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Physikalisch-technische Sondergebiete

Vorbemerkungen

Fachliche Vorbemerkungen
Innerhalb der „Physikalisch-technischen Sondergebiete“ sind z. B. die Teilgebiete Chemie sowie Physikalische Chemie enthalten. Diese Naturwissenschaften, Chemie und die Physikalische Chemie, sind das Bindeglied zur Physik. Sowohl die Chemie als auch die Physikalische Chemie liefern einen wesentlichen Beitrag zur Beantwortung der Frage, „was die Welt im Innersten zusammenhält“. Atombau (Chemie) und Atomphysik (Physik) überlappen sich wie einige andere Themenbereiche beider Disziplinen. Als weiteres Beispiel seien Physikalisch-chemische Analyse-Verfahren genannt. Beide naturwissenschaftliche Disziplinen (Chemie und Physik) prägen durch ihre naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweise, durch Erkenntnisse und die daraus resultierenden Anwendungen grundlegend unsere moderne Gesellschaft und (kulturelle) Identität.
Des Weiteren können innerhalb der „Physikalisch-technischen Sondergebiete“ weitere Teilgebiete Platz nehmen, die nach (längerfristiger) Aktualität eingerichtet werden können. Als Beispiel seien die Lasertechnik, Plasmatechnik und die Kernphysik erwähnt. Letztere als Ausgangspunkt und gegebenenfalls Grundlage für eine bedarfsgerechte, kostengünstige und zuverlässige Energieversorgung der Bevölkerung.
Darüber hinaus sind Chemie und Physikalische Chemie Grundlage für die ökonomische aber auch für die ökologische Entwicklung der Industriegesellschaft. Vor allem die oben genannten instrumentellen Analyse-Verfahren tragen als Basis dazu bei, Umweltschutzmaßnahmen zu entwickeln und deren Einhaltung zu kontrollieren.
Kennzeichnend für die Chemie ist die Betrachtung von Stoff- und Stoffumwandlungen und für die Physikalische Chemie zusätzlich noch die Berücksichtigung und Berechnungen der energetischen Umsätze. Dazu nutzt man Experimente und Modelle über die Struktur und über den Ablauf von Stoffumwandlungen sowie die damit einhergehenden Energieumsätze.
Der Chemieunterricht im Berufskolleg liefert die chemischen Grundkenntnisse, um physikalische Gesetze auf stoffliche Fragen anzuwenden. Die Chemie im 1. Jahr ist dabei eng mit der Physikalischen Chemie im 2. Jahr verzahnt. Die Schülerinnen und Schüler lernen im 2. Jahr Methoden kennen, um physikalisch-chemische Stoffkonstanten zu bestimmen. Außerdem wenden sie physikalische Messmethoden auf chemische Systeme an. So werden sie befähigt, Messdaten verschiedener physikalisch-chemischer Analyse-Verfahren z. B. im Fach Informatik digital zu verarbeiten.
Bei der Lösung von technischen Fragen übertragen die Schülerinnen und Schüler fachübergreifend Kenntnisse aus der Mathematik, Physik und Chemie auf neue Gebiete und erkennen den naturwissenschaftlichen Gesamtzusammenhang.

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.

Schuljahr 1

Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP)

30

Vertiefung

Individualisiertes Lernen

Projektunterricht

z. B.
Übungen
Anwendungen
Wiederholungen
z. B.
Selbstorganisiertes Lernen
Lernvereinbarungen
Binnendifferenzierung
z. B.
Schadstoffe in der Umwelt und deren Reduzierung
Treibhausgase
Salzgewinnung aus Meerwasser
Die Themenauswahl des Projektunterrichts hat aus den nachfolgenden Bildungsplaneinheiten unter Beachtung fächerverbindender Aspekte zu erfolgen.

BPE 1

Stoff-Teilchen-Prinzip

15

Die Schülerinnen und Schüler nutzen Experimente und Modelle zum Erkenntnisgewinn in der Chemie. Dabei unterscheiden sie konsequent zwischen der Stoff- und der Teilchenebene und begründen das Ordnungsprinzip der Elemente im Periodensystem.

