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Verfahrenstechnisches und umwelttechnisches Praktikum
Vorbemerkungen
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Fachliche Vorbemerkungen
1. Fachspezifischer Bildungsauftrag
Im Sinne einer Bildung zur nachhaltigen Entwicklung, auch im Hinblick auf den Klimawandel und dessen Auswirkungen, untersuchen die Schülerinnen und Schülern im Rahmen des „Verfahrenstechnischen und umwelttechnischen Praktikums“ passende technische Problemstellungen. Hierbei bietet das Praktikum die Chance, theoretische Inhalte in der Praxis anzuwenden und sie auf Validität und Machbarkeit zu überprüfen.
Eine enge Verzahnung von Theorie und Praxis ist die Basis für die Bearbeitung beruflich relevanter problemorientierter Handlungssituationen und wird durch die fächerübergreifende Zusammenarbeit mit den Fächern „Physik“, „Physikalische Chemie“, „Umweltanalytisches Praktikum“, „Mathematik I“ und „Berufsbezogene Datenverarbeitung“ verwirklicht.
Durch eine situativ angepasste Sozialform wie z. B. Einzel- oder Partnerarbeit werden die Schülerinnen und Schüler kognitiv aktiviert und individuell gefördert. Die gewählte Problemstellung ermutigt die Schülerinnen und Schüler dazu, eigene Ideen, Arbeitsabläufe und Lösungsansätze zu entwickeln.
Die in dem Praktikum durchgeführten Versuche sollen einerseits zum Verständnis der Theorie beitragen und andererseits die in der beruflichen Praxis angewandten Messverfahren eines Umweltschutztechnischen Assistenten, einer Umweltschutztechnischen Assistentin nahebringen. In der beruflichen Praxis sind ein gewissenhaft geführtes Protokoll und eine nachvollziehbare Auswertung unabdingbar. Schließlich werden durch die gewissenhafte Dokumentation und Auswertung der Messdaten die in der Industrie geltenden Prinzipien der Guten Laborpraxis vermittelt, eine wichtige Anforderung im beruflichen Arbeitsumfeld.
Das Fach „Verfahrenstechnisches und umwelttechnisches Praktikum“ baut auf Inhalte des Faches „Mathematik I“ auf und setzt diese anwendungsbezogen um.
2. Fachliche Aussagen zum Kompetenzerwerb, prozessbezogene Kompetenzen
In Verknüpfung mit den Vorerfahrungen aus den Fächern „Verfahrenstechnik/Umwelttechnik“ und „Berufsbezogene Datenverarbeitung“ können die Schülerinnen und Schüler in diesem Praktikum, je nach Wahl der Schwerpunkte und Ausstattung der Schule, umwelttechnische Problemstellungen praktisch lösen und neue Lösungswege entwickeln. So ergibt sich für die Schülerinnen und Schüler folgende Wahlmöglichkeiten:- Transport und Behandlung von Feststoffen und Flüssigkeiten
- betriebliche Umwelttechnik
- energetische Umwelttechnik
- thermische Verfahrenstechnik
Die realen Versuche und Aufbauten ermöglichen die Kombination von vorhandenem Hintergrundwissen der angebotenen Stundentafel zur Entwicklung eigener Lösungsstrategien. Dadurch werden die Fähigkeiten und Fertigkeiten zum selbstverantwortlichen Handeln im betrieblichen Umfeld gestärkt – eine wichtige Kompetenz.
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) | 20 | |||
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25 | ||||
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25 | ||||
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25 | ||||
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25 | 70 | |||
Zeit für Leistungsfeststellung | 10 | ||||
80 |
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 1* |
Transport und Behandlung von Feststoffen und Flüssigkeiten |
25 |
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Die Schülerinnen und Schüler bestimmen die relevanten Parameter von Feststoffen und wenden geeignete Zerkleinerungsverfahren an. Sie analysieren verschiedene Fördersysteme, bestimmen deren Kennlinien und vergleichen diese.
