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Elektrotechnik/Elektronik
Vorbemerkungen
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Fachliche Vorbemerkungen
1. Fachspezifischer Bildungsauftrag
Elektronische Geräte bestimmen immer mehr unser tägliches Leben. Sie werden von den Schülerinnen und Schülern sowohl im privaten, im schulischen und später auch im beruflichen Bereich verwendet. Im Fach „Elektrotechnik/Elektronik“ sollen sowohl die Grundlagen der Elektrotechnik als auch vertiefte Einblicke in wesentliche technische Denkstrukturen und Arbeitsweisen vermittelt werden.
Da hierbei auf Kenntnisse aus anderen Fächern, vor allem aus der „Mathematik I“ und „Physikalische Technik“ zurückgegriffen werden muss, können das problemgerechte Übertragen dieser Erkenntnisse sowie das fächerübergreifende Denken in besonderem Maße eingeübt werden.
2. Fachliche Aussagen zum Kompetenzerwerb, prozessbezogene Kompetenzen
Kompetenzorientierter Unterricht bietet die Möglichkeit, Wissen, Fähigkeiten und Fertigkeiten selbstständig und nachhaltig aufzubauen, zu reflektieren und in verschiedenen Situationen verantwortungsvoll einzusetzen.
Die Schülerinnen und Schüler entwickeln im aktiven Umgang mit spezifischen Inhalten die Kompetenzen, die für die Elektrotechnik von zentraler Bedeutung sind. Elektrotechnisch fachkompetente Schülerinnen und Schüler verfügen über Sach‑, Erkenntnisgewinnungs‑, Kommunikations- und Bewertungskompetenz. Diese vier Kompetenzbereiche durchdringen einander und bilden gemeinsam die Fachkompetenz.
3. Ergänzende fachliche Hinweise
Für den nachhaltigen Erwerb elektrotechnischer Fachkompetenzen ist die sachlogische Fachsystematik der Wissensgebiete mit elektrotechnischen Kontexten zu verknüpfen. Bei der Behandlung der Inhalte ist deshalb eine enge Verknüpfung mit den fachpraktischen Fächern zu berücksichtigen. Hierdurch kann den Schülerinnen und Schülern die systematische Wissensaneignung erleichtert werden.
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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6 | ||||
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24 | 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 |
Gleichstromlehre |
20 |
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Die Schülerinnen und Schüler berechnen elektrische Grundgrößen in elektrischen Grundschaltungen. Sie erklären die Zusammenhänge zwischen den elektrischen Größen Stromstärke, Spannung, Widerstand und Leistung in elektrischen Grundschaltungen. Sie beschreiben die Gesetze der Reihen- und Parallelschaltung und übertragen die Gesetzmäßigkeiten auf weitere Anwendungsbeispiele.
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BPE 1.1 |
Die Schülerinnen und Schüler benennen und erläutern die elektrischen Grundgrößen. |
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BPE 1.2 |
Die Schülerinnen und Schüler erklären die Zusammenhänge zwischen den Größen Stromstärke, Spannung und Widerstand (Ohm'sches Gesetz). Sie stellen die Zusammenhänge dar und berechnen Stromstärke, Spannung und Widerstand an einfachen Schaltungen. |
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BPE 1.3 |
Die Schülerinnen und Schüler erklären die Gesetze der Reihen- und Parallelschaltung und wenden diese in einfachen und gemischten Schaltungen an. |
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BPE 2 |
Kondensator im Gleichstromkreis |
6 |
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Die Schülerinnen und Schüler charakterisieren verschiedene Kondensatorarten. Sie beschreiben die Lade- und Entladekurven eines Kondensators und stellen diese grafisch dar. Sie führen einfache Berechnungen bezüglich des zeitlichen Verlaufs der Lade- und Entladekurven durch. Sie berechnen Reihen- und Parallelschaltungen von Kondensatoren und führen Berechnungen an einfachen Schaltungen mit Kondensatoren durch.
