Themen und Inhalte

Das Kapitel 3 im Fach Naturwissenschaften 7 – 10 enthält 15 Themenfelder. Diese sind jeweils in Themen unterteilt, die durch Inhalte verschiedener Fächer unterlegt sind. Es wird empfohlen, mindestens ein Themenfeld pro Schulhalbjahr auszuwählen und zu bearbeiten.

Die Themen stellen Orientierungen dar. Die Öffnung des Unterrichts bietet die Möglichkeit, Inhalte regional, zeitlich und entsprechend der konkreten Situation an der Schule zu akzentuieren und zu verändern. Der Freiraum besteht sowohl in der inhaltlichen als auch der zeitlichen Dimension, die gewählt werden kann, um ein Themenfeld zu erschließen.

Die Themenfelder, Themen und Inhalte bilden die Grundlage für differenzierte Aufgabenstellungen und eine Materialauswahl, die eine Herausforderung für das gesamte Leistungsspektrum einer Lerngruppe darstellt. Die Lernenden erhalten Gelegenheit, ihre Fähigkeiten und Fertigkeiten im Umgang mit den Themenfeldern, Themen und Inhalten allein und in der Zusammenarbeit mit anderen unter Beweis zu stellen. Sie erfahren dabei, in welchem Maße sie die gesetzten Standards erreichen bzw. was sie tun können, um ihre Kompetenzen zu vertiefen und zu erweitern.

Die ausgewiesenen Themenfelder werden für Schülerinnen und Schüler, die wegen einer erheblichen und langandauernden Beeinträchtigung ihres Lern- und Leistungsverhaltens sonderpädagogische Förderung erhalten oder für die sonderpädagogischer Förderbedarf im Förderschwerpunkt Lernen5 festgestellt wurde, schülerbezogen berücksichtigt. Sie werden entsprechend der Lebensbedeutsamkeit für die Schülerinnen und Schüler ausgewählt.

Um die gleichberechtigte Teilhabe am gesellschaftlichen Leben, unabhängig von ethnischer und kultureller Herkunft, sozialem und wirtschaftlichem Status, Geschlecht und sexueller Orientierung, Alter und Behinderung sowie Religion und Weltanschauung zu ermöglichen, ist es erforderlich, diese individuelle Vielfalt der Lernenden bei der Planung des Unterrichts zu berücksichtigen. Damit fördert der Unterricht die Stärken unterschiedlicher Persönlichkeiten und ermöglicht inklusives Lernen.

Die Schülerinnen und Schüler erfahren im Unterricht und an außerschulischen Lernorten etwas über Strukturen, Prozesse und Zusammenhänge in Natur und Technik. Damit sie dieses Wissen einschätzen, bewerten und sinnvoll in das eigene Weltbild einfügen können, ist es von entscheidender Bedeutung, dass sie auch erfahren, wie diese Erkenntnisse gewonnen werden. Dazu lernen sie die naturwissenschaftlichen Arbeitsweisen kennen, zu denen sowohl die charakteristischen Denkmethoden, mit denen man in den Naturwissenschaften zu Erkenntnissen gelangt, als auch die charakteristischen Arbeitsmethoden der Fachgebiete Physik, Chemie und Biologie zählen.

Zur unterrichtlichen Erarbeitung der Themenfelder wird angeregt, zum jeweiligen Thema mit den Schülerinnen und Schülern Fragen zu entwickeln, die sich aus dem Entdecken, Beobachten und Beschreiben von Phänomenen ergeben und die dann experimentell oder durch Erkunden zu bearbeiten sind. Dabei werden die Fragen und deren Bearbeitung von Niveaustufe zu Niveaustufe zunehmend komplexer. Analyse, Deutung und Auswertung der Phänomene bestimmen die weitere Arbeit an den Themen.


5 In Brandenburg sind diese Schülerinnen und Schüler dem Bildungsgang Förderschule Lernen gemäß § 30 BbgSchulG zugeordnet.