BPE 1.1

Die Schülerinnen und Schüler stellen die Stoff- und Teilchenebene in der Chemie an ausgewählten Beispielen mithilfe von Experimenten und Modellen dar. Sie erklären Stoffeigenschaften und Phänomene mit dem Teilchenmodell.

Naturwissenschaftlicher Erkenntnisweg
von der Beobachtung zur Erkenntnis
  • Experiment auf der Stoffebene
  • Deutung auf der Teilchenebene: Symbolschreibweise
z. B. Eisensulfidsynthese
Aufbau von Materie

  • Stoffe

  • Stoffeigenschaften
z. B. Dichte, Schmelz- und Siedetemperaturen
  • Reinstoff, Stoffgemisch
z. B. Meerwasser, Luft
  • Element, Verbindung

Beschreibung der Phänomene mit dem Teilchenmodell
z. B. Kristallbildung, Aggregatzustandsänderungen, Wärmeausdehnung, Diffusion

BPE 1.2

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau der Atome mithilfe von Atommodellen und diskutieren deren Nutzen und Grenzen.

Geeignete Atommodelle
historische Entwicklung von Modellen
Atomkern und ‑hülle
Elementarteilchen
Schalenmodell nach Bohr

BPE 1.3

Die Schülerinnen und Schüler erklären den Aufbau des Periodensystems der Elemente. Sie nennen Gruppen von Elementen mit ähnlichen Eigenschaften und begründen die Elementeigenschaften aufgrund der Stellung im Periodensystem.

Perioden
Metalle, Halbmetalle, Nichtmetalle
Überblick über die Hauptgruppenelemente
Reaktivität
Bedeutung der Nebengruppenmetalle
Metalle als Werkstoffe, seltene Erden: Alltagselektronik
Ordnungszahl, Massenzahl und Isotope
Ausblick auf Kernphysik

BPE 2

Struktur-Eigenschafts-Prinzip

15

Die Schülerinnen und Schüler lernen verschiedene Bindungstypen kennen und unterscheiden diese aufgrund der Elektronegativitätsdifferenz der beteiligten Teilchen. Sie leiten daraus Eigenschaften unterschiedlicher Stoffklassen begründet ab.

BPE 2.1

Die Schülerinnen und Schüler erklären die Ionenbildung und Ionenbindung und erläutern die verschiedenen Eigenschaften der Salze auf der Grundlage ihres Aufbaus.

Edelgaskonfiguration

Ionenbildung
Ionisierungsenergie
Kationen, Anionen

  • Ionenladung
  • Summenformel binärer Verbindungen
  • Nomenklatur von Metallhalogeniden sowie von Metalloxiden und ‑sulfiden

Ionengitter

Struktur-Eigenschaftsbeziehung von Salzen

  • Schmelztemperaturen
  • Löseverhalten
  • elektrische Leitfähigkeit
  • Sprödigkeit

BPE 2.2

Die Schülerinnen und Schüler erklären die Metallbindung und erläutern die verschiedenen Eigenschaften der Metalle.

Metallgitter
Elektronengasmodell

Struktur-Eigenschaftsbeziehung von Metallen

  • elektrische Leitfähigkeit
  • Wärmeleitfähigkeit
  • Verformbarkeit
  • metallischer Glanz
  • Schmelz- und Siedetemperatur

BPE 2.3

Die Schülerinnen und Schüler erklären die Bildung der unpolaren Elektronenpaarbindung, begründen die Struktur der so aufgebauten Moleküle und die daraus resultierenden Stoffeigenschaften.

Unpolare Elektronenpaarbindung
z. B. Halogene, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff
  • bindende und nicht bindende Elektronenpaare
  • Strukturformel

Eigenschaften von Stoffen bestehend aus Molekülen mit unpolaren Bindungen
z. B. Aggregatzustände, Löslichkeiten

BPE 2.4

Die Schülerinnen und Schüler erklären die Bildung der polaren Elektronenpaarbindung und begründen die Struktur der so aufgebauten Moleküle sowie die daraus resultierenden Stoffeigenschaften.

