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Na­tur­wis­sen­schaft­li­ches Ex­pe­ri­men­tie­ren (NExt) – Schul­ver­such

Vor­be­mer­kun­gen

 

Bil­dungs­plan­über­sicht

Schul­jahr Bil­dungs­plan­ein­hei­ten Zeit­rich­t-wert Ge­sam­t-stun­den
Ein­gangs­klas­se Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP) 20
1 Re­cher­che und Si­cher­heit
6
2 Na­tur­wis­sen­schaft­li­ches Ex­pe­ri­men­tie­ren und For­schen
38
3 Prä­sen­ta­ti­on
6 70
Zeit für Leis­tungs­fest­stel­lung 10
80

Ein­gangs­klas­se

Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP)

20

Ver­tie­fung

In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen

Pro­jekt­un­ter­richt

z. B.
Übun­gen
An­wen­dun­gen
Wie­der­ho­lun­gen
z. B.
Selbst­or­ga­ni­sier­tes Ler­nen
Lern­ver­ein­ba­run­gen
Bin­nen­dif­fe­ren­zie­rung
z. B.
Gü­te­klas­sen­un­ter­su­chung von Ge­wäs­sern und Bö­den
Un­ter­su­chung der Ein­fluss­fak­to­ren des Treib­haus­ef­fekts
Be­stim­mung von Mi­kro­plas­tik
Fein­stau­bana­ly­se
Op­ti­mie­rung von Ro­bo­tern mit­hil­fe der Bio­nik
Al­ter­na­ti­ve Brenn­stoff­zel­len

Zu­sam­men­ar­beit mit ei­nem Be­trieb oder ei­ner For­schungs­ein­rich­tung
Vor­be­rei­tung auf ei­nen Se­mi­nar­kurs;
Vor­be­rei­tung auf ei­nen Wett­be­werb, z. B. Ju­gend forscht
Die The­men­aus­wahl des Pro­jekt­un­ter­richts hat aus den nach­fol­gen­den Bil­dungs­plan­ein­hei­ten un­ter Be­ach­tung Fä­cher ver­bin­den­der As­pek­te zu er­fol­gen.

BPE 1

Re­cher­che und Si­cher­heit

6

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.

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.

On­line­recher­che
fach­wis­sen­schaft­li­che Such­ma­schi­nen als Al­ter­na­ti­ve zu All­tags­such­ma­schi­nen, In­ter­net­por­ta­le von Fach­zeit­schrif­ten, Le­xi­kon-Ein­trä­ge, Fo­ren­bei­trä­ge, wis­sen­schaft­li­che TV-Bei­trä­ge, In­ter­ne­t-Tu­to­ri­als
Off­line­recher­che
Schul­bü­cher, Be­such ei­ner Bi­blio­thek, Fach­bü­cher (auch aus dem Grund- und Haupt­stu­di­um ein­schlä­gi­ger Stu­di­en­gän­ge), Fach­zeit­schrif­ten, (po­pu­lär‑) wis­sen­schaft­li­che Zeit­schrif­ten

BPE 1.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler pla­nen in Ab­spra­che mit den Pro­jekt­be­treu­en­den die Rah­men­be­din­gun­gen für ih­re Pro­jek­te.

Pro­jekt­pla­nung

  • wis­sen­schaft­li­che Fra­ge­stel­lung bzw. Ziel­set­zung

  • Zeit­ma­nage­ment

  • Res­sour­cen­pla­nung
Ma­te­ria­li­en, z. B. Ge­rä­te, Che­mi­ka­li­en
  • Durch­führ­bar­keit

BPE 1.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­stel­len in Ab­spra­che mit der be­treu­en­den Lehr­per­son ei­ge­ne Si­cher­heits­kon­zep­te für ih­re Pro­jek­te.

Ge­fähr­dungs­be­ur­tei­lung
pro­jekt­ab­hän­gi­ge Un­ter­wei­sung:
ar­beits­platz- und stoff­be­zo­gen, Ge­fahr­stoff­in­for­ma­ti­ons­sys­tem für Che­mie, z. B. DE­GI­NTU, Hin­wei­se der Un­fall­klas­sen

BPE 2

Na­tur­wis­sen­schaft­li­ches Ex­pe­ri­men­tie­ren und For­schen

38

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler pla­nen und pro­to­kol­lie­ren na­tur­wis­sen­schaft­li­che Ex­pe­ri­men­te, füh­ren die­se durch und wer­ten sie aus.

BPE 2.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler pla­nen Auf­bau, Durch­füh­rung und Aus­wer­tung der Ex­pe­ri­men­te.