 

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3.1Forschen wie eine Naturwissenschaftlerin bzw. ein Naturwissenschaftler
3.2Die Grenzen des Sichtbaren – optische Geräte
3.3Vom ganz Kleinen und ganz Großen
3.4Wasser ist Leben
3.5Energie gehört zum Leben – Energieversorgung der Menschheit
3.6Mensch – Bewegung – Gesundheit
3.7Klima im Wandel
3.8(Ein)Blick in den Haushalt
3.9Bauen und Wohnen
3.10Information und Kommunikation
3.11Sucht, Drogen und Doping
3.12Die Natur
3.13Licht und Farbe
3.14Nahrung für die Welt
3.15Kondensate zum Essen und Verpacken

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In diesem einführenden Themenfeld werden naturwissenschaftliche Arbeitsweisen und Methoden erarbeitet, um die Grundlagen für das Verständnis naturwissenschaftlicher Zusammenhänge zu schaffen. Die Schülerinnen und Schüler lernen, richtig zu beobachten, zu messen und zu ordnen. Sie werden zur Planung, Durchführung und Dokumentation von Experimenten befähigt und lernen, Modelle zur Erklärung naturwissenschaftlicher Sachverhalte zu nutzen. Dabei steht das handlungsorientierte Arbeiten der Schülerinnen und Schüler im Vordergrund.

Inhalte

Wahrnehmung und Beobachtung

  • Beobachten mit allen Sinnen
  • Beschreiben von Sinneswahrnehmungen
  • Hilfsmittel zur Beobachtung
  • Beobachtungen werden beeinflusst (Vorurteile, optische Täuschungen…)

Ordnen und Klassifizieren

  • Ordnen im Alltag
    Klassifizierung nach Ordnungssystemen der Naturwissenschaften (System der Lebewesen, PSE…)
    Ordnungsprinzipien

Messen, Messwerkzeuge und Größen

  • Größen und Maßeinheiten
    Handhabung verschiedener Messinstrumente bei der Untersuchung physikalischer und chemischer Eigenschaften von Stoffen
    Auswahl geeigneter Messinstrumente
    Genauigkeit und Messfehler

Recherchieren und Interpretieren

  • Informationsbeschaffung (Bücher, Internet, Bibliothek …)
  • gelenkte Recherche
  • Quellenkritik (Qualität der Information)
  • Quellenangaben
  • Plagiate
  • Umgang mit Daten und Messwerten
  • Gesetzmäßigkeiten entdecken

Experimentieren und Protokollieren

  • Kennenlernen der experimentellen Methode der Naturwissenschaften an physikalischen und chemischen Beispielen
  • das Experiment als Methode
  • zur Lösung von Problemstellungen
  • zur Veranschaulichung eines Phänomens
  • zur Widerlegung bzw. Bestätigung von Hypothesen
  • Bewertung und Auswahl von Messdaten bzw. Beobachtungsergebnissen im Protokoll
  • von der Vermutung zur wissenschaftlichen Aussage

Dokumentieren und Präsentieren

  • Darstellungsformen (Skizze, Tabelle, Text …)
  • von der Tabelle zum Diagramm
  • Präsentationsformen (mediengestützter Vortrag, Modell, Rollenspiel …)

Arbeit mit Modellen

  • Modellbegriff
  • Modellarten
  • Modellversuche
  • Entwickeln von Modellen
BasiskonzeptBeispiele
System-Konzept
  • Klassifizierung nach Ordnungssystemen der Naturwissenschaften

Beispiele für Unterrichtseinheiten
Stoffe im Alltag
Stoffeigenschaften mit Sinnesorganen unterscheiden; Bestimmung wichtiger Eigenschaften von Stoffen (Masse, Dichte, elektrische Leitfähigkeit, Löslichkeit); Experimente zur Unterscheidung verschiedener Stoffe; experimentelle Methode;

Lebensraum Wald
Exkursion planen; Beobachten von Lebewesen; Bestimmungsübungen zu Lebewesen; Erstellen von Nahrungsbeziehungen im Ökosystem; Erstellen von Steckbriefen; Sammeln und Auswerten von Daten; Dokumentieren der Artenvielfalt im Lebensraum; Lebewesen sind angepasst; Experimente zu abiotischen Faktoren im Ökosystem Wald; Exkursion z. B mit einem Förster; geschützte Tiere im Wald; regionale Schutzprojekte; Darstellung der Ergebnisse in geeigneter Form (Plakate, Ordner, Herbarium, Portfolio…)

Weitere Kontexte

  • Wie Tiere und Menschen bauen und wohnen (Bionik)
  • Mit allen Sinnen empfangen
  • Wahrnehmen und Messen
  • Pflanzen – Keimung und Wachstum
  • Auf Humboldts Spuren
  • Von der Glühlampe zur LED
  • Verbrennungsvorgänge – Kerze, Streichholz, Wunderkerze