Polare Elektronenpaarbindung
z. B. Wasser, Ammoniak, Halogenwasserstoffe
Elektronegativität
Elektronegativitätsdifferenz


Partialladungen
z. B. Kohlenstoffdioxid
Dipol-Dipol-Kräfte
Wasserstoffbrücken

Eigenschaften von Stoffen bestehend aus Molekülen mit polaren Bindungen
z. B. Dichte, Aggregatzustand, Oberflächenspannung
Dissoziation
z. B. Löslichkeit von Salzen in Wasser

BPE 3

Chemische Reaktion: stoffliche und energetische Zusammenhänge

10

Die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass mit einer chemischen Reaktion stoffliche und energetische Umsätze verbunden sind. Sie erfassen die Stoffumsätze quantitativ, den Energieumsatz qualitativ.

BPE 3.1

Die Schülerinnen und Schüler stellen einfache Reaktionsgleichungen auf. Sie ermitteln die Stoffumsätze einer Reaktion auf der Basis von Stoffmengenverhältnissen und Konzentrationen.

Reaktionsgleichungen

Stoffmenge
Molare Masse
Mischphasen
Massenkonzentration
Stoffmengenkonzentration
quantitative Größen anwenden
Stöchiometrische Umsatzberechnungen

BPE 3.2

Die Schülerinnen und Schüler erklären den energetischen Verlauf chemischer Reaktionen.

Exotherme und endotherme Reaktionen
Wasserstofftechnologie
Reaktionsenergie

Katalyse
Aktivierungsenergie
Autoabgaskatalysator, Enzyme

BPE 4

Chemische Reaktion: Donator-Akzeptor-Prinzip

20

Die Schülerinnen und Schüler wenden das Donator-Akzeptor-Prinzip auf chemische Reaktionen mit Protonen- oder Elektronenübergängen an.

BPE 4.1

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Elektronenübergänge anhand des Donator-Akzeptor-Prinzips und erläutern damit Redoxreaktionen. Sie stellen einfache Reaktionsgleichungen auf.

Redoxreaktionen
z. B. Koks, Wasserstoff, Sauerstoff
Reduktions- und Oxidationsmittel
z. B. Schadstoffe bei Verbrennungsprozesse

BPE 4.2

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Protonenübergänge mithilfe des Donator-Akzeptor-Prinzips. An Beispielen erläutern sie Säure-Base-Reaktionen nach Brønsted.

Wichtige Säuren und Laugen aus Labor und Alltag
Flusssäure, Chlorwasserstoff, schweflige Säure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Kohlensäure
Ammoniak, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Calciumhydroxid
Oxonium-Ion (Hydronium-Ion)
Hydroxid-Ion
Protolyse
Säure-Base-Theorie nach Brønsted
Protolysegleichungen
Protolysegleichgewichte

BPE 4.3

Die Schülerinnen und Schüler erklären den Zusammenhang zwischen dem pH-Wert und der Autoprotolyse des Wassers.

Autoprotolyse des Wassers

pH-Wert
z. B. Universalindikator

BPE 4.4

Die Schülerinnen und Schüler formulieren die Neutralisation als Reaktion zwischen Säuren und Basen und benennen die entstehenden Salze.

Neutralisationsreaktionen
z. B. Abwasserneutralisation
Nomenklatur von Salzen

BPE 5

Grundlagen der Elektrochemie

15

Die Schülerinnen und Schüler wenden die Redoxreaktionen auf die Elektrochemie an.

BPE 5.1

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Funktion von galvanischen Elementen und stellen zugehörige Redoxreaktionen auf.

Spannungsreihe
Metalle, Nichtmetalle
Standardpotenziale
Standardwasserstoff-Elektrode
vgl. BPE 6
Galvanische Elemente
Funktion einer Batterie exemplarisch, Funktion eines Akkumulators exemplarisch, Brennstoffzelle
Nernst'sche Gleichung

BPE 5.2

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Abläufe einer Elektrolyse und stellen zugehörige Redoxreaktionen auf. Für quantitative Berechnungen wenden sie das Faraday-Gesetz an.

