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Biologie/Ökologie
Vorbemerkungen
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Fachliche Vorbemerkungen
Das Fach „Biologie/Ökologie“ ist aufgrund der zunehmenden Bedeutung von Arbeitsplätzen im Bereich Life Science eine essenzielle Grundlage für Umweltschutztechnische Assistentinnen und Assistenten. Daher ist der Anspruch des Fachs „Biologie/Ökologie“, den Schülerinnen und Schüler ein für den beruflichen Einsatz in Industrie und Wissenschaft notwendiges Verständnis für biologische und ökologische Fragestellungen und Aufgaben zu vermitteln.
Die erste Bildungsplaneinheit Zellbiologie vermittelt grundlegende Kenntnisse über den Aufbau und die Funktion verschiedener Zelltypen und ist damit unter anderem die Basis für die Mikrobiologie.
Enzyme ermöglichen als Biokatalysatoren chemische Prozesse im biologischen Umfeld. Für deren Aufbau und Wirkungsweise sind Kenntnisse aus anorganischer und organischer Chemie notwendig. Die breite Anwendung dieser Stoffklasse in Analytik, Technik und Medizin wird beispielhaft dargestellt und im „Mikrobiologischen und molekularbiologischen Praktikum“ experimentell vertieft.
Die Bildungsplaneinheit Mikrobiologie vermittelt zunächst einen Überblick über verschiedene Gruppen von Mikroorganismen und deren Identifizierungsmöglichkeiten. Des Weiteren werden wichtige Hintergründe und Regeln zum Umgang mit Mikroorganismen erklärt, die im „Mikrobiologischen und molekularbiologischen Praktikum“ angewandt werden. Das Verständnis von mikrobiologischen Wachstumskurven übertragen die Schülerinnen und Schüler auf biotechnologische Prozesse wie die Fermentation, wobei hierfür auch Kenntnisse aus dem Fach „Verfahrenstechnik/Umwelttechnik“ notwendig sind.
Neben der reinen Nutzung von Mikroorganismen ist auch deren gentechnische Veränderung ein wichtiger Bereich der Life Science. Hierzu vermittelt die Bildungsplaneinheit Molekularbiologie zunächst den grundlegenden Aufbau von Nukleinsäuren sowie die Abläufe der Verdopplung und Realisierung der genetischen Information, um anschließend praktische Methoden der Gentechnik zu besprechen. Auch diese werden im „Mikrobiologischen und molekularbiologischen Praktikum“ umfassend angewandt. Hierdurch soll den Schülerinnen und Schülern wiederum der Zusammenhang zwischen Theorie und Praxis verdeutlicht werden.
In der Bildungsplaneinheit Stoffwechsel stellen die Schülerinnen und Schüler verschiedene aufbauende und abbauende Stoffwechselwege dar und vergleichen diese. Dabei werden Verknüpfungen zu den Bildungsplaneinheiten Zellbiologie, Enzyme und Mikrobiologie hergestellt.
Die Bildungsplaneinheit Ökologische Grundbegriffe gibt den Schülerinnen und Schülern einen Einblick in die Komplexität von Ökosystemen und die mannigfaltigen Wechselwirkungen, die in diesen ablaufen.
Darauf aufbauend machen sich die Schülerinnen und Schüler in der Einheit Anthropogene Veränderungen der Biosphäre mit verschiedenen vom Menschen verursachten ökologischen Problemen und deren aktueller Relevanz vertraut.
Das Fach „Biologie/Ökologie“ baut auf Inhalte des Faches „Mathematik I“ auf und setzt diese anwendungsbezogen um.
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 2 | Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP) | 30 | |||
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8 | ||||
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8 | ||||
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12 | ||||
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16 | ||||
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13 | ||||
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8 | ||||
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10 | 105 | |||
Zeit für Leistungsfeststellung | 15 | ||||
120 |
Schuljahr 2
Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP) |
30 |
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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 |
Zellbiologie |
8 |
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Die Schülerinnen und Schüler formulieren die Kennzeichen des Lebens. Sie erkennen die Zelle als kleinste lebensfähige Einheit und beschreiben den Aufbau einer Eucyte. Dabei vergleichen sie tierische und pflanzliche Zellen anhand des Baus und der Funktion der charakteristischen Zellorganellen.
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BPE 1.1 |
Die Schülerinnen und Schüler formulieren die Kennzeichen des Lebens und erläutern wichtige Leistungen der Zelle. |
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BPE 1.2 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau und die Funktion tierischer und pflanzlicher Zellen. |
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BPE 2 |
Enzyme |
8 |
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Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau von Enzymen, erkennen deren Bedeutung und Wirkungsweise im Stoffwechsel und erklären die Beeinflussung von Enzymen anhand verschiedener Parameter.
