Grundlage von begründeten Überlegungen Größenordnungen angeben
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II |
analysieren, untersuchen |
für eine gegebene Problem- oder Fragestellung systematisch bzw. kriteriengeleitet wichtige Bestandteile, Merkmale oder Eigenschaften eines Sachverhaltes oder eines Objektes erschließen und deren Beziehungen zueinander darstellen
|
II |
anwenden, übertragen |
einen bekannten Zusammenhang oder eine bekannte Methode zur Lösungsfindung bzw. Zielerreichung auf einen anderen, ggf. unbekannten Sachverhalt beziehen
|
II, III |
aufbauen |
Objekte und Geräte zielgerichtet anordnen und kombinieren
|
II |
aufstellen |
fachspezifische Formeln, Gleichungen, Gleichungssysteme, Reaktionsgleichungen oder Reaktionsmechanismen entwickeln
|
II |
auswerten |
Informationen (Daten, Einzelergebnisse o. a.) erfassen, in einen Zusammenhang stellen und daraus zielgerichtete Schlussfolgerungen ziehen
|
II, III |
begründen |
Sachverhalte oder Aussagen auf Regeln, Gesetzmäßigkeiten bzw. kausale Zusammenhänge oder weitere nachvollziehbare Argumente zurückführen
|
II |
benennen, nennen, angeben |
Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten oder Fakten ohne Erläuterung und Wertung aufzählen
|
I |
beraten |
eine Entscheidungsfindung fachkompetent und zielgruppengerecht unterstützen
|
III |
berechnen |
Ergebnisse aus gegebenen Werten/Daten durch Rechenoperationen oder grafische Lösungsmethoden gewinnen
|
II |
beschreiben |
Strukturen, Situationen, Zusammenhänge, Prozesse und Eigenschaften genau, sachlich, strukturiert und fachsprachlich richtig mit eigenen Worten darstellen, dabei wird auf Erklärungen oder Wertungen verzichtet
|
I, II |
bestimmen |
Sachverhalte und Inhalte prägnant und kriteriengeleitet darstellen
|
I |
bestätigen, beweisen, nachweisen, überprüfen, prüfen |
die Gültigkeit, Schlüssigkeit und Berechtigung einer Aussage (z. B. Hypothese, Modell oder Naturgesetz) durch ein Experiment, eine logische Herleitung oder sachliche Argumentation belegen bzw. widerlegen
|
III |
beurteilen, Stellung nehmen |
zu einem Sachverhalt oder einer Aussage eine eigene, auf Fachwissen sowie fachlichen Methoden und Maßstäben begründete Position über deren Sinnhaftigkeit vertreten
|
III |
bewerten, kritisch Stellung nehmen |
zu einem Sachverhalt oder einer Aussage eine eigene, auf gesellschaftlich oder persönliche Wertvorstellungen begründete Position über deren Annehmbarkeit vertreten
|
III |
charakterisieren |
spezifischen Eigenheiten von Sachverhalten, Objekten, Vorgängen, Personen o. a. unter leitenden Gesichtspunkten herausarbeiten und darstellen
|
II |
darstellen, darlegen |
Sachverhalte, Strukturen, Zusammenhänge, Methoden oder Ergebnisse etc. unter einer bestimmten Fragestellung in geeigneten Kommunikationsformaten strukturiert und ggf. fachsprachlich wiedergeben
|
I, II |
diskutieren, erörtern |
Pro- und Kontra-Argumente zu einer Aussage bzw. Behauptung einander gegenüberstellen und abwägen
|
III |
dokumentieren |
Entscheidende Erklärungen, Herleitungen und Skizzen zu einem Sachverhalt bzw. Vorgang angeben und systematisch ordnen
|
I, II |
durchführen |
eine vorgegebene oder eigene Anleitung bzw. Anweisung umsetzen
|
I, II |
einordnen, ordnen, zuordnen, kategorisieren, strukturieren |
Begriffe, Gegenstände usw. auf der Grundlage bestimmter Merkmale systematisch einteilen; so wird deutlich, dass Zusammenhänge unter vorgegebenen oder selbst gewählten Gesichtspunkten begründet hergestellt werden
|
II |
empfehlen |
Produkte und Verhaltensweisen kunden- und situationsgerecht vorschlagen
|
II |
entwickeln, entwerfen, gestalten |
