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Praktikum Physikalisch-technische Sondergebiete
Vorbemerkungen
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Fachliche Vorbemerkungen
1.1 Fachspezifischer Bildungsauftrag (Bildungswert des Faches)
Im „Praktikum Physikalisch-technische Sondergebiete“ werden grundlegende Kenntnisse für die Labortätigkeiten erlangt. Durch die Verzahnung der Informationen aus dem Theorieunterricht und Anwenden auf praktische Probleme wie bspw. volumetrische und gravimetrische Bestimmungen inklusive der stöchiometrischen Grundformeln, werden die Schülerinnen und Schüler im Umgang mit Labor- und Messgeräten vertraut.
Die genaue Vorbereitung von Laborversuchen, die Durchführung sowie die Auswertung ist wichtiges Ziel des Praktikums. Dabei werden Genauigkeit und Fehlerbetrachtung erörtert und es wird eine sinnvolle Arbeitsweise unter Berücksichtigung der sicherheitsrelevanten Rahmenbedingungen entwickelt.
In dem Fach sind außerdem Teamfähigkeit, Planung von Arbeitsabläufen sowie Dokumentieren und Auswerten der Ergebnisse gefordert.
1.2 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 und selbstständigen Umgang mit spezifischen Inhalten die Kompetenzen, die für die praktische Arbeit im Labor unerlässlich sind. Experimentieren, um Erkenntnisse zu gewinnen, diese Erkenntnisse zu kommunizieren, auszuwerten und schlussendlich zu bewerten, sind Fähigkeiten und Fertigkeiten, die dafür charakteristisch sind. Fachtheoretisch und fachpraktisch kompetente Schülerinnen und Schüler verfügen über Sach‑, Erkenntnisgewinnungs‑, Kommunikations- und Bewertungskompetenz. Die vier Kompetenzbereiche durchdringen einander und bilden gemeinsam die Fachkompetenz.
Die Sachkompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis naturwissenschaftlicher Konzepte, Theorien und Verfahren sowie der Fähigkeit, diese zu beschreiben und zu erklären sowie geeignet auszuwählen und zu nutzen, um Sachverhalte aus fach- und alltagsbezogenen Anwendungsbereichen zu verarbeiten.
Die Erkenntnisgewinnungskompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis von fachpraktischen Denk- und Arbeitsweisen und in der Fähigkeit, diese zu beschreiben, zu erklären und zu verknüpfen, um Versuche/Experimente praktisch umzusetzen, daher in Folge die eigenen Kompetenzen auszubauen. Daraus resultiert auch die Reflexion der Möglichkeiten, aber auch der Grenzen der fachpraktischen Arbeit.
Die Kommunikationskompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis von Fachsprache, fachtypischen Darstellungen und Argumentationsstrukturen und in der Fähigkeit, diese zu nutzen, um fachbezogene Informationen zu erschließen, adressaten- und situationsgerecht darzustellen, auszutauschen oder zu präsentieren.
Die Bewertungskompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis von fachlichen und überfachlichen Perspektiven und Bewertungsverfahren und in der Fähigkeit, diese zu nutzen, um Aussagen bzw. Daten anhand verschiedener Kriterien auszuwählen und zu beurteilen, sich dazu begründet Meinungen zu bilden, Entscheidungen auch fachlicher und praktischer Grundlagen zu treffen und Entscheidungsprozesse und deren Folgen zu reflektieren.
Für nachhaltig gewinnbringendes Lernen ist es von großer Bedeutung, dass alle Kompetenzbereiche im Unterricht bewusst und ausgewogen gefördert werden. Die Kompetenzen entwickeln sich bei den Schülerinnen und Schülern über das erste und zweite Ausbildungsjahr hinweg und werden im Bildungsplan vielfältig und inhaltsbezogen konkretisiert.