Elektrolyse
z. B. Galvanisieren, Laden eines Akkumulators, Wasserstofftechnologie
Faraday-Gesetz

Zeit für Leistungsfeststellung

15

105

120

Schuljahr 2

Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP)

30

Vertiefung

Individualisiertes Lernen

Projektunterricht

z. B.
Übungen
Anwendungen
Wiederholungen
z. B.
Selbstorganisiertes Lernen
Lernvereinbarungen
Binnendifferenzierung
z. B.
Interpretationen des Heizwertes verschiedener (organischer) Verbindungen als Umweltbezug und in Sicht des energetischen „Erntefaktors“ (EROI)
Atomisierungstechniken (z. B. Graphitrohrofen-Technik, Hydrid-Technik)
Aufbau und Funktionsweise der Brennstoffzelle, der Lithium-Ionen-Batterie und anderer neuer technischer Galvanischer Elemente
Ableitung elektrochemischer Titrationskurven
Die Themenauswahl des Projektunterrichts hat aus den nachfolgenden Bildungsplaneinheiten unter Beachtung fächerverbindender Aspekte zu erfolgen.

BPE 6

Elektrochemie

10

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben und erklären die Grundlagen der Angewandten Elektrochemie sowie die elektrochemischen Analyse-Methoden der Konduktometrie und der Potentiometrie.

BPE 6.1

Die Schülerinnen und Schüler legen die elektrolytische Leitfähigkeit von Leitern zweiter Ordnung dar. Sie beschreiben die Abhängigkeit der elektrolytischen Leitfähigkeit von Zusammensetzungen der Lösungen.

Größen zur Beschreibung des Leitverhaltens von Elektrolyten

  • elektrolytische Leitfähigkeit
  • spezifische Leitfähigkeit und Äquivalentleitfähigkeit

  • Ionenäquivalentleitfähigkeit
Ionenbeweglichkeit
  • konduktometrische Titrationen
Fällungstitrationen z. B. von Chlorid-Ionen mit Silbernitrat
  • Beispiel Neutralisationstitrationen

BPE 6.2

Die Schülerinnen und Schüler geben die Anwendung Galvanischer Zellen an. Sie erschließen Titrationskurven potentiometrischer Titrationsverfahren. Darüber hinaus ermitteln die Schülerinnen und Schüler die Äquivalenzpunkte in Sonderheit über das Differenz-Verfahren.

Aufbau elektrochemischer Messketten

  • potentiometrische Titrationen: Neutralisations‑, Fällungs‑, Redox-Titrationen
Berechnung des pH-Wertes zu Beginn und am Schluss einer Neutralisations-Titration
  • Ermittlung des Äquivalenzpunktes mithilfe des Differenz-Quotienten

  • Mess- und Bezugselektroden
Einstabmesskette, Kalomel-Elektrode, biochemische Elektroden

BPE 7

Atombau und Spektrometrie

40

Die Schülerinnen und Schüler berechnen mithilfe des Strahlungsgesetzes die Energie von Strahlung verschiedener Wellenlänge. Sie leiten aus verschiedenen Linien-Spektren die Resonanzbedingung bei spektroskopischen Verfahren ab. Ausgehend von der Lambert-Beer'sche Gleichung berechnen die Schülerinnen und Schüler verschiedene quantitative Parameter. Sie skizzieren Methoden zur Strukturbestimmung von (Fest‑)Stoffen und werten Messdaten zur Strukturanalyse aus.

BPE 7.1

Die Schülerinnen und Schüler formulieren die Gesetzmäßigkeiten für die Ursache von Spektren. Sie benennen verschiedene Anregungsmechanismen.

Atombau, Strahlungsgesetz und Spektren

  • Vertiefung des Bohr'schen Atom-Modelles
Elektromagnetisches Spektrum, Kontinua und Linien-Spektren, Wasserstoffspektrum
vgl. BPE 1
  • Wellen, Photonen, Energie
  • Wien'sches Verschiebungsgesetz
  • Wirkungsquantum, Planck'sches Strahlungsgesetz

  • Komplementärfarben
additive/subtraktive Farbmischungen
  • Anregungsmechanismen

BPE 7.2

Die Schülerinnen und Schüler zeigen die Prozesse der Absorption bzw. Emission von Strahlung in Teilchen auf. Sie interpretieren aufgrund der Resonanzbedingung Unterschiede von Stoffeigenschaften bezüglich der Absorption von Strahlung.

