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Naturwissenschaftliches Experimentieren (NExt) – Schulversuch
Vorbemerkungen
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Fachbezogene Vorbemerkungen
1. Fachspezifischer Bildungsauftrag (Bildungswert des Faches)
Das selbstständige Experimentieren und Forschen steht im Fokus jeder Naturwissenschaft. In den naturwissenschaftlichen und technischen Fächern der Beruflichen Gymnasien wird deshalb verstärkt auf Schülerexperimente und projektorientiertes Arbeiten gesetzt. Im Rahmen des Faches NExt sammeln zukünftige Studierende der MINT-Fächer darüber hinaus Erfahrungen mit einer selbstständigen und eigenverantwortlichen Forschungstätigkeit, wie sie im Studium und späteren Berufsleben unerlässlich sind.
Als wissenschaftspropädeutisches MINT-Angebot mit deutlichem Forschungscharakter stärkt das Wahlpflichtfach Naturwissenschaftliches Experimentieren (NExt) vor allem die Studierfähigkeit. Für die Schülerinnen und Schüler stehen dabei der naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinn und das praktische Arbeiten im Mittelpunkt. Dazu werden theoretische Aspekte, wie zum Beispiel Recherche, Sicherheit, Projektplanung, wissenschaftliche Dokumentation, Ergebnissicherung und Auswertung, mit selbstdurchgeführten Experimenten und eigenen, gegebenenfalls profilbezogenen Forschungsprojekten verknüpft.
Das Fach trägt dazu bei, unterschiedliche Kooperationen zu fördern, z. B.- zwischen Schülerinnen und Schülern,
- zwischen den Lehrkräften der naturwissenschaftlichen Fächer und auch der Profilfächer,
- zwischen verschiedenen Schulen und
- zwischen Schulen und naturwissenschaftlichen Institutionen oder Betrieben.
Die flexiblen inhaltlichen Vorgaben und Rahmenbedingungen des Bildungsplans ermöglichen es, die Schülerinnen und Schüler zur Teilnahme an naturwissenschaftlichen Wettbewerben, z. B. Jugend forscht zu motivieren.
Die Ziele, Inhalte und Hinweise in diesem Bildungsplan sind bewusst offen formuliert, um den Lehrkräften sowie den Schülerinnen und Schülern eine große Flexibilität bei der Wahl und Durchführung ihrer Experimente und Forschungsprojekte zu ermöglichen. Somit ist es möglich, die Unterrichtsinhalte mit den jeweiligen Forschungsvorhaben abzustimmen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Bildungsplaneinheiten nicht losgelöst vom Experiment bzw. Projekt unterrichtet werden sollen, sondern – soweit möglich – die Bearbeitung integrativ erfolgt.
2. Fachliche Aussagen zum Kompetenzerwerb, prozessbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler erweitern und vertiefen beim naturwissenschaftlichen Experimentieren eine umfassende Handlungskompetenz mit den Dimensionen der sachlichen, methodischen, sozialen und personalen Kompetenz. Die Themengebiete werden ganzheitlich und handlungsorientiert bearbeitet. Die Schülerinnen und Schüler bewältigen und reflektieren grundlegende Handlungsanforderungen. Diese erfordern – auch für das spätere Arbeitsleben der Schülerinnen und Schüler – das Denken in Zusammenhängen und das Entwickeln von Problemlösestrategien, welche sie im Fach NExt anhand typischer naturwissenschaftlicher und technischer Fragestellungen erwerben. In Projektsituationen trainieren und festigen sie prozessbezogene Kompetenzen, Wissen und Fähigkeiten adäquat anzuwenden und auf neue Problemstellungen zu übertragen. Teamorientierung und arbeitsteiliges Vorgehen sind erforderlich, wodurch sowohl die Fähigkeit zur wissenschaftlichen und technischen Kommunikation als auch die sozialen Kompetenzen wie Teamfähigkeit, Zuverlässigkeit und Verantwortungsbereitschaft gefördert werden.
Hinweise zum Umgang mit dem Bildungsplan
Der Bildungsplan zeichnet sich durch eine Inhalts- und Kompetenzorientierung aus. In jeder Bildungsplaneinheit (BPE) werden in kursiver Schrift die übergeordneten Ziele beschrieben, die durch Zielformulierungen sowie 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. Die für das jeweilige Fach relevanten Operatoren sowie deren fachspezifische Bedeutung sind 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 fächerspezifischen Besonderheiten und 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 Gleichwertige Feststellung von Schülerleistungen (GFS), Nachbesprechung zu Leistungsfeststellungen sowie Feedback-Gespräche umfassen.