Kon­zep­ti­on der Ex­pe­ri­men­te
Räum­lich­kei­ten, Auf­bau­ten, La­bor­ge­rä­te, Ma­te­ria­li­en, Che­mi­ka­li­en, Pro­ben­nah­me und Pro­ben­vor­be­rei­tung
Aus­wer­tungs­me­tho­den
Mo­del­le, Mess­wert­er­fas­sung, Dau­er der Durch­füh­rung, in­duk­ti­ve/de­duk­ti­ve Vor­ge­hens­wei­se

BPE 2.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler füh­ren die ge­plan­ten Ex­pe­ri­men­te un­ter Be­rück­sich­ti­gung der not­wen­di­gen Si­cher­heits­vor­keh­run­gen durch und do­ku­men­tie­ren al­le not­wen­di­gen Da­ten.

Durch­füh­rung der Ex­pe­ri­men­te

La­bor­jour­nal
Fest­hal­ten der ex­pe­ri­men­tel­len Er­geb­nis­se: Skiz­zen, Fo­tos, Vi­de­os, Mess­wert­ta­bel­len

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.

Be­wer­tung der Er­geb­nis­se
Plau­si­bi­li­tät der Er­geb­nis­se prü­fen, sys­te­ma­ti­sche Feh­ler er­ken­nen und eli­mi­nie­ren, Mess­ge­nau­ig­keit und Mess­be­reich über­prü­fen
Op­ti­mie­rung der Ex­pe­ri­men­te
Re­pro­du­zier­bar­keit

BPE 2.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len die Er­geb­nis­se dar, dis­ku­tie­ren und be­wer­ten die dar­aus ge­won­ne­nen Er­kennt­nis­se und lei­ten ent­spre­chen­de Schluss­fol­ge­run­gen ab.

Me­tho­den­aus­wahl
Hy­po­the­sen­über­prü­fung, Mo­del­lie­rung, Re­gres­si­ons­ana­ly­se, Be­rech­nung von in­di­rek­ten Mess­grö­ßen (mit Feh­ler­fort­pflan­zung), sta­tis­ti­sche Ana­ly­se (Mit­tel­wer­te, Stan­dard­ab­wei­chun­gen, Si­gni­fi­k­anz­tests)
Er­kennt­nis­ge­win­nung

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.

La­bor­jour­nal
Aus­wer­tung der Er­geb­nis­se
Vi­sua­li­sie­rung der Mess­ergeb­nis­se: Ta­bel­len mit Feh­ler­rech­nung, Dia­gram­me mit Feh­ler­bal­ken, Kon­fi­den­z­in­ter­val­len

BPE 3

Prä­sen­ta­ti­on

6

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.

Vor­be­rei­tung und Pla­nung
Zie­le, Ziel­grup­pe, An­lass der Prä­sen­ta­tio­nen, z. B. Prä­sen­ta­ti­on beim Wett­be­werb, Tag der of­fe­nen Tür, In­fo­ver­an­stal­tun­gen der Schu­le
Prä­sen­ta­ti­ons­ar­ten
Durch­füh­rung und Re­flek­ti­on
Struk­tur, Ab­lauf
Per­so­nal‑, Me­tho­den‑, Me­di­en‑, Fach­kom­pe­tenz

Ope­ra­to­ren­lis­te

In den Ziel­for­mu­lie­run­gen der Bil­dungs­plan­ein­hei­ten wer­den Ope­ra­to­ren (= hand­lungs­lei­ten­de Ver­ben) ver­wen­det. Die­se Ziel­for­mu­lie­run­gen (Stan­dards) le­gen fest, wel­che An­for­de­run­gen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler in der Re­gel er­fül­len. Zu­sam­men mit der Zu­ord­nung zu ei­nem der drei An­for­de­rungs­be­rei­che (AFB) die­nen Ope­ra­to­ren ei­ner Prä­zi­sie­rung. Dies si­chert das Er­rei­chen des vor­ge­se­he­nen Ni­veaus und die an­ge­mes­se­ne In­ter­pre­ta­ti­on der Stan­dards.

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
II
ana­ly­sie­ren
wich­ti­ge Be­stand­tei­le, Ei­gen­schaf­ten oder Zu­sam­men­hän­ge auf ei­ne be­stimm­te Fra­ge­stel­lung hin her­aus­ar­bei­ten und ei­nen Sach­ver­halt ex­pe­ri­men­tell prü­fen
II, III
auf­stel­len, for­mu­lie­ren
che­mi­sche For­meln, Glei­chun­gen, Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen (Wort- oder For­mel­glei­chun­gen) oder Re­ak­ti­ons­me­cha­nis­men ent­wi­ckeln
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
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
vgl. Bil­dungs­stan­dards in den Na­tur­wis­sen­schaf­ten für die All­ge­mei­ne Hoch­schul­rei­fe der KMK i. d. F. vom 18.06.2020

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