Wechselwirkung von Licht mit Materie

  • Absorption und Emission

  • Lambert-Beer'sches Gesetz
Grenzen des Lambert-Beer'schen Gesetzes
  • Resonanzbedingung

  • spektrometrische und spektroskopische Verfahren
Beispiele von Spektren

  • Fotometrie
quantitative Bestimmungen, z. B.: Ermittlung des molaren und spezifischen Extinktionskoeffizienten
  • Atomabsorptions-Spektrometrie (AAS)
Emissions-Spektroskopie (AES), ICP-OES
  • Infrarot-Spektroskopie (IR)
Berechnung der Transmission von IR-Strahlung in kohlenstoffdioxid-haltiger Luft in 5 bzw. 10 m Höhe, NIR

BPE 7.3

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Verfahren und Möglichkeiten zur Strukturanalyse von Feststoffen. An einem oder mehreren Beispielen werten die Schülerinnen und Schüler Messdaten von Kristallstrukturanalyse-Verfahren aus und berechnen daraus Gitterkonstanten.

Grundlagen und Verfahren zur Strukturuntersuchungen

  • kristalliner Zustand

  • Einkristalle, Mosaikkristall (polykristalline Stoffe), amorphes Material (Pulver)
z. B. Silicium, Metalle, Gläser
  • Röntgenbeugung an Kristallen
  • kontinuierliches und charakteristisches Röntgenspektrum
  • Rydberg-Formel

  • Bragg'sches Reflexionsgesetz

  • Netzebenen und Gitterkonstanten
  • Miller'sche und Weiß'sche Indices
Beispiele für Netzebenen in verschiedenen Gittern
  • Verfahren zur Kristallstrukturanalyse am Beispiel des primitiv-kubischen Gitters
Laue‑, Debye-Scherrer-Verfahren, weitere Kristallstrukturanalyse-Verfahren
  • Röntgenfluoreszenzanalyse RFA
Berechnung der Ordnungszahl

BPE 8

Flüssigkeiten und Mischphasen

10

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Oberflächenspannung und Viskosität von Flüssigkeiten. Sie leiten die Druckabhängigkeit des Siedepunktes einer Flüssigkeit ab.
Über die Gesetzmäßigkeiten der Osmose interpretieren die Schülerinnen und Schüler Anwendungen in Technik und Organismen.

BPE 8.1

Die Schülerinnen und Schüler erklären die Ursache und Folgen der Oberflächenspannung und Viskosität von Flüssigkeiten.
Sie vergleichen Newton'sches und Nicht-Newton'sches Verhalten von Stoffen.

Oberflächenspannung
Erniedrigung der Oberflächenspannung bei Lacken
Viskosität

  • Viskosimeter
  • Newton'sches Verhalten

  • Nicht-Newton'sches Verhalten: Strukturviskosität
Thixotropie, dilatantes Verhalten

BPE 8.2

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Temperaturabhängigkeit des Dampfdruckes und führen mithilfe der Clausius-Clapeyron-Gleichung Berechnungen hierzu durch.
Über Zustandsdiagramme interpretieren sie Bedingungen für Aggregatzustandsänderungen von reinen Stoffen.

Dampfdruck und Zustandsdiagramme

  • Dampfdruck von Flüssigkeiten
  • Temperaturabhängigkeit, Anwendungen der Clausius-Clapeyron-Gleichung
  • Definition des Siedepunktes und dessen Abhängigkeit vom äußeren Druck
Dampfdrucke von Lösungen
  • Raoult'sches Gesetz, Dampfdruck von Mischungen
Rektifikation
  • Zustandsdiagramme

BPE 8.3

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben kolligative Eigenschaften und deren Gesetzmäßigkeiten. Sie wenden diese bezüglich der Siedepunkterhöhung und der Gefrierpunkteerniedrigung an. Sie leiten von dem Phänomen Osmose die Umkehrosmose wie die Meerwasserentsalzung und die Reinstwasser-Gewinnung ab.