Bildungsplanübersicht
Schuljahr | Bildungsplaneinheiten | Zeitricht-wert | Gesamt-stunden | ||
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Eingangsklasse | Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP) | 20 | |||
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6 | ||||
|
38 | ||||
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6 | 70 | |||
Zeit für Leistungsfeststellung | 10 | ||||
80 |
Eingangsklasse
Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP) |
20 |
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Die Themenauswahl des Projektunterrichts hat aus den nachfolgenden Bildungsplaneinheiten unter Beachtung Fächer verbindender Aspekte zu erfolgen.
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BPE 1 |
Recherche und Sicherheit |
6 |
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Die Schülerinnen und Schüler arbeiten sich projekthaft in ausgewählte Teilgebiete aus den Bereichen Naturwissenschaft, Technik oder Informatik ein. Diese Einheit wird an geeigneter Stelle integrativ durchgeführt.
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BPE 1.1 |
Die Schülerinnen und Schüler recherchieren, um eigene Forschungsziele zu formulieren. Unter Berücksichtigung des Stands der Wissenschaft sowie der Sicherheit beziehungsweise Durchführbarkeit der Experimente unter schulischen Bedingungen analysieren und bewerten die Schülerinnen und Schüler Informationen zu den Grundlagen der eigenen Forschungsansätze und erarbeiten Inhalte, die zur Durchführung der Experimente notwendig sind. |
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BPE 1.2 |
Die Schülerinnen und Schüler planen in Absprache mit den Projektbetreuenden die Rahmenbedingungen für ihre Projekte. |
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BPE 1.3 |
Die Schülerinnen und Schüler erstellen in Absprache mit der betreuenden Lehrperson eigene Sicherheitskonzepte für ihre Projekte. |
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BPE 2 |
Naturwissenschaftliches Experimentieren und Forschen |
38 |
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Die Schülerinnen und Schüler planen und protokollieren naturwissenschaftliche Experimente, führen diese durch und werten sie aus.
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BPE 2.1 |
Die Schülerinnen und Schüler planen Aufbau, Durchführung und Auswertung der Experimente. |
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BPE 2.2 |
Die Schülerinnen und Schüler führen die geplanten Experimente unter Berücksichtigung der notwendigen Sicherheitsvorkehrungen durch und dokumentieren alle notwendigen Daten. |
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BPE 2.3 |
Die Schülerinnen und Schüler bewerten die Ergebnisse und führen die optimierten Experimente gegebenenfalls unter angepassten Rahmenbedingungen erneut durch. Sie diskutieren und ermitteln Vorgehensweisen zur Minimierung von Fehlerquellen. |
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BPE 2.4 |
Die Schülerinnen und Schüler stellen die Ergebnisse dar, diskutieren und bewerten die daraus gewonnenen Erkenntnisse und leiten entsprechende Schlussfolgerungen ab. |
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BPE 2.5 |
Parallel zum Fortgang der Experimente dokumentieren die Schülerinnen und Schüler manuell oder computergestützt die Experimente und protokollieren die Ergebnisse. Sie begründen ihr Vorgehen bei der Durchführung des Experiments. |
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BPE 3 |
Präsentation |
6 |
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Die Schülerinnen und Schüler präsentieren ihre Experimente und Ergebnisse und setzen zur Unterstützung der Präsentation Medien zielführend ein. Die Schülerinnen und Schüler reflektieren die Präsentationen.
Im Idealfall präsentieren die Schülerinnen und Schüler ihre Projekte der Öffentlichkeit oder nehmen an einem Wettbewerb wie zum Beispiel Jugend forscht teil. |
BPE 3.1 |
Die Schülerinnen und Schüler wählen geeignete Präsentationsformen aus. Sie ermitteln dazu zuerst zielgruppenspezifisch und Anlass bezogen die wesentlichen Inhalte der Präsentation, die sie anschließend in geeigneter Weise darstellen und einem ausgewählten Publikum vorstellen. |
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Operatorenliste
Anforderungsbereiche
Anforderungsbereich I umfasst das Wiedergeben von Sachverhalten und Kenntnissen im gelernten Zusammenhang sowie das Anwenden und Beschreiben geübter Arbeitstechniken und Verfahren.
Anforderungsbereich II umfasst das selbstständige Auswählen, Anordnen, Verarbeiten, Erklären und Darstellen bekannter Sachverhalte unter vorgegebenen Gesichtspunkten in einem durch Übung bekannten Zusammenhang und das selbstständige Übertragen und Anwenden des Gelernten auf vergleichbare neue Zusammenhänge und Sachverhalte.
