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Schwerpunkt Kommunikationstechnik: Praktikum
Vorbemerkungen
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Fachliche Vorbemerkungen
1. Fachspezifischer Bildungsauftrag (Bildungswert des Faches)
Unsere Informationsgesellschaft wäre ohne eine entsprechende Kommunikationstechnik nicht möglich. Informationen effizient und schnell vom Sender zum Empfänger zu bringen, ist eine Schlüsseltechnologie der heutigen Zeit. Kommunikationstechnik verwenden die Schülerinnen und Schüler täglich im schulischen, privaten und später auch im beruflichen Bereich.
Abhängig von der Schwerpunktsetzung der Schule wird entweder das Fach „Kommunikationstechnik“ oder das Fach „Kommunikationstechnik/Energietechnik“ mit dem dazugehörigen Praktikum unterrichtet. Das erste Schuljahr ist in beiden Schwerpunkten identisch, die Differenzierung findet erst im zweiten Schuljahr statt.
Zielsetzung des Faches „Kommunikationstechnik“ ist es, dass die Schülerinnen und Schüler einen Einblick in die Technologien bekommen, die hinter modernen Kommunikationssystemen stehen. Es geht um grundlegende Funktionsweisen und die wichtigsten Merkmale dieser Systeme, die im Rahmen der Digitalisierung der Arbeits- und Lebenswelt eine immer wichtigere Rolle spielen. Neben der Kommunikation ist der Umgang mit elektrischer Energie ein zentrales Thema in unserem Lebensumfeld. Deshalb werden beim Schwerpunkt Energietechnik im zweiten Schuljahr elektrische Maschinen und Systeme zur Energiewandlung betrachtet und analysiert. Elektrische Energie, wenn nachhaltig aus erneuerbaren Energien erzeugt, ist aus unserer technisierten Welt nicht mehr wegzudenken.
2. Fachliche Aussagen zum Kompetenzerwerb, prozessbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen kommunikationstechnische Systeme und analysieren Kenngrößen der Systeme. In Versuchsszenarien bauen die Schülerinnen und Schüler Testsysteme auf oder sie nutzen Simulationswerkzeuge, um Vorgänge darzustellen. Die Schülerinnen und Schüler werten die gewonnenen Daten aus und dokumentieren diese.
3. Ergänzende fachliche Hinweise
Schuljahr 1 – Schwerpunkt Kommunikationstechnik:
Im ersten Schuljahr nutzen die Schülerinnen und Schüler Simulationssoftware im Bereich der Netzwerktechnik in Verbindung mit der Rechnerinfrastruktur, um Problemstellungen zu analysieren.
Schuljahr 2 – Schwerpunkt Kommunikationstechnik:
Im zweiten Schuljahr nutzen die Schülerinnen und Schüler Messsysteme im Bereich der Übertragungstechnik, um Problemstellungen zu analysieren.
Schwerpunkt Energietechnik:
Die Schülerinnen und Schüler führen Messungen an Motorprüfständen durch und analysieren dabei die Eigenschaften der jeweiligen Elektromaschinen. Dies beinhaltet Messungen von Strom, Spannung, Leistung, Drehzahl und Drehmoment. Die Messergebnisse werden dann von den Schülerinnen und Schüler dokumentiert.
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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15 | ||||
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15 | ||||
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20 | 70 | |||
Zeit für Leistungsfeststellung | 10 | ||||
80 | |||||
Schuljahr 2 | Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP) | 20 | |||
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25 | ||||
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25 | 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 |
Client und Server Architektur |
15 |
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Die Schülerinnen und Schüler erstellen Webseiten, die sie mithilfe eines Webservers ihren Mitschülern zur Verfügung stellen.
