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Physik
Vorbemerkungen
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Fachliche Vorbemerkungen
Der Physikunterricht unterstützt das Konzept von Ursache und Wirkung. Dieses Konzept bietet Ordnung bei der Sortierung von physikalischen Phänomenen. Es wird durch die mathematische Formulierung gestützt. Durch die Übereinstimmung von theoretisch errechneter und tatsächlich gemessener Größe wird das Vertrauen in eine mathematisch-naturwissenschaftliche Vorgehensweise gestärkt.
Durch die Behandlung zum Beispiel der Phänomene von Jahreszeiten, Mondphasen und Mondfinsternis greift der Bildungsplan auf die Alltagserfahrung der Schülerinnen und Schüler zurück.
Bei der Beschreibung von Experimenten wird den Schülerinnen und Schülern die Bedeutung der Idealisierung zur Formulierung einer Hypothese vermittelt. Durch Überprüfung der Hypothese üben sie Kommunizieren und bewerten ihre Ergebnisse. Die Schülerinnen und Schüler üben dabei Fähigkeiten, die wichtig in den Naturwissenschaften sind.
In induktiver Weise wird der Stoff von der Beobachtung im Experiment fortentwickelt, sodass ein mathematisches Gesetz formuliert wird. Das gefundene mathematische Gesetz wird durch weitere Experimente gestützt.
Im deduktiven Vorgehen wird im Physikunterricht die Funktionsweise eines technischen Bauteils hergeleitet. Dabei nimmt man an, dass das Bauteil aus verschiedenen Einzelteilen besteht, deren Funktionsweise man sowohl qualitativ als auch quantitativ mit Hilfe eines mathematischen Gesetzes beschreibt. Aus dem Verhalten der Einzelteile schließt man dann auf das Verhalten des Bauteils.
Beide Herangehensweisen sind typisch für die Arbeit im Fach „Physik“.
Die technischen Grundlagen vieler Geräte des Alltags sind physikalischer Natur. Durch die Miniaturisierung der technischen Bauteile ist die physikalische Natur immer weniger sichtbar. Der Physikunterricht soll die Schülerinnen und Schüler dazu befähigen, die technischen Grundlagen einiger Geräte nachzuvollziehen, mit denen die Schülerinnen und Schüler umgehen.
Physikalische Sachverhalte der instrumentellen Messtechnik, physikalischen Chemie, Molekularbiologie und der Biochemie werden den Schülerinnen und Schülern bei ihrer zukünftigen beruflichen Tätigkeit begegnen. Schülerinnen und Schüler erwerben im Fach Physik die notwendigen Fähigkeiten, um diese Sachverhalte nachzuvollziehen. Dazu ist das Verständnis für funktionale Zusammenhänge zweier physikalischer Größen von zentraler Bedeutung. Schülerinnen und Schüler wenden ihre erworbenen physikalischen Erkenntnisse an, um den Aufbau und die Funktion von im Beruf gängigen Analysegeräten zu verstehen.
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) | 20 | |||
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30 | ||||
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10 | ||||
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10 | 70 | |||
Zeit für Leistungsfeststellung | 10 | ||||
80 |
Schuljahr 1
Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP) |
20 |
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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 |
Optik |
30 |
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Die Schülerinnen und Schüler konstruieren mithilfe des Strahlmodells des Lichts Schattenwurf, Spiegelbild, reelles und virtuelles Bild eines Gegenstands. Die Schülerinnen und Schüler berechnen den Strahlengang eines Lichtstrahls mithilfe des Brechungsgesetzes. Die Konstruktionsprinzipien für die Bildentstehung werden vom Ein-Linsensystem auf ein Zwei-Linsensystem übertragen. Die Schülerinnen und Schüler berechnen mithilfe des Wellenmodells die Energie unterschiedlicher Lichtquanten. Sie vollziehen den Aufbau und die Funktionsweise optischer Analysegeräte nach.
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BPE 1.1 |
Die Schülerinnen und Schüler charakterisieren passive und aktive Lichtquellen. Sie erläutern die Energieumwandlung in Licht für aktive Lichtquellen. Sie beschreiben die Ausbreitung des Lichts in einem homogenen Medium und leiten das Strahlenmodell des Lichts ab. Sie wenden das Strahlenmodell auf die Bildentstehung in der Lochkamera an und erklären mit ihm Sonnenfinsternis und Mondphasen. |
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BPE 1.2 |
Die Schülerinnen und Schüler leiten das Brechungsgesetz mithilfe einer Messreihe beim Übergang des Lichts von optisch dünnem zu optisch dichterem Medium ab. Sie übertragen das Vorgehen auf den Übergang von optisch dichtem zu optisch dünnerem Medium und erschließen sich das Phänomen der Totalreflexion. |
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BPE 1.3 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben eine aus Prismastümpfen zusammengesetzte Linse. Sie leiten dann das Sammeln von Lichtstrahlen in einen Punkt aus dem unterschiedlichen Brechungsverhalten der verschiedenen Prismastümpfe ab. Mit der Linsengleichung berechnen Schülerinnen und Schüler fehlende Größen. Sie leiten die Linsengleichung geometrisch aus der Konstruktionszeichnung für das reelle Bild her. |
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BPE 1.4 |
Die Schülerinnen und Schüler übertragen das für die Sammellinse Gültige auf ein System von zwei Sammellinsen. Sie entwickeln die Konstruktion der Bildentstehung und berechnen optische Größen. Sie begründen die unterschiedliche Wirkung von Mikroskop und Fernrohr mit dem Vertauschen der Brennweiten von Objektiv und Okular. |
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BPE 1.5 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Grenzen des Modells des Lichtstrahls. Sie geben wieder, dass es bei Licht einen Welle-Teilchendualismus gibt. Sie berechnen mithilfe der Lichtgeschwindigkeit Frequenzen bzw. Wellenlängen und die Energie von Lichtquanten. Die Schülerinnen und Schüler leiten sich die Farbe von Gegenständen, bei Bestrahlung mit weißem Licht und verschiedener Lichtfarben, mithilfe des RGB-Farbraumes ab. |
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BPE 2 |
Radioaktivität |
10 |
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Die Schülerinnen und Schüler lernen, die der Stabilität von Atomen zugrunde liegenden Prinzipien kennen und beschreiben die aus der Instabilität von Atomen resultierenden Mechanismen von Radioaktivität.