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In vielfältiger Weise erkunden die Schülerinnen und Schüler ihre Umwelt und nutzen ihre Sinne zur Orientierung. Sie gewinnen einen ersten Einblick in den Bereich der Optik, werden mit einfachen optischen Erscheinungen vertraut gemacht und können ihre Erfahrungen und Beobachtungen zuordnen. Grundlegende Begriffe und Gesetze der Strahlenoptik und Kenntnisse über das Auge, das Sehen und einfache optische Geräte werden vermittelt. Die Schülerinnen und Schüler erlangen erste Fähigkeiten im Experimentieren mit optischen Bauteilen. Dabei werden genaues Arbeiten und sorgfältiger Umgang mit optischen Geräten geübt. Die Effekte sollen zur selbstständigen Beschäftigung mit physikalischen Erscheinungen anregen.

Inhalte

Linsen brechen Licht

  • Linsenarten
  • Strahlengang an Linsen
  • Bildentstehung hinter Linsen
  • Linsenfehler
  • Berechnung von Ort und Größe des Bildes
  • die Helligkeit von Bildern
  • Projektoren - heute und damals

Blick in den Mikrokosmos - Mikroskope

  • Mikroskope vergrößern den Sehwinkel
  • Aufbau und Funktionsweise von Mikroskopen
  • mikroskopische Präparate herstellen, beobachten und zeichnerisch darstellen
  • von der Entwicklung des Mikroskops und den mit ihm gemachten Erkenntnissen
  • Leben im Wassertropfen (Mikroorganismen)

Glas

  • Geschichte der Glasherstellung und Glasverarbeitung
  • von Linsen und ihrer Herstellung
  • wirkliche und scheinbare Bilder bei Spiegeln
  • Spiegel in Kunst und Technik

Prismen im Lichtweg

  • Anwendung von Prismen in optischen Geräten
  • das Sonnenspektrum verrät den Aufbau der Sonne

Das menschliche Auge

  • Sehvorgang, Augenfehler
  • Bestimmung der Sehschärfe (Auflösungsvermögen)
  • Arbeitsweise der Lichtsinneszellen, Farbempfindlichkeit
  • Hellempfindlichkeit
  • weißes Licht ist farbig
  • Farben lassen sich mischen
  • farbige Körper

Blick ins Unendliche - Fernrohre

  • Aufbau des astronomischen Fernrohrs, Himmelsbeobachtungen
  • Aufbau des Erdfernrohres, Ferngläser, Messfernrohre, Theaterglas
  • der Wettlauf zwischen Linsenfernrohren und Spiegelfernrohren

Fotoapparat

  • Bildentstehung im Fotoapparat
  • eine moderne Fotokamera und ihr Zubehör
  • Einsatzmöglichkeiten von Objektiven mit kurzer und langer Brennweite
  • Tipps für gute Fotos
  • vom Einfluss der Fotografie auf die Entwicklung der Naturwissenschaften

Die Vielfalt der Augen im Tierreich

  • Varianten der Akkommodation
  • Verlagerung der Netzhaut (Tintenschnecke)
  • Verlagerung der Linse (Fische, Schlangen)
  • Veränderung der Krümmung der Linse durch Muskeln
  • Adlerauge
  • Eulenauge
  • wie Mensch und Tier die Farben sehen

Sehhilfen
Korrektur von Sehfehlern mit Brillengläsern und Kontaktlinsen
Brillen und ihre Geschichte, Herstellen von Brillengläsern
Lupen helfen dem Auge, Vergrößerung des Sehwinkels
Wahrnehmung mit bloßem Auge, Wahrnehmung mit Lupe, z. B. Moose, Blut, Blattläuse, Haare

BasiskonzeptBeispiele
System-KonzeptLeben im Wassertropfen
Energie-KonzeptSonnenspektrum; Energieumwandlung in Lichtsinneszellen
Materie-Konzeptsichtbares Licht ist farbig; Photonen
Wechselwirkungs-KonzeptAkkommodation; Licht - Materie
Entwicklungs-KonzeptEntwicklung des Mikroskops; Entwicklung von Augen
Konzept der chemischen ReaktionSehvorgang: Reaktion des Retinals

Beispiele für Unterrichtseinheiten
Sehen und gesehen werden
Bau und Funktion des Auges; Bau der Netzhaut; Bildentstehung im Auge; Eigenschaften des Lichts; Lichtabsorption und -reflexion; Anpassungen des Auges an Lichtverhältnisse und Entfernung; optische Täuschungen; Sehen im Tierreich; Erkrankungen des Auges; Sehhilfen – gestern und heute; Warnen und Tarnen; die Gefahr im Dunkeln; Reflektoren

