Biologie, Chemie und Physik
für den mittleren Bildungsabschluss –
Umsetzung in NRW
in Kernlehrplänen und im Unterricht der Fächer
Biologie, Chemie und Physik
Gliederung des Vortrags:
I Vorgaben der Bildungsstandards
Beitrag der Fächer Biologie, Chemie und Physik zum Erwerb einer naturwissenschaftlicher Grundbildung
• Kompetenzorientierung
• Berücksichtigung der Inhaltsdimension im Bereich Fachwissen strukturiert in Basiskonzepten
• Berücksichtigung der Handlungsdimension in den
Bereichen Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung
• Kontextorientierung
II Hintergründe, Konsequenzen und Umsetzung in NRW
Naturwissenschaftliche Grundbildung ist …
… ein wichtiger Teil von Allgemeinbildung und damit eine wesentliche Voraussetzung für die aktive Teilhabe an unserer Kultur und für eine lebenslange Auseinandersetzung mit der sich verändernden Welt
.(vgl. Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss in den Fächern Biologie, Chemie und Physik, Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 16.12.2004)
Kompetenzbereiche
Inhaltsdimension
„Fachwissen“
Handlungsdimension
„Erkenntnisgewinnung“,
„Kommunikation“,
„Bewertung“
konzeptbezogene Kompetenzen
in NRW:
in NRW:
fachspezifisch formuliet fachspezifisch formuliet
prozessbezogene Kompetenzen in NRW:
in NRW:
fächerübergreifend formuliert
fächerübergreifend formuliert
Kompetenzbereich „Fachwissen“ der Bildungsstandards Auszug aus dem Fach Chemie:
F3 chemische Reaktion
Die Schülerinnen und Schüler …
F3.1 beschreiben Phänomene der Stoff- und Energieumwandlung bei chemischen Reaktionen.
F3.2 deuten Stoff- und Energieumwandlungen hinsichtlich der
Veränderung von Teilchen und des Umbaus chemischer Bindungen.
F3.3 kennzeichnen in ausgewählten Donator-Akzeptor-Reationen die Übertragung von Teilchen und bestimmen die Reaktionsart.
…
In den KMK-Standards wird das Fachwissen in Form von Basiskonzepten didaktisch strukturiert:
Biologie: Entwicklung
Struktur und Funktion System
Chemie: chemische Reaktion
energetische Betrachtung bei Stoffumwandlungen Struktur-Eigenschafts-Beziehungen
Stoff-Teilchen-Beziehungen
Physik: Energie
Materie System
Wechselwirkung
in NRW: Basiskonzepte neu strukturiert in NRW: Basiskonzepte neu strukturiert
in NRW:
in NRW:
• Beschreibung der Basiskonzepte teilweise gemeinsamBeschreibung der Basiskonzepte teilweise gemeinsam
• Beschreibung des Basiskonzepts Energie in allen FachlehrplänenBeschreibung des Basiskonzepts Energie in allen Fachlehrplänen
• Darstellung der obligatorischen Kompetenzen zu den Basiskonzepten Darstellung der obligatorischen Kompetenzen zu den Basiskonzepten fachspezifisch und schulformspezifisch
fachspezifisch und schulformspezifisch
Elektrische Schaltung
• Spannungsquelle
• zwei „Verbraucher“
Basiskonzept „Materie“
• positive und negative Teilchen als Ladungsträger
• stofflicher Aufbau Leiter/Nichtleiter
Basiskonzept„Energie“
• Energiespeicherung
• Energietransport
• Energieumwandlungen
Basiskonzept
„Wechselwirkung“
• anziehende/abstoßende Kräfte
• Wärmewirkung
• Widerstand
Basiskonzept„System“
• Zusammenwirken von Komponenten
• Strom als Folge von Ladungsgefälle
Schülerinnen und Schüler …
Biologie K 5 stellen biologische Systeme, z. B. Organismen, sachgerecht, situationsgerecht und
adressatengerecht dar.
K 6 stellen Ergebnisse und Methoden biologischer Untersuchungen dar und argumentieren damit.
…
Chemie K 7 dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit situationsgerecht und adressatenbezogen.
…
Physik K 5 dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit
K 6 präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht.
…
Vorgaben der KMK-Bildungsstandards Kompetenzbereich Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Schülerinnen und Schüler …
Biologie B 3 beschreiben und beurteilen Erkenntnisse und Methoden in ausgewählten aktuellen Bezügen wie zu Medizin, Biotechnik und Gentechnik, und zwar unter
Berücksichtigung gesellschaftlich verhandelbarer Werte.
…
Chemie B 5 diskutieren und bewerten gesellschaftsrelevante Aussagen aus unterschiedlichen Perspektiven.
…
Physik B 2 vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtigung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer Aspekte.