1.3 Ergänzende fachliche Hinweise
Der Fokus dieses Faches liegt darauf, die spezifischen naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen in den Naturwissenschaften durch praktische Tätigkeiten besonders zu fördern und weiterzuentwickeln.
Im ersten Schuljahr der zweijährigen Ausbildung geht es im „Praktikum Physikalisch-technische Sondergebiete“ um den Erwerb von chemisch-physikalischen Grundtechniken. Diese Grundtechniken sind für die Arbeit im Labor unerlässlich. Ein schrittweiser Aufbau und Ausbau dieser Grundtechniken soll auf die praktische Arbeit des zweiten Ausbildungsjahres hinarbeiten. Der Erwerb dieser Grundtechniken soll es den Schülerinnen und Schülern ermöglichen, sich sicher im Labor zu bewegen, möglichen Gefahren vorausschauend zu begegnen und umweltschonend zu handeln. Des Weiteren gilt es, eine Arbeitsroutine aufzubauen, sodass die Schülerinnen und Schüler das Selbstvertrauen und Selbstbewusstsein bekommen, sicher in einem Labor arbeiten zu können.
Im zweiten Schuljahr wenden sie die Grundkenntnisse aus dem ersten Jahr an und setzen sich in Eigeninitiative mit neuen Gebieten auseinander. Die Lehrkraft überwacht die Einhaltung der Regeln des Arbeitsschutzes und greift nur richtungsweisend in die von den Schülern geplanten Versuchsabläufe ein. Teamarbeit dient der Förderung der Sozialkompetenz. Im Klassen- bzw. Gruppenverband diskutieren die Schülerinnen und Schüler ihre Ergebnisse und übernehmen damit auch die Verantwortung für ihre Mitschülerinnen und Mitschüler. Die dann erworbenen Kenntnisse und Fähigkeiten sollen dazu dienen, sich nach Abschluss der Ausbildung problemorientiert mit physikalisch-chemischen Tätigkeiten auseinandersetzen zu können und die Aufgaben eines Physikalisch-Technischen Assistenten – auch mit entsprechenden (Groß‑)Geräten – im Berufsleben erfüllen zu können.
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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50 | 70 | |||
Zeit für Leistungsfeststellung | 10 | ||||
80 | |||||
Schuljahr 2 | Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP) | 20 | |||
|
50 | 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 |
Chemisch-physikalische Grundtechniken |
50 |
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Die Schülerinnen und Schüler wenden chemisch-physikalische Grundtechniken an, dokumentieren ihre Überlegungen sowie die Versuchsdurchführung, werten die Messergebnisse aus und nehmen dazu kritisch Stellung.
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BPE 1.1 |
Die Schülerinnen und Schüler benennen und wenden die Sicherheitsbestimmungen an. Sie leiten diese versuchsspezifisch ab und übertragen die Bestimmungen auf ein konkretes Handeln. |
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BPE 1.2 |
Die Schülerinnen und Schüler wenden physikalische Reinigungsmethoden an. Sie skizzieren den Ablauf in einem Ablaufschema. Sie führen dieses durch und dokumentieren den Versuch. Sie beurteilen ihr erreichtes Ergebnis hinsichtlich der erreichten Reinheit. |
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BPE 1.3 |
Die Schülerinnen und Schüler analysieren ein Stoffgemisch mit unbekannten Inhaltsstoffen. Sie weisen bestimmte Kationen/Anionen nach. Sie dokumentieren und beurteilen ihre Ergebnisse auf Plausibilität. |
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BPE 1.4 |
Die Schülerinnen und Schüler übertragen vorgegebene Anleitungen in die Praxis oder planen die Versuchsdurchführung selbstständig und führen diese im Anschluss durch. Sie dokumentieren den Versuchsablauf, werten die Ergebnisse aus und interpretieren diese im Hinblick auf ihre Genauigkeit ein. |
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BPE 1.5 |
Die Schülerinnen und Schüler wenden vorgegebene Anleitungen an oder planen die Versuchsdurchführung selbstständig. Hierzu erstellen sie eine versuchsspezifische Betriebsanweisung. Sie erklären den Apparatur-Aufbau und wenden diesen an. Dabei dokumentieren sie den Ablauf und erläutern eventuelle Abweichungen. Sie berechnen die Ausbeute und bestimmen die Reinheit des Produkts. Zu den Ergebnissen nehmen sie kritisch Stellung. |
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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 2 |
Physikalisch-chemische Messverfahren |
50 |
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Die Schülerinnen und Schüler führen diverse physikalisch-chemische Analyseverfahren durch. Sie planen den Versuchsablauf, erstellen eine Gefährdungsanalyse, ermitteln und dokumentieren Messdaten und beurteilen diese. Sie werten die gewonnenen Messergebnisse aus und interpretieren die Ergebnisse.