Lichtbrechung
Zusammensetzung des sichtbaren Lichts; elektromagnetische Spektren; Absorption und Reflexion; Funktionsweise eines Prismas; Sehen unter Wasser; Bau des Linsenauges; Fata Morgana und Regenbogen; Diamant - der letzte Schliff; Lichtbrechung im Mikroskop; Grenzen der Mikroskopie; Leben im Wassertropfen

Weitere Kontexte

  • Camera obscura
  • Sonnenkollektoren
  • Nachts sind alle Katzen grau- ein Sprichwort mit biologischem Hintergrund

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In diesem Themenfeld werden Lebewesen und die nicht lebende Natur in ihren systematischen Verknüpfungen von klein bis groß miteinander in Beziehung gebracht, um weltliche und auch kosmische Zusammenhänge in Raum und Zeit strukturiert zu verdeutlichen. Die Schülerinnen und Schülern lernen, sich selbst und die unmittelbare Umwelt als Teil eines zusammenhängenden Gesamtsystems in übergeordneten Systemen zu begreifen. Durch die Kenntnis von strukturellen Abhängigkeiten sollen umweltbewusstes und nachhaltiges Handeln gefördert werden.

Inhalte

Atome

  • Rutherford und der Atomkern
  • Entdeckung der Radioaktivität
  • das Schalenmodell von Bohr
  • Quanten – Teilchen oder Wellen?
  • Neutrinos und Strings

Verbindungen

  • Aufbau der DNA – vom Makromolekül zum Baustein
  • Aufbau eines Kunststoffs – vom Makromolekül zum Baustein

Zellen, Zellverbände und Organe

  • Aufbau von Zellen
  • Züchten von Mikroorganismen
  • Bakterien, Viren und Pilze
  • Bestimmen von Kleinstlebewesen aus Gewässern
  • Muskelgewebe und Bewegungsapparat

Vom kleinsten bis zum größten Tier

  • auf der Suche nach Gründen – warum sind Tiere groß oder klein?
  • große Tiere der Vergangenheit (Dinosaurier)
  • auf der Suche nach dem kleinsten Tier auf dem Schulhof, im Park etc.
  • Nahrungsbeziehungen zwischen Groß und Klein

Reise durch die Zeit

  • Urknall – Entstehung des Universums
  • Entstehung der Erde und des Mondes
  • Entstehung der ersten organischen Verbindungen
  • Entstehung des Lebens
  • Zeitabschnitte in der Entwicklungsgeschichte des Lebens auf der Erde
  • Altersbestimmungen

Sternenkunde

  • Astronomie, Astrologie und Astrophysik
  • Galileo Galilei Leben und Werk
  • Orientierung an Sternen
  • Entwicklung der Ferngläser (Optik)
  • Radioteleskope
  • Raumfahrt - Möglichkeiten und Grenzen

Sterne, Galaxien und die Grenzen des Universums

  • Lichtgeschwindigkeit
  • Sterne
  • Supernova
  • Galaxien
  • Nebel
  • Meteoriten und Asteroiden
  • schwarze Löcher
Unser Sonnensystem

Erde

  • antike Vorstellungen
  • Aufbau der Erde und der Atmosphäre

Unser Mond und weitere Nachbarn

  • Mond und seine Mythen
  • Wettlauf zum Mond
  • Planeten unseres Sonnensystems
  • Vision der Marsbesiedlung

Unsere Sonne

  • Reaktionen in der Sonne
  • Nutzung der Sonnenenergie
  • Fotosynthese
BasiskonzepteBeispiele
System-KonzeptSonnensystem; Teleskope; Mikroskope und deren Aufbau
Energie-KonzeptSonne als Energielieferant; Licht und Energie
Materie-KonzeptAtome und Elementarteilchen; Moleküle und deren Aufbau
Wechselwirkungs-KonzeptAnpassung von Lebewesen an ihre Umwelt; Bewegungen der Himmelskörper als Grundlage für Ebbe und Flut; Tag und Nacht, Sommer und Winter; Nahrungsbeziehungen
Entwicklungs-KonzeptVom Ursprung des Universums bis heute; Evolution