Anforderungsbereich III umfasst das Verarbeiten komplexer Sachverhalte mit dem Ziel, zu selbstständigen Lösungen, Gestaltungen oder Deutungen, Folgerungen, Verallgemeinerungen, Begründungen und Wertungen zu gelangen. Dabei wählen die Schülerinnen und Schüler selbstständig geeignete Arbeitstechniken und Verfahren zur Bewältigung der Aufgabe, wenden sie auf eine neue Problemstellung an und reflektieren das eigene Vorgehen.
Operator | Erläuterung | Zuordnung AFB |
---|---|---|
ableiten |
auf der Grundlage von Erkenntnissen oder Daten sachgerechte Schlüsse ziehen
|
II |
abschätzen |
durch begründete Überlegungen Größenwerte angeben
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II |
analysieren |
wichtige Bestandteile, Eigenschaften oder Zusammenhänge auf eine bestimmte Fragestellung hin herausarbeiten und einen Sachverhalt experimentell prüfen
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II, III |
aufstellen, formulieren |
chemische Formeln, Gleichungen, Reaktionsgleichungen (Wort- oder Formelgleichungen) oder Reaktionsmechanismen entwickeln
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I, II |
Hypothesen aufstellen |
eine Vermutung über einen unbekannten Sachverhalt formulieren, die fachlich fundiert begründet wird
|
II, III |
angeben, nennen |
Formeln, Regeln, Sachverhalte, Begriffe oder Daten ohne Erläuterung aufzählen bzw. wiedergeben
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I |
auswerten |
Beobachtungen, Daten, Einzelergebnisse oder Informationen in einen Zusammenhang stellen und daraus Schlussfolgerungen ziehen
|
II, III |
begründen |
Gründe oder Argumente für eine Vorgehensweise oder einen Sachverhalt nachvollziehbar darstellen
|
II |
berechnen |
Die Berechnung ist ausgehend von einem Ansatz darzustellen.
|
I, II |
beschreiben |
Beobachtungen, Strukturen, Sachverhalte, Methoden, Verfahren oder Zusammenhänge strukturiert und unter Verwendung der Fachsprache formulieren
|
I, II |
beurteilen |
Das zu fällende Sachurteil ist mithilfe fachlicher Kriterien zu begründen.
|
II, III |
bewerten |
Das zu fällende Werturteil ist unter Berücksichtigung gesellschaftlicher Werte und Normen zu begründen.
|
II, III |
darstellen |
Strukturen, Sachverhalte oder Zusammenhänge strukturiert und unter Verwendung der Fachsprache formulieren, auch mithilfe von Zeichnungen und Tabellen
|
I, II |
deuten, interpretieren |
naturwissenschaftliche Ergebnisse, Beschreibungen und Annahmen vor dem Hintergrund einer Fragestellung oder Hypothese in einen nachvollziehbaren Zusammenhang bringen
|
II, III |
diskutieren |
Argumente zu einer Aussage oder These einander gegenüberstellen und abwägen
|
II, III |
erklären |
einen Sachverhalt nachvollziehbar und verständlich machen, indem man ihn auf Regeln und Gesetzmäßigkeiten zurückführt
|
II |
erläutern |
einen Sachverhalt veranschaulichend darstellen und durch zusätzliche Informationen verständlich machen
|
II, III |
ermitteln |
ein Ergebnis oder einen Zusammenhang rechnerisch, grafisch oder experimentell bestimmen
|
II |
herleiten |
mithilfe bekannter Gesetzmäßigkeiten einen Zusammenhang zwischen chemischen bzw. physikalischen Größen herstellen
|
II, III |
ordnen |
Begriffe oder Gegenstände auf der Grundlage bestimmter Merkmale systematisch einteilen
|
I, II |
planen |
zu einem vorgegebenen Problem (auch experimentelle) Lösungswege entwickeln und dokumentieren
|
II |
skizzieren |
Sachverhalte, Prozesse, Strukturen oder Ergebnisse übersichtlich grafisch darstellen
|
II |
untersuchen |
Sachverhalte oder Phänomene mithilfe fachspezifischer Arbeitsweisen erschließen
|
II |
vergleichen |
Gemeinsamkeiten und Unterschiede kriteriengeleitet herausarbeiten
|
II |
zeichnen |
Objekte grafisch exakt darstellen
|
I, II |