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BPE 2.1 |
Die Schülerinnen und Schüler bestimmen anhand gegebener Versuchsaufbauten thermodynamische Größen. Sie nehmen zu den im Experiment erzielten Ergebnissen Stellung, auch hinsichtlich der erzielten Genauigkeit. |
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BPE 2.2 |
Die Schülerinnen und Schüler nennen, beschreiben und deuten spektralfotometrische Verfahren zur qualitativen und quantitativen Analyse. Dies beinhaltet insbesondere die Versuchsplanung, die Herstellung von Lösungen bzw. die Probenvorbereitung, die Durchführung der Messung, das Entwerfen der grafischen Auswertung und die Beurteilung des Ergebnisses, auch hinsichtlich der erzielten Genauigkeit. |
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BPE 2.3 |
Die Schülerinnen und Schüler nennen, beschreiben und deuten verschiedene elektrochemische Messverfahren. Sie führen entsprechende Messungen durch, werten diese aus und beurteilen das Ergebnis insbesondere in Bezug auf Plausibilität und Genauigkeit. |
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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
|
II |
abschätzen |
auf der Grundlage von begründeten Überlegungen Größenordnungen angeben
|
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
|
II |
anwenden, übertragen |
einen bekannten Zusammenhang oder eine bekannte Methode zur Lösungsfindung bzw. Zielerreichung auf einen anderen, ggf. unbekannten Sachverhalt beziehen
|
II, III |
aufbauen |
Objekte und Geräte zielgerichtet anordnen und kombinieren
|
II |
aufstellen |
fachspezifische Formeln, Gleichungen, Gleichungssysteme, Reaktionsgleichungen oder Reaktionsmechanismen entwickeln
|
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
|
II |
benennen, nennen, angeben |
Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten oder Fakten ohne Erläuterung und Wertung aufzählen
|
I |
beraten |
eine Entscheidungsfindung fachkompetent und zielgruppengerecht unterstützen
|
III |
berechnen |
Ergebnisse aus gegebenen Werten/Daten durch Rechenoperationen oder grafische Lösungsmethoden gewinnen
|
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
|
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
|
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
|
I, II |
durchführen |
eine vorgegebene oder eigene Anleitung bzw. Anweisung umsetzen
|
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
|
I |
herstellen |
nach anerkannten Regeln Zubereitungen aus Stoffen gewinnen, anfertigen, zubereiten, be- oder verarbeiten, umfüllen, abfüllen, abpacken und kennzeichnen
|
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
|
II |
skizzieren |
Sachverhalte, Objekte, Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentliche reduzieren und übersichtlich darstellen
|
I |
übersetzen |
einen Sachverhalt oder einzelne Wörter und Phrasen wortgetreu in einer anderen Sprache wiedergeben
|
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
|
I |
verallgemeinern |
aus einer Einsicht eine Aussage formulieren, die für verschiedene Anwendungsbereiche Gültigkeit besitzt
|
II |
verdrahten |
Betriebsmittel nach einem vorgegebenen Anschluss‑/ Stromlaufplan systematisch elektrisch miteinander verbinden
|
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
|
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 |