Beispiele für Unterrichtseinheiten
Verschmutzung der Atmosphäre, Ursachen, Folgen und Auswege
Aufbau der Atmosphäre; Aufbau und Funktion der Ozonschicht; kleine Moleküle (FCKW) und die Zerstörung der Ozonschicht; Zusammensetzung der Luft aus kleinen Gasteilchen; der Treibhauseffekt: CO2, Methan und andere Treibhausgase; Giftstoffe (Schwermetalle, Pestizide, Schwefeldioxid, Stickoxide) in der Luft und wie diese auf die belebte (z. B. Kressesamen) und die unbelebte Natur (z. B. Kalksteine) wirken; Einblick in die Vergangenheit – was kleine Gasblasen und Staubpartikel in Eisbohrkernen über die frühere Atmosphäre verraten; kleine Änderung des ozeanischen pH-Wertes – Auswirkungen auf das Wachstum von Kieselalgen und weitere Folgen; ABCs (athmospheric brown clouds) – Ursachen, Folgen für das Himalaya Gebirge und seine Bewohner, Auswirkungen auf das globale Klima

Entstehung des Lebens und Entwicklung riesiger Lebewesen
Was sind Atome?; chemische Evolution – wie sich unter Einfluss passender Reaktionsbedingungen organische Moleküle bilden können; Aufbau und Extraktion von Makromolekülen (z. B. DNA); Bau von selbst gefärbten Tier- und Pflanzenzellen mit dem Mikroskop untersuchen; Entwicklung mehrzelliger Lebensformen; Untersuchen von ein- und mehrzelligen Lebewesen heute; Voraussetzungen für das Wachstum von Organismen im Wasser, an Land und in der Luft; die größten Tiere im Wasser, an Land und in der Luft in der Erdgeschichte

Weitere Kontexte

  • Ordnen, Klassifizieren und Systematisieren in naturwissenschaftlichen Sammlungen
  • Alexander von Humboldt – Leben und Werk
  • Charles Darwin und Alfred Russel Wallace – zwei Wege zur Evolutionstheorie
  • Astronomie damals und heute
  • Wie real ist Science-Fiction?
  • Auf der Suche nach einer zweiten Erde
  • Marsbesiedelung und künstliche Biosphären
  • Kann der Mensch die Atmosphäre verändern?

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Ohne Wasser wäre ein Leben auf der Erde unvorstellbar. Wasser begegnet den Schülerinnen und Schülern in ihrem Alltagsleben in vielen Zusammenhängen und es wird zunehmend notwendiger, auf die Reinhaltung des Wassers zu achten. Weltweit zählt die Sicherung der Versorgung von Mensch und Tier mit sauberem Wasser zu einem der großen Probleme unserer Zeit.

In diesem Themenfeld sollen die Kenntnisse der Schülerinnen und Schüler über das Thema Wasser vertieft und erweitert werden. Die Auseinandersetzung mit diesem Thema soll sie außerdem für einen nachhaltigen Umgang mit Wasser sensibilisieren.

Inhalte

Wasser hat viele Gesichter

  • Wasser – ein Stoff mit vielen Eigenschaften
  • Wasser – ein besonderes Medium (Anomalie des Wassers)
  • Wasser – da löst sich etwas
  • Wasser ist nicht gleich Wasser
  • Wassergehalt von Lebensmitteln
  • das Wasser im Körper
  • Quellung, Keimung, Wachstum
  • Regenbogen

Fließgewässer

  • Nutzung von Flüssen früher und heute
  • Wasser - ein Kraftpaket
  • Wasserkraftwerke – Lösung des Energie-problems
  • von Wassermühlen, Wasserrädern und Schleusen
  • Wenn das Wasser kommt – Hochwasserschutz und -vorsorge
  • Wasser gestaltet Landschaften

Wasser ist global ungleich verteilt

  • viel Meer – wenig zu gebrauchen
  • Nutzung von Salzwasser
  • Klimafaktor Wasser
  • Niederschlagsmessung

Wir untersuchen ein Gewässer

  • Gewässer im Heimatland
  • Lebensraum See/Fluss
  • abiotische Faktoren
  • Pflanzen am und im Gewässer
  • Anpassungen von Tieren und Pflanzen an den Lebensraum
  • Nahrungsbeziehungen
  • Gewässer im Jahresverlauf

Wasser- ein Lebensraum

  • Aquatische Lebensräume
  • Lebensbedingungen im Wasser
  • Beziehungen der Organismen im Wasser
  • Körperbau und Fortbewegung bei Wasserorganismen
  • Anpassungen von Pflanzen an den Lebensraum
  • Kleinstlebewesen im Gewässer
  • Warum geht der Wasserläufer nicht unter?
  • Nahrungsbeziehungen im See
  • von der Kaulquappe zum Frosch
  • Fische - Wirbeltiere des Wassers
  • vom Anfang des Lebens – wo alles begann