Kolligative Eigenschaften
Raoult'sches Gesetz
  • Dampfdruckerniedrigung bei Lösung fester Stoffe
Kryoskopie
  • Siedepunkterhöhung
  • Gefrierpunktserniedrigung
Bestimmung der Molaren Masse von löslichen Salzen und organischen Verbindungen
  • Osmose, Umkehrosmose
Meerwasserentsalzung, Reinstwasser-Gewinnung, Dialyse

BPE 9

Energetik und Zustandsänderungen

15

Die Schülerinnen und Schüler lernen thermodynamische Größen bei physikalischen und chemischen Prozessen kennen. Sie erklären den Unterschied zwischen Innerer Energie und Enthalpie. Sie berechnen Reaktionsenergien und -enthalpien in chemischen Umsetzungen und interpretieren die thermodynamischen Gesetzmäßigkeiten in Anwendungen wie der Kalorimetrie und dem Hess'schen Satz.

BPE 9.1

Die Schülerinnen und Schüler wenden thermodynamische Grundbegriffe an.

Energetische Umsätze

Exotherme und endotherme Vorgänge in Physik und Chemie
Experimente Wasser zu wasserfreiem Kupfersulfat, Bariumhydroxid zu Ammoniumthiocyanat
Erster Hauptsatz der Thermodynamik
Energieumwandlung Brennstoffzelle
Zustandsgrößen und Zustandsgleichungen
Zustandsänderungen bei isothermen und isobaren Bedingungen
Innere Energie
Umwandlungen von Energieformen
Zustandsänderungen bei isochoren Bedingungen

BPE 9.2

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Größe „Enthalpie“ und beurteilen den Unterschied zur „Inneren Energie“.

Enthalpie, Zustandsänderungen bei isobaren Verhältnissen, Zustandsgrößen Enthalpie
Zusammenhang zwischen „Innerer Energie“ und „Enthalpie“

BPE 9.3

Die Schülerinnen und Schüler wenden die Gesetzmäßigkeit für die Enthalpie an.

Enthalpieänderungen bei physikalischen Vorgängen
Funktionsweise eines Kompressorkühlschrankes, Bestimmung der Verdampfungsenthalpie von Aceton
Bildungsenthalpie
Enthalpieänderungen bei chemischen Reaktionen
Heizwerte
Berechnung der Reaktionsenthalpien über die Bildungsenthalpie

BPE 9.4

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Anwendungen thermodynamischer Verfahren. Sie wenden diese an verschiedenen Beispielen an.

Kalorimetrie
experimenteller Aufbau
  • Verbrennungswärme
  • Experimentelle Bestimmung der Verbrennungswärme
  • Verbrennungsenthalpie
  • Umrechnung Verbrennungswärme in Verbrennungsenthalpie (und umgekehrt)
Bestimmungen der Verbrennungswärme von Saccharose
  • Hess'scher Satz
  • Anwendung bei der unvollständigen Verbrennung von Kohle und Kohlenwasserstoffen
Bestimmungen und Anwendungen komplexer Beispiele (z. B. Gärung, Glykolyse)

Zeit für Leistungsfeststellung

15

105

120

Operatorenliste

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

Anforderungsbereiche


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

Amtsblatt des Ministeriums für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg

Stuttgart, 07.09.2024
Bildungsplan für das Berufskolleg
hier: Berufskolleg für physikalisch-technische Assistenten
Berufskolleg für technische Assistenten (Bildungsplan zur Erprobung)
Vom
Aktenzeichen KM 41-6623-3/4/1

I.

II.

Für das Berufskolleg gilt der als Anlage beigefügte Bildungsplan.
Der Bildungsplan gilt
für das Schuljahr 1 ab 1. August 2023.
für das Schuljahr 2 ab 1. August 2024.

Physikalisch-technische Sondergebiete – Bildungsplan zur Erprobung
Bildungsplan für das Berufskolleg
Physikalisch-technische Assistenten

Fußleiste