…
Kompetenzbereich Bewertung
Fachliche Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen und bewerten
Schülerinnen und Schüler …
Biologie E 1 mikroskopieren Zellen und stellen sie in einer Zeichnung dar.
E 4 ermitteln mithilfe geeigneter Bestimmungsliteratur im Ökosystem häufig vorkommende Arten.
E 5 führen Untersuchungen mit geeigneten qualifizierenden oder quantifizierenden Verfahren durch.
…
Chemie E 3 führen qualitative und einfache quantitative experimentelle und andere Untersuchungen durch und protokollieren diese.
…
Physik E 7 führen einfache Experimente nach Anleitung durch und werten sie aus.
…
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung
Zusammen- Zusammen-
fassend
fassend führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch, führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch, werten sie aus und dokumentieren und kommunizieren ihre Ergebnisse.
werten sie aus und dokumentieren und kommunizieren ihre Ergebnisse.
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle nutzen
„Inhalts- und handlungsbezogene Kompetenzen können nur gemeinsam und in Kontexten erworben werden.“
(s. Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss, Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 16.12.2004)
Kriterien für geeignete Kontexte (vgl. u.a. ChiK, Muckenfuß und OECD (PISA)):
• Sie greifen für Schülerinnen und Schüler interessante und relevante Phänomene und Fragestellungen auf.
• Sie bieten Schülerinnen und Schülern Gelegenheiten, Kompetenzen zu
entwickeln und erworbene Kompetenzen in unterschiedlichen Bereichen sinnvoll und erfolgreich anzuwenden.
• Sie tragen zur Entwicklung der Basiskonzepte bei.
• Sie erhalten in der Regel durch ihren Bezug zu vorhandenen und möglichen Erfahrungen der Schülerinnen und
Schüler besondere Bedeutung.
• Sie bieten Schülerinnen und Schülern vielfältige Handlungsmöglichkeiten für einen aktiven Lernprozess.
in NRW:
Rahmenthemen für jedes Fach (obligatorisch)
Kontexte zu jedem Rahmenthema (3 als Vorschläge)
Beispielhafte Ausformulierung von Rahmenthemen im Anhang:
• Beschreibung der Schüleraktivitäten und der Unterrichtsgestaltung für jeden Kontext (mit Bezügen zu Konzeptkompetenzen / Prozesskompetenzen / Lebenswelt)
• Zuordnung von Basiskonzepten und Konzeptkompetenzen (Fachwissen)
• Benennung von Bezügen zu anderen Rahmenthemen in den
naturwissenschaftlichen Fächern und zu Themen in anderen Fächern Veröffentlichen von beispielhaften Ausformulierungen
• zu jedem Rahmenthema im Anhang des Lehrplans oder im Internet
• zu Unterrichtsreihen (aus SINUS) im Internet
in NRW:
Entwicklung von Basiskonzepten im kontextorientierten Unterricht:
• Basiskonzepte werden durch alle Jahrgangsstufen hindurch in Kontexten erkenntniswirksam immer wieder aufgegriffen, thematisiert und weiter ausdifferenziert.
• Sie bilden auf diese Weise übergeordnete Wissensstrukturen.
• Sie lassen sich in unterschiedlichen Kontexten immer wieder aufgreifen und sind daher vielseitig vernetzt und abrufbar.
Beispiele für kontextorientierte Unterrichtsgestaltung:
•
Der Senfsamenkeimungswettbewerb
• Leben in der Kälte
• Haare tönen und färben – alles im neutralen Bereich?
• Wir untersuchen Haartrockner
• …
Leben in der Kälte
Die NASA hat einen neuen Raumanzug für die zukünftige bemannte Mission zum Mars entwickelt, der aus verschiedenen Hohlraumschichten übereinander besteht.
Allerdings fehlt noch die letzte Schicht, die den Astronauten vor der Kälte schützt. Auf dem Mars herrschen tagsüber zwar noch relativ warme Temperaturen von +13°C bis -53°C, nachts wird es mit nur -53°C bis -100°C aber lausig kalt.
Die Mission soll schon in 12 Tagen starten, deshalb braucht die NASA Hilfe.
Die Forscher dort haben folgende Materialien zur Auswahl, um die letzte Schicht des Raumanzugs zu füllen und den Astronauten damit gegen die Kälte auf dem Mars zu schützen:
Überprüft in Modellversuchen, wodurch der Astronaut am Besten vor Kälte geschützt wird.
Federn Blätter / Gras / Heu
Alufolie Styropor
Fell Papier / Pappe
Fett Haare
Mehl Gipsgranulat
Wolle
Wo findet man was?
Wo findet man was?
http://www.learnline.de/angebote/nw-unterrichtsentwicklung/
http://www.learn-line.nrw.de/angebote/sinus/projektnw/index.html