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BPE 2.1 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau von Atomkernen und den radioaktiven Zerfall auf Ebene der Nukleonen. Sie vergleichen die charakteristischen Eigenschaften der Strahlungsarten auf atomarer Ebene und beschreiben die Aktivität qualitativ. |
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BPE 2.2 |
Die Schülerinnen und Schüler vergleichen die charakteristischen Eigenschaften der Strahlungsarten und beschreiben die Auswirkungen von ionisierender Strahlung auf den menschlichen Körper und Expositionsmechanismen. |
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BPE 3 |
Elektrik |
10 |
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Die Schülerinnen und Schüler lernen die Grundgrößen der Elektrizitätslehre kennen und entwickeln durch Rechnung dabei eine Vorstellung dieser Größen im privaten Haushalt. Die Schülerinnen und Schülern erarbeiten sich den prinzipiellen Aufbau eines elektrischen Sensors.
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BPE 3.1 |
Die Schülerinnen und Schüler berechnen elektrische Größen. Die Schülerinnen und Schüler führen physikalische Messungen durch. Sie bestätigen theoretisch hergeleitete Rechenregeln durch physikalische Messungen. |
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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
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II |
anwenden, übertragen |
einen bekannten Zusammenhang oder eine bekannte Methode zur Lösungsfindung bzw. Zielerreichung auf einen anderen, ggf. unbekannten Sachverhalt beziehen
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II, III |
aufbauen |
Objekte und Geräte zielgerichtet anordnen und kombinieren
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II |
aufstellen |
fachspezifische Formeln, Gleichungen, Gleichungssysteme, Reaktionsgleichungen oder Reaktionsmechanismen entwickeln
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II |
auswerten |
Informationen (Daten, Einzelergebnisse o. a.) erfassen, in einen Zusammenhang stellen und daraus zielgerichtete Schlussfolgerungen ziehen
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II, III |
begründen |
Sachverhalte oder Aussagen auf Regeln, Gesetzmäßigkeiten bzw. kausale Zusammenhänge oder weitere nachvollziehbare Argumente zurückführen
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II |
benennen, nennen, angeben |
Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten oder Fakten ohne Erläuterung und Wertung aufzählen
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I |
beraten |
eine Entscheidungsfindung fachkompetent und zielgruppengerecht unterstützen
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III |
berechnen |
Ergebnisse aus gegebenen Werten/Daten durch Rechenoperationen oder grafische Lösungsmethoden gewinnen
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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
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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
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II |
darstellen, darlegen |
Sachverhalte, Strukturen, Zusammenhänge, Methoden oder Ergebnisse etc. unter einer bestimmten Fragestellung in geeigneten Kommunikationsformaten strukturiert und ggf. fachsprachlich wiedergeben
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I, II |
diskutieren, erörtern |
Pro- und Kontra-Argumente zu einer Aussage bzw. Behauptung einander gegenüberstellen und abwägen
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III |
dokumentieren |
Entscheidende Erklärungen, Herleitungen und Skizzen zu einem Sachverhalt bzw. Vorgang angeben und systematisch ordnen
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I, II |
durchführen |
eine vorgegebene oder eigene Anleitung bzw. Anweisung umsetzen
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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
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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
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III |
erklären |
Strukturen, Prozesse oder Zusammenhänge eines Sachverhalts nachvollziehbar, verständlich und fachlich begründet zum Ausdruck bringen
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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
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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
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I |
herstellen |
nach anerkannten Regeln Zubereitungen aus Stoffen gewinnen, anfertigen, zubereiten, be- oder verarbeiten, umfüllen, abfüllen, abpacken und kennzeichnen
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II, III |
implementieren |
Strukturen und/oder Prozesse mit Blick auf gegebene Rahmenbedingungen, Zielanforderungen sowie etwaige Regeln in einem System umsetzen
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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
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II, III |
planen |
die Schritte eines Arbeitsprozesses antizipieren und eine nachvollziehbare ergebnisorientierte Anordnung der Schritte vornehmen
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III |
präsentieren |
Sachverhalte strukturiert, mediengestützt und adressatengerecht vortragen
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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
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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
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II |
verdrahten |
Betriebsmittel nach einem vorgegebenen Anschluss‑/ Stromlaufplan systematisch elektrisch miteinander verbinden
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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
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I |
zeichnen |
einen beobachtbaren oder gegebenen Sachverhalt mit grafischen Mitteln und ggf. unter Einhaltung von fachlichen Konventionen (z. B. Symbole, Perspektiven etc.) darstellen
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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 |