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BPE 1.1 |
Die Schülerinnen und Schüler entwerfen eigene Webseiten aus verschiedenen Elementen des HTML-Befehlssatzes. Mithilfe von Serverskripten (php) und Browserskripten (JavaScript) entwickeln sie die Funktionalität ihrer Webseiten maßgeblich weiter. |
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BPE 2 |
Codierung und Übertragung von Zeichen |
15 |
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Die Schülerinnen und Schüler untersuchen mithilfe geeigneter Lehrmittel die Funktionsweise der seriellen Schnittstelle RS232/V24.
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BPE 2.1 |
Die Schülerinnen und Schüler analysieren den zeitlichen Verlauf des Handshaking beim Verbindungsauf- und -abbau. Sie bestimmen die Übertragungsgeschwindigkeit für gesendete Zeichen und werten Protokolle zur Übertragung von Textdateien, wie z. B. XMODEM, aus. |
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BPE 3 |
Lokale Netzwerke (LAN) |
20 |
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Die Schülerinnen und Schüler simulieren konkrete Netzwerkszenarien, um die korrekte Konfiguration der einzelnen Komponenten (z. B. Router, DHCP-Server, DNS-Server) überprüfen zu können. Die Schülerinnen und Schüler analysieren und konfigurieren lokale Netzwerke.
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BPE 3.1 |
Die Schülerinnen und Schüler ermitteln und überprüfen mithilfe geeigneter Simulationssoftware die korrekte IP-Konfiguration von lokalen Netzwerken (LAN). |
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BPE 3.2 |
Die Schülerinnen und Schüler analysieren mithilfe geeigneter Simulationssoftware die Funktionsweise von Netzwerkprotokollen. Sie entwickeln die Konfigurationen für die verwendeten Server (DHCP-Server, Webserver, DNS-Server). |
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Schuljahr 2
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 4 |
Signale übertragen |
25 |
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Die Schülerinnen und Schüler untersuchen Signale im Frequenzbereich unter Berücksichtigung des Tiefpassverhaltens der elektrischen Leitung. Schließlich vergleichen sie verschiedene Leitungscodes hinsichtlich Schrittgeschwindigkeit, Gleichstromfreiheit und Möglichkeiten zur Taktrückgewinnung.
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BPE 4.1 |
Die Schülerinnen und Schüler analysieren Reflexionen auf Leitungen, ermitteln deren Laufzeiten und berechnen daraus die Länge der Leitung (Fehlerortsbestimmung). Sie analysieren mithilfe von Simulationsprogramme Leitungseigenschaften wie den Wellenwiderstand. |
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BPE 4.2 |
Die Schülerinnen und Schüler entwickeln Strategien, um gezielt einzelne Oberwellen im Spektrum eines Signals zu analysieren. Sie wenden Simulationsprogramme an, um ihre Messwerte zu überprüfen und das Spektrum zu veranschaulichen. |
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BPE 4.3 |
Die Schülerinnen und Schüler analysieren unter Zuhilfenahme geeigneter Lehrmittel und Simulationsprogramme Leitungscodes und stellen damit die Wirkungsweise und Eigenschaften der Codes dar. |
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BPE 5 |
Modulation |
25 |
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Die Schülerinnen und Schüler erzeugen selbstständig modulierte Signale und übertragen auf diese Art und Weise Informationen, ehe sie diese beim Empfang wieder demodulieren. Dabei beachten sie die Eigenschaften der Übertragungsstrecke.
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BPE 5.1 |
Die Schülerinnen und Schüler analysieren unter Zuhilfenahme geeigneter Lehrmittel und Simulationsprogramme modulierte Signale und bestimmen relevante Kenngrößen im Zeit- und im Frequenzbereich. |
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BPE 5.2 |
Die Schülerinnen und Schüler führen unter Zuhilfenahme geeigneter Lehrmittel und Simulationsprogramme Modulationen durch und bestimmen relevante Kenngrößen im Zeit- und im Frequenzbereich. Dabei wenden sie Multiplexverfahren zur Mehrfachausnutzung eines Übertragungskanals an. |
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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
|
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
|
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
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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
|
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
|
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
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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
|
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
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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
|
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
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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
|
I, II |