Wasser – knappe Ressource

  • Wie viel Wasser braucht ein Mensch – genug Wasser für alle?
  • Trinkwasser – das Lebensmittel Nummer eins
  • Trinkwassergewinnung
  • Nutzung von Wasser in Alltag und Wirtschaft
  • vom Trinkwasser zum Abwasser
  • Kläranlagen
  • Wasser heute und in Zukunft
  • vom Umgang mit Wasser
  • Wie viel Freizeit verträgt ein Gewässer?
  • Wasserschutzgebiete
  • gefährdete Arten
  • Renaturierung – zurück zur Natur

Aquarium – ein künstliches Ökosystem

  • Wir richten ein Aquarium ein
  • Pflege und Wartung
BasiskonzepteBeispiele
System-KonzeptAufbau aquatischer Ökosysteme
Energie-KonzeptWasserkraftwerke – Lösung des Energieproblems; Strom zerlegt Wasser
Materie-KonzeptBau des Wassermoleküls
Wechselwirkungs-KonzeptAnpassung von Lebewesen an ihren Lebensraum
Entwicklungs-KonzeptWasserversorgung heute und in Zukunft
Konzept der chemischen ReaktionAnalyse und Synthese von Wasser

Beispiele für Unterrichtseinheiten
Wasser bewegt uns
Energie aus Wasser; Wasserkraftwerke; Speicherkraftwerke; Energiegewinnung und Umweltschutz; Wasserversorgung an unserem Ort; Exkursion Wasserwerke; Renaturierung; Wasser- und Landschaftsschutz; Hochwasserschutz vor Ort; Biotop oder Freizeitgewässer; gefährdete Arten; globale Aspekte (Kampf um das Wasser)

Der Teich – ein naturnaher Lebensraum
Zonierung; Pflanzen am und im Teich; Anpassungen im Bau der Pflanzen; Tiere am und im Teich; Warum geht der Wasserläufer nicht unter? Wirkung abiotischer Faktoren im Teich; der Teich im Jahresverlauf; Gewässerschutz; Planung eines Teiches auf dem Schulgelände und Umsetzung des Projekts; Pflege und Wartung

Experimente mit Wasser
Untersuchung der Dichte von Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen; Bestimmung der Luftfeuchtigkeit; Wasser braucht zum Verdampfen Wärme; Verdunstungskälte; Wasser als Lösungsmittel; Reinigung von Schmutzwasser; Wasser als Reaktionspartner (Redoxreaktionen); Wasser als Wasserstofflieferant (Brennstoffzelle); Wasseranalyse eines Gewässers

Weitere Kontexte

  • Zu Besuch bei Frosch & Co
  • Tiere am und im Wasser
  • Lebensmittel Wasser
  • Wasser im 21. Jahrhundert
  • Lösungsmittel Wasser
  • Wasser – Wasserstofflieferant für Brennstoffzellen
  • Wie wird aus Wasser Glucose?
  • Der Wasserfußabdruck

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Dieses Themenfeld bietet die Möglichkeit, das Grundverständnis von Systemen und Energie zu vertiefen. Ziel ist es zudem, dass Schülerinnen und Schüler ein Verständnis für die Bedeutung des Klimas im Zusammenhang mit dem Energiebedarf der Menschheit erwerben. Schülerinnen und Schüler lernen mit zukunftsweisenden, energietechnischen Systemen verantwortungsvoll und reflektierend umzugehen. Dazu gehören insbesondere der nachhaltige Umgang mit Energie und die Auseinandersetzung mit neusten technischen Entwicklungen.