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BPE 2.1 |
Die Schülerinnen und Schüler charakterisieren verschiedene Bauformen von Kondensatoren hinsichtlich der Kapazität und der Anwendungsbereiche. |
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BPE 2.2 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Lade- und Entladekurven eines Kondensators. Sie stellen die Kurven grafisch dar und führen einfache Berechnungen bezüglich des zeitlichen Verlaufs der Kurven durch. |
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BPE 2.3 |
Die Schülerinnen und Schüler berechnen die Kapazitäten von verschiedenen Zusammenschaltungen von Kondensatoren. |
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BPE 3 |
Halbleiter |
24 |
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Die Schülerinnen und Schüler beschreiben einfache Modelle der Halbleiterphysik. Sie analysieren und berechnen verschiedene Grundschaltungen mit Halbleiterbauteilen. Sie übertragen die Erkenntnisse auf technische Aufgabenstellungen mit Halbleiterbauteilen.
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BPE 3.1 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau von Halbleiterbauelementen sowie die Leitungsvorgänge in Halbleiterbauelementen. |
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BPE 3.2 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die technische Funktionsweise von Dioden und Transistoren. Sie berechnen einfache Grundschaltungen mit Dioden und Transistoren und stellen die Ergebnisse in geeigneter Weise dar. Sie übertragen die Erkenntnisse auf technische Aufgabenstellungen mit Dioden und Transistoren. |
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BPE 3.3 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Funktion von Operationsverstärker-Schaltungen. Sie entwerfen, berechnen und charakterisieren einfache Operationsverstärker-Schaltungen. Sie übertragen die Erkenntnisse auf technische Aufgabenstellungen mit Operationsverstärkern. |
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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 |
Wechselstromtechnik |
25 |
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Die Schülerinnen und Schüler stellen Wechselstromgrößen mithilfe grafischer Methoden an ausgewählten Bauteilen dar. Sie vergleichen die Ergebnisse mit den elektrischen Größen bei Gleichspannung. Sie berechnen den Effektivwert von Wechselgrößen und übertragen die Erkenntnisse auf technische Aufgabenstellungen.
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BPE 4.1 |
Die Schülerinnen und Schüler benennen und erläutern die Grundgrößen der Wechselspannungstechnik. Sie stellen Wechselstromgrößen im Zeitbereich sowie mithilfe von Zeigerdiagrammen dar. |
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BPE 4.2 |
Die Schülerinnen und Schüler berechnen einfache Reihen- und Parallelschaltungen von Widerständen, Kondensatoren und Spulen bei Wechselspannungen. Sie übertragen die Erkenntnisse auf weitere technische Aufgabenstellungen. |
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BPE 5 |
Digitaltechnik |
25 |
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Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Grundfunktionen und Grundgesetze der kombinatorischen Logik. Sie analysieren und entwickeln digitale Schaltungen. Sie wenden verschiedene Verfahren zur Vereinfachung von digitalen Schaltungen an. Sie wenden die digitalen Grundgatter für Rechenschaltungen sowie für Flipflop-Schaltungen an und übertragen die Erkenntnisse auf technische Fragestellungen.
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BPE 5.1 |
Die Schülerinnen und Schüler benennen die Grundgatter der Digitaltechnik und erläutern deren Funktionsweise. Sie entwickeln weitere logische Verknüpfungen mithilfe der Grundgatter. |
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BPE 5.2 |
Die Schülerinnen und Schüler wenden verschiedene Verfahren zur Schaltungsvereinfachung an. Sie übertragen die Erkenntnisse auf einfache Aufgabenstellungen der kombinatorischen Digitaltechnik. |
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BPE 5.3 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Funktionsweise von Rechenschaltungen. |
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BPE 5.4 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Funktionsweise von verschiedenen Flipflop-Schaltungen. Sie vergleichen die verschiedenen Schaltungen und entwickeln einfache Schaltungen mit Flipflops. |
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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
|
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
|
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
|
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
|
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
|
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
|
I, II |
zusammenfassen |
das Wesentliche sachbezogen, konzentriert sowie inhaltlich und sprachlich strukturiert mit eigenen Worten wiedergeben
|
I, II |