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BPE 1.1 |
Die Schülerinnen und Schüler wenden Zerkleinerungs- und Analyseverfahren zur Beurteilung von Schüttgütern an. |
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BPE 1.2 |
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Parameter von Fördersystemen. |
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BPE 1.3 |
Die Schülerinnen und Schüler ermitteln die charakteristischen Größen von Fördersystemen. |
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BPE 1.4 |
Die Schülerinnen und Schüler bestimmen das Verhalten von Feststoffen in Sedimentationsvorgängen und von flüssigkeitsdurchströmten Filtermaterial. |
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BPE 2* |
Betriebliche Umwelttechnik |
25 |
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Die Schülerinnen und Schüler wenden steuerungstechnische Kenntnisse aus der Computertechnik an Laboraufbauten an. Sie entwickeln Lösungen für praktische Problemstellungen.
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BPE 2.1 |
Die Schülerinnen und Schüler ermitteln physikalische Größen und stellen diese grafisch dar. |
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BPE 2.2 |
Die Schülerinnen und Schüler werten analoge Signale mittels Messschnittstellen aus und entwickeln Messprozesse. |
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BPE 2.3 |
Die Schülerinnen und Schüler bestimmen die notwendigen logischen Grundfunktionen und führen einen steuerungstechnischen Aufbau durch. |
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BPE 2.4 |
Die Schülerinnen und Schüler entwickeln einfache, steuerungstechnische Aufbauten und überprüfen diese auf Funktion. |
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BPE 2.5 |
Die Schülerinnen und Schüler analysieren das Reglerverhalten an einem Modell und beurteilen die Qualität der jeweiligen Regelung. |
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BPE 3* |
Energetische Umwelttechnik |
25 |
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Die Schülerinnen und Schüler analysieren umwelttechnische Anlagen zur Energieumwandlung und ordnen die ermittelten Kennwerte im Rahmen des Nachhaltigkeitsbegriffes ein.
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BPE 3.1 |
Die Schülerinnen und Schüler ermitteln Kennwerte von Wärmepumpen und stellen diese dem Realbetrieb gegenüber. |
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BPE 3.2 |
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen das Verhalten von Solarmodulen und beurteilen die Randbedingungen bezogen auf den Einfluss auf das Leistungsvermögen der Bauteile. |
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BPE 3.3 |
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen das Verhalten von Windkraftanlagen und beurteilen die Einflussfaktoren hinsichtlich deren Einfluss auf das Leistungsvermögen der Anlagen. |
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BPE 3.4 |
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen das Verhalten von Wasserkraftanlagen und beurteilen die Randbedingungen hinsichtlich deren Einfluss auf das Leistungsvermögen der Anlagen. |
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BPE 4* |
Thermische Verfahrenstechnik |
25 |
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Die Schülerinnen und Schüler untersuchen Anlagen zur Wärmebereitstellung sowie die zum Betrieb notwendigen Brenn- bzw. Ersatzbrennstoffe auf deren Emissionen auf die belebte und unbelebte Umwelt. Sie führen wärmebasierte Untersuchungen unter Verwendung technischer Verfahren durch.
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BPE 4.1 |
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Betriebsweisen von wärmetechnischen Anlagen und ordnen die ermittelten Wirkungsgrade in den aktuellen Diskurs zur Nachhaltigkeit ein. |
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BPE 4.2 |
Die Schülerinnen und Schüler analysieren die Abgaswerte von wärmetechnischen Anlagen unter Beachtung der aktuellen Abgasgrenzwerte. |
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BPE 4.3 |
Die Schülerinnen und Schüler führen thermische Versuche zur Ermittlung von Energiegehalt oder Abbau-/Umbaugrad durch. |
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BPE 4.4 |
Die Schülerinnen und Schüler entwickeln einfache Anlagen zur Rauchgasreinigung und bauen diese auf. Sie untersuchen ausgewählte Parameter vor und nach dem Reinigungsprozess. |
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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
|
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
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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
|
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
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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
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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
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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
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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 |