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Physik
Vorbemerkungen
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Fachliche Vorbemerkungen
Das Fach „Physik“ vermittelt den Schülerinnen und Schülern Kompetenzen und Grundwissen, welche in den Bereichen Biotechnologie, Biologie, Chemie sowie Mikrobiologie Anwendung finden.
Die Schülerinnen und Schüler verstehen beruflich relevante physikalische Prinzipien und gewinnen Einblicke in naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen.
Die Bildungsplaneinheit 1 vermittelt die Kenntnis grundlegender physikalischer Größen aus Mechanik und Wärmelehre wie beispielsweise Kraft, Energie, Druck, Wärme und Temperatur. Diese stellt die Basis für das Verständnis technischer Vorgänge dar. Dabei bietet gerade das Leitthema der Energie ideale Möglichkeiten, um die Schülerinnen und Schüler zu einem zeitgemäßen und nachhaltigen Umgang mit Umwelt und Ressourcen im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung zu erziehen.
In Bildungsplaneinheit 2 erwerben die Schülerinnen und Schüler Kompetenzen und Grundlagen in der Optik, die für den Umgang mit optischen Geräten – wie beispielsweise Mikroskopen und Absorptionsspektroskopen – in ihrem späteren Arbeitsumfeld notwendig sind. Weiterhin vermittelt diese Bildungsplaneinheit Kompetenzen in der Anwendung von Fluoreszenztechniken in der Biotechnologie wie beispielsweise dem In-vivo-Monitoring oder der quantitativen Analyse von RNA.
Die Bildungsplaneinheit 3 vermittelt den Schülerinnen und Schülern ein physikalisches Grundverständnis von elektrischen Vorgängen und befähigt sie zu einem sicheren Umgang mit elektrischen Geräten. Darüber hinaus erleichtert ein grundlegendes elektrotechnisches Verständnis die Einarbeitung in elektrische und elektronische Messverfahren.
Die Schülerinnen und Schüler erweitern im Projektunterricht durch Anwendung digitaler Datenverarbeitungsprogramme zur Analyse und Auswertung verschiedener physikalischer Versuche ihre digitalen Kompetenzen. Eine enge Verzahnung von Theorie und Praxis stellt zudem eine Basis für die Bearbeitung beruflich relevanter problemorientierter Aufgabenstellungen dar und wird durch die fachübergreifende Zusammenarbeit mit den oben genannten Praxis- und Theoriefächern verwirklicht.
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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20 | ||||
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20 | ||||
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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 |
Grundlagen der Physik |
20 |
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Die Schülerinnen und Schüler erklären grundlegende physikalische Größen aus Mechanik und Wärmelehre wie beispielsweise Kraft, Energie, Druck, Wärme und Temperatur. Die Schülerinnen und Schüler deuten die genannten Begriffe im Sachzusammenhang und leiten qualitative und quantitative Aussagen über die Änderung des Zustands physikalischer Systeme, insbesondere im Zusammenhang mit typischen berufsspezifischen Fragestellungen, ab.
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BPE 1.1 |
Die Schülerinnen und Schüler ordnen physikalischen Phänomenen die physikalische Größe korrekt zu. Sie beschreiben das SI-Einheitensystem. Sie führen die Umrechnung von Einheiten durch. Weiterhin erläutern sie das prinzipielle Vorgehen bei der Messung physikalischer Größen. Sie übertragen diese Grundlagen auf die Dichtebestimmung und berechnen die Dichte von Feststoffen und Flüssigkeiten. |
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BPE 1.2 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern grundlegende physikalische Begriffe aus den Bereichen der Mechanik und wenden diese in berufsspezifischen Fragestellungen sachgerecht an. Insbesondere deuten sie den Begriff der Energie als Zustandsgröße und den Begriff der Arbeit als Prozessgröße zwischen Systemzuständen. Weiterhin zeigen sie die Bedeutung des physikalischen Grundprinzips der Energieerhaltung auf. |
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BPE 2 |
Optik |
20 |
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Die Schülerinnen und Schüler erläutern grundlegende optische Phänomene im Hinblick auf ihre Berufspraxis. Sie beschreiben die Anwendung und den Aufbau eines Lichtmikroskops und eines UV-VIS-Spektrometers.
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BPE 2.1 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Ausbreitung von Licht und die Lichtbrechung an der Grenzfläche zweier Medien. Sie zeichnen und berechnen den Lichtweg durch optische Linsen und übertragen diese Grundlagen auf den Strahlengang im Mikroskop. Sie deuten Licht anschaulich im Wellen- und Photonenmodell. Sie charakterisieren die Energie der elektromagnetischen Strahlung über Wellenlänge und Energie der Photonen. |
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BPE 2.2 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau und Lichtweg eines Lichtmikroskops. |
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BPE 2.3 |
Die Schülerinnen und Schüler deuten Absorption und Emission elektromagnetischer Strahlung im Schalenmodell der Atomhülle. Sie beschreiben das Absorptionsspektrum einer farbigen Verbindung und ermitteln die Stoffkonzentration aus der Extinktion. Sie nennen die wesentlichen Bauteile eines Spektrometers sowie deren Funktion. Sie unterscheiden Lichtabschwächung durch Absorption von Lichtabschwächung durch Trübung. |
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BPE 3 |
Elektrizitätslehre |
10 |
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Die Schülerinnen und Schüler wenden ihr physikalisches Grundverständnis von elektrischen Vorgängen an, um den sicheren Umgang mit Geräten aus ihrer Arbeitswelt zu gewährleisten. Sie beschreiben elektrotechnische Grundlagen, um diese in Ausbildung und Beruf bei der Einarbeitung in neue elektrische und elektronische Messverfahren anwenden zu können.
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BPE 3.1 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern den Unterschied zwischen den grundlegenden Begriffen der elektrischen Spannung und des elektrischen Stromes. Sie wenden das Ohm'sche Gesetz zur Erklärung von einfachen elektrischen Zusammenhängen an. Sie leiten die Definition des elektrischen Widerstandes aus der I(U)-Kennlinie ab und beschreiben die Abhängigkeiten des elektrischen Widerstandes vom Material und der Temperatur. |
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BPE 3.2 |
Die Schülerinnen und Schüler beurteilen den sicheren Umgang mit netzbetriebenen Geräten. Die Schülerinnen und Schüler erklären den Aufbau des Wechselstrom-Versorgungssystems. |
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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 |
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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
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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
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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
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III |
bewerten, kritisch Stellung nehmen |
zu einem Sachverhalt oder einer Aussage eine eigene, auf gesellschaftlich oder persönliche Wertvorstellungen begründete Position über deren Annehmbarkeit vertreten
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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
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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
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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
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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
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II |
interpretieren, deuten |
auf der Grundlage einer beschreibenden Analyse Erklärungsmöglichkeiten für Zusammenhänge und Wirkungsweisen mit Blick auf ein schlüssiges Gesamtverständnis aufzeigen
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III |
kennzeichnen |
Markierungen, Symbole, Zeichen oder Etiketten anbringen, die geltenden Konventionen und/oder gesetzlichen Vorschriften entsprechen
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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
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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
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I, II |
zusammenfassen |
das Wesentliche sachbezogen, konzentriert sowie inhaltlich und sprachlich strukturiert mit eigenen Worten wiedergeben
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I, II |