Inhalte

Energieumsetzung bei Tieren

  • jahreszeitliche Überlebensstrategien - Energiereserven (Winterruhe und Winterschlaf)
  • wechselwarme Lebewesen (Insekten, Reptilien) und gleichwarme Lebewesen (Menschen)
  • Tierwanderungen (Zugvögel)
  • Lebensalter und Körpermasse von Tieren
  • Anpassung der Tiere an die Umwelt durch große Körpermasse (Eisbär, Königspinguin)
  • Wärmeverlust und Nahrungsaufnahme bei Tieren
  • Thermoregulation durch Verdunstung

    Regenerative Energiequellen und ihre Nutzung

    • die Sonne - die natürliche Energiequelle der Erde (Woher kommt die Sonnenenergie?)
    • solare Strahlung (Fotovoltaik, Sonnenkollektoren, Parabolspiegel, Bestimmung der Solarkonstanten)
    • Windenergie, Segelschiffe, Windmühlen, Windturbinen
    • Wasserkraftwerke, Wasserräder, Wasserturbinen
    • Biomasse
    • Algenkraftwerke (Zerlegung des Wassers durch Algen)
    • Gezeitenkraftwerke
    • geothermische Energienutzung
    • Wasserstoff

    Fossile Energieträger – ihre Nutzung in Gegenwart und Zukunft

    • die Nutzung von Energieträgern in der Menschheitsgeschichte
    • Kohle, Erdgas, Erdöl
    • die Verbrennung fossiler Energieträger als chemische Reaktion

    Strom bei uns zu Hause

    • der elektrische Stromkreis
    • die elektrische Energie
    • die Erfindung der Batterie
    • die Energiesparlampe
    • die LED-Lampe
    • Berufe zum Thema Elektrizität

    Kernenergie

    • Risiko Kernenergie
    • Energiefreisetzung durch Kernspaltung
    • Sicherheit und Umweltbelastung
    • Endlagerung von radioaktiven Materialien
    • Eigenschaften und biologische Wirkung radio-aktiver Strahlung
    • natürliche und künstliche radioaktive Belastungen

    Muskeln brauchen Energie

    • Energiegehalt von Nährstoffen
    • Energiebereitstellung aus Nährstoffen durch Oxidation
    • Energieversorgung des Gehirns und der Muskeln
    • Arbeitsweise der Muskeln
    • Grund- und Leistungsumsatz

    Energienutzung und Umwelt

    • Energiesparen als Energiequelle
    • Energienutzung im Alltag und in der Wirtschaft
    • Energieprobleme früher und heute
    • Energiehaushalt der Erde, klimawirksame Gase, Treibhauseffekt

    Umwandlung und Übertragung von Energie in Natur und Technik

    • das ATP – der Energiespeicher in den Zellen
    • Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
    • Energieerhaltung und Energieentwertung
    • Wirkungsgrad als physikalische Größe
    • Speicherung von Energie

    Energie und Lebensvorgänge

    • Energie, Energieträger und Energieformen
    • Energie als physikalische Größe
    • Fotosynthese – vom Licht zur Biomasse
    • autotrophe und heterotrophe Ernährung
    • Gärungsprozesse
    • Energie aus nachwachsender Biomasse
    • Biokraftstoffe
    BasiskonzeptBeispiele
    System-KonzeptAufbau und Funktionsweise der Muskeln
    Energie-KonzeptEnergie aus nachwachsenden Rohstoffen; Energiegehalt der Nährstoffe
    Materie-KonzeptAufbau von Nährstoffen
    Wechselwirkungs-Konzeptwechselwarme Lebewesen (Insekten, Reptilien) und gleichwarme Lebewesen (Menschen)
    Entwicklungs-Konzepterneuerbare Energien; das Energiesparhaus
    Konzept der chemischen ReaktionVerbrennung fossiler Energieträger als chemische Reaktion; Energiebereitstellung aus Nährstoffen durch Oxidation; ATP- Molekül, Gärung

    Beispiele für Unterrichtseinheiten
    Neue Wege in der Energieversorgung: Brennstoffzellen
    Perpetuum mobile; Geschichte der Brennstoffzelle; Klimaschutz und Wassertechnologie; Funktionsprinzip der Brennstoffzelle; Wirkungsgrad und Leistung; Elektrolyse von Wasser; Wasserstoff durch Solarenergie; Brennstoffzellen als alternative Energiequellen für Fahrzeuge oder Mobilfunkgeräte – die Brennstoffzelle vom Band; Probleme auf dem Weg zum serienreifen Produkt

    Die Nutzung von Pflanzen als Energielieferanten
    Die Sonne als natürliche Energiequelle; Fotosynthese – Grundlage des Lebens; Stoffspeicherung in Pflanzen; Stoffkreisläufe in Ökosystemen; Beeinflussung von Stoffkreisläufen; Klimawandel; Energie aus nachwachsenden Rohstoffen; Biomasse und Nachhaltigkeit; Biokraftstoffe; Wärme aus Holz