Wissen und Methoden zielgerichtet und ggf. kreativ miteinander verknüpfen, um eine eigenständige Antwort auf eine Annahme oder eine Lösung für eine Problemstellung zu erarbeiten oder weiterzuentwickeln
|
III |
erklären |
Strukturen, Prozesse oder Zusammenhänge eines Sachverhalts nachvollziehbar, verständlich und fachlich begründet zum Ausdruck bringen
|
I, II |
erläutern |
Wesentliches eines Sachverhalts, Gegenstands, Vorgangs etc. mithilfe von anschaulichen Beispielen oder durch zusätzliche Informationen verdeutlichen
|
II |
ermitteln |
einen Zusammenhang oder eine Lösung finden und das Ergebnis formulieren
|
I, II |
erschließen |
geforderte Informationen herausarbeiten oder Sachverhalte herleiten, die nicht explizit in dem zugrunde liegenden Material genannt werden
|
II |
formulieren |
Gefordertes knapp und präzise zum Ausdruck bringen
|
I |
herstellen |
nach anerkannten Regeln Zubereitungen aus Stoffen gewinnen, anfertigen, zubereiten, be- oder verarbeiten, umfüllen, abfüllen, abpacken und kennzeichnen
|
II, III |
implementieren |
Strukturen und/oder Prozesse mit Blick auf gegebene Rahmenbedingungen, Zielanforderungen sowie etwaige Regeln in einem System umsetzen
|
II, III |
informieren |
fachliche Informationen zielgruppengerecht aufbereiten und strukturieren
|
II |
interpretieren, deuten |
auf der Grundlage einer beschreibenden Analyse Erklärungsmöglichkeiten für Zusammenhänge und Wirkungsweisen mit Blick auf ein schlüssiges Gesamtverständnis aufzeigen
|
III |
kennzeichnen |
Markierungen, Symbole, Zeichen oder Etiketten anbringen, die geltenden Konventionen und/oder gesetzlichen Vorschriften entsprechen
|
II |
optimieren |
einen gegebenen technischen Sachverhalt, einen Quellcode oder eine gegebene technische Einrichtung so verändern, dass die geforderten Kriterien unter einem bestimmten Aspekt erfüllt werden
|
II, III |
planen |
die Schritte eines Arbeitsprozesses antizipieren und eine nachvollziehbare ergebnisorientierte Anordnung der Schritte vornehmen
|
III |
präsentieren |
Sachverhalte strukturiert, mediengestützt und adressatengerecht vortragen
|
II |
skizzieren |
Sachverhalte, Objekte, Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentliche reduzieren und übersichtlich darstellen
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I |
übersetzen |
einen Sachverhalt oder einzelne Wörter und Phrasen wortgetreu in einer anderen Sprache wiedergeben
|
II |
validieren, testen |
Erbringung eines dokumentierten Nachweises, dass ein bestimmter Prozess oder ein System kontinuierlich eine Funktionalität/Produkt erzeugt, das die zuvor definierten Spezifikationen und Qualitätsmerkmale erfüllt
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I |
verallgemeinern |
aus einer Einsicht eine Aussage formulieren, die für verschiedene Anwendungsbereiche Gültigkeit besitzt
|
II |
verdrahten |
Betriebsmittel nach einem vorgegebenen Anschluss‑/ Stromlaufplan systematisch elektrisch miteinander verbinden
|
I, II |
vergleichen, gegenüberstellen, unterscheiden |
nach vorgegebenen oder selbst gewählten Gesichtspunkten problembezogen Gemeinsamkeiten, Ähnlichkeiten und Unterschiede ermitteln und gegenüberstellen sowie auf dieser Grundlage ggf. ein gewichtetes Ergebnis formulieren
|
II |
wiedergeben |
wesentliche Information und/oder deren Zusammenhänge strukturiert zusammenfassen
|
I |
zeichnen |
einen beobachtbaren oder gegebenen Sachverhalt mit grafischen Mitteln und ggf. unter Einhaltung von fachlichen Konventionen (z. B. Symbole, Perspektiven etc.) darstellen
|
I, II |
zeigen, aufzeigen |
Sachverhalte, Prozesse o. a. sachlich beschreiben und erläutern
|
I, II |
zusammenfassen |
das Wesentliche sachbezogen, konzentriert sowie inhaltlich und sprachlich strukturiert mit eigenen Worten wiedergeben
|
I, II |