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BPE 2.1 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Bau und die Strukturmerkmale von Enzymen. |
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BPE 2.2 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern die Bedeutung und Wirkungsweise der Enzyme im Stoffwechsel. |
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BPE 2.3 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Möglichkeiten der Beeinflussung der Enzymaktivität und leiten die entsprechenden Folgen ab. |
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BPE 3 |
Mikrobiologie |
12 |
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Die Schülerinnen und Schüler erkennen die Vielfalt von Mikroorganismen und deren Bedeutung im Alltag. Sie teilen die Mikroorganismen in Gruppen ein und stellen den Aufbau einer prokaryotischen Zelle dar. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Wachstumsbedingungen von Mikroorganismen kennen und wenden sie am Beispiel des Bioreaktors an. Sie erlernen Möglichkeiten zur Identifizierung verschiedener Mikroorganismen und leiten die Vielfalt der Mikroorganismen aus deren Austauschmöglichkeiten von Erbsubstanz ab.
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BPE 3.1 |
Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden verschiedene Gruppen von Mikroorganismen. |
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BPE 3.2 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau und die Besonderheiten prokaryotischer Zellen. |
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BPE 3.3 |
Die Schülerinnen und Schüler kategorisieren Mikroorganismen nach ihrer Bedeutung im Alltag. |
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BPE 3.4 |
Die Schülerinnen und Schüler benennen Wachstumsbedingungen für Bakterien und Pilze und wenden diese auf praktische Fragestellungen an. |
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BPE 3.5 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau eines Bioreaktors. Sie vergleichen Fermentationstechniken und wenden diese auf eine konkrete Fermentation an. |
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BPE 3.6 |
Die Schülerinnen und Schüler kategorisieren und beurteilen Mikroorganismen anhand von Identifikationsmethoden. |
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BPE 3.7 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben verschiedene Wege des Gentransfers. |
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BPE 4 |
Molekularbiologie |
16 |
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Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau von Nukleinsäuren, stellen die Übertragung der genetischen Information in Proteine dar und erläutern die Auswirkungen von Änderungen des genetischen Codes auf die Proteinfunktion. Die Schülerinnen und Schüler übertragen ihr Wissen auf molekularbiologische Verfahren. Sie wenden diese auf konkrete Fragestellungen an, werten die Ergebnisse aus und diskutieren diese.
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BPE 4.1 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau von Nukleinsäuren, stellen die auto- und heterokatalytische Funktion der DNA dar und erläutern die Wirkung von Mutagenen. |
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BPE 4.2 |
Die Schülerinnen und Schüler erklären molekularbiologische Methoden und werten entsprechende Ergebnisse sachgerecht aus. |
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BPE 5 |
Stoffwechsel |
13 |
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Die Schülerinnen und Schüler stellen wichtige aufbauende und abbauende Stoffwechselwege dar und gehen dabei auf deren Stoff- und Energiebilanzen detaillierter ein.
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BPE 5.1 |
Die Schülerinnen und Schüler stellen wichtige Dissimilationsprozesse dar, vergleichen aerobe und anaerobe Wege und bewerten diese hinsichtlich ihrer Energiebilanz. |
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BPE 5.2 |
Die Schülerinnen und Schüler stellen wichtige Assimilationsprozesse dar. |
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BPE 6 |
Ökologische Grundbegriffe |
8 |
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Die Schülerinnen und Schüler erkennen den Aufbau von Ökosystemen und beschreiben die unterschiedlichsten Wechselwirkungen zwischen Organismen und deren Umwelt.
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BPE 6.1 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben und erläutern abiotische und biotische Faktoren, fassen diese zu einem Ökosystem zusammen und diskutieren den Einfluss dieser Faktoren auf das Ökosystem. |
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BPE 6.2 |
Die Schülerinnen und Schüler zeigen Grundsätze des ökologischen Gleichgewichts am Beispiel eines Nahrungsnetzes auf und wenden dabei Parameter der Stoff- und Energieflüsse an. |
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BPE 7 |
Anthropogene Veränderungen der Biosphäre |
10 |
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Die Schülerinnen und Schüler erkennen den Einfluss des Menschen auf die Biosphäre und benennen dabei umweltrelevante Stoffe. Sie beschreiben deren Veränderungen von Boden, Luft und Wasser und diskutieren deren Problematik.
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BPE 7.1 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern anthropogene Veränderungen der Luft und diskutieren deren Auswirkungen. |
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BPE 7.2 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern anthropogene Veränderungen des Bodens und diskutieren deren Auswirkungen. |
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BPE 7.3 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern anthropogene Veränderungen des Wassers und diskutieren deren Auswirkungen. |
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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
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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
|
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
|
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
|
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 |