    Strom von der Sonne – sauber und umsonst?
    Elektrische Energie und Leistung; Solarzelle als Energiewandler; Zusammenhang zwischen Beleuchtungsstärke, Spannung und Stromstärke; Planung einer Schaltung von Solarzellen für einen Verbraucher; Bau einer Solarzelle

    Weitere Kontexte

    • Blitz und Donner
    • Wärmeströmung in der Natur
    • Treibstoffe der Zukunft
    • Auf dem Weg zum Null-Energie-Haus
    • Wärmepumpe – ein umgekehrt arbeitender Kühlschrank
    • Exotherme und endotherme chemische Reaktionen im Alltag

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    Der Unterricht zu diesem Themenfeld soll zu einer zeitgemäßen Gesundheitserziehung beitragen. Ziel ist es, eine gesundheitsfördernde Einstellung der Schülerinnen und Schüler zu erreichen. Positive und negative Perspektiven werden aufgezeigt und grundlegende Kenntnisse zur Funktion des Menschen und seiner Ernährung vermittelt. Dazu gehört auch die kritische Auseinandersetzung mit den eigenen Ernährungs- und Bewegungsgewohnheiten.

    Inhalte

    Der Mensch wird mit Energie versorgt

    • Energieformen und -umwandlungen im menschlichen Körper
    • Energieerhaltung
    • ATP als Energiespeicher der Zellen
    • Energiefluss einer Muskelzelle

    Zusammensetzung von Nahrungsmitteln

    • Nährstoffe, Mineral- und Ballaststoffe, Schadstoffe, Lebensmittelzusatzstoffe
    • Energiegehalte von Nährstoffen (Kalorimetrie)
    • Nachweisreaktionen
    • Ernährungspyramide

    Wege der Nahrung

    • Organe und ihre Funktion
    • Stofftransport: Blutkreislauf
    • enzymatische Prozesse, Stoffwechsel
    • Experimente zur Verdauung
    • Energieumsatz: Tagesenergiebilanz (Grundumsatz, Leistungsumsatz), Energiegehalte von Lebensmitteln, Versuche zum Grundumsatz Atemvolumen, Verbrennung von Zucker, CO2-Nachweis)

    Was leistet der Mensch?

    • Leistung und Leistungsfähigkeit
    • Bewegungsabläufe, Biomechanik
    • Muskelaufbau und Muskelkontraktion
    • Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- und Leistungsmessungen sowie Energieumwandlungen beim 100-m-Lauf
    • Weg-Zeit-Diagramme und Ermittlung von Geschwindigkeit und Beschleunigung
    • Ergometrie und Treppensteigen

    Hebel

    • der menschliche Arm als Hebel
    • Verhalten beim Tragen und Heben

    Karate

    • Kraft, Arbeit und Energie beim Karateschlag
    • Bestimmung der Masse der Hand nach der Verdrängungsmethode
    • Bestimmung der Geschwindigkeit der Hand
    • Härte von Stoffen

    Gewichtheben

    • Kraftmessen beim Gewichtheben
    • Muskelkraft
    • mechanische Arbeit

    Sport und Ernährung

    • Zusammenhang zwischen Bewegung und Ernährung mit Blick auf die Gesunderhaltung
    • Aktivität und entsprechende Ernährungspläne (Ausdauer und Sprinter im Vergleich/Rechnung)
    • Vitaminpräparate
    • Bedeutung von Vitaminen, Eigenschaften von Vitaminen, Über- und Unterversorgung von Vitaminen
    • Sportgetränke: Mineralstoffe und Mangelerscheinungen, Durst, Transpiration, Analyse von Getränken und Schweiß
    • Grenze zwischen leistungsfördernden Mitteln und Doping
    • (UN)Sinn der Sportlerernährung

    Gesundheit und Krankheit

    • Wie viel Sport braucht der Mensch?
    • Leistungssteigerung durch Ernährung und Training
    • Höhentraining: Klima beeinflusst den Körper
    • Überernährung, Unterernährung, Mangelernährung
    • ernährungs- und verhaltensbedingte Krankheiten (Bewegungsmangel)
    • Stress und Stressbewältigung
    • passive und aktive Erholung
    • Ergonomie
    • Lactat-Messungen

    Esskultur

    • Frühstück in anderen Ländern
    • Grundnahrungsmittel des Landes
    • klimatische und landesspezifische Einflüsse
    • ernährungsphysiologische Grundsätze
    • gesunde Ernährung
    • Fast Food/Slow Food
    • Fooddesign
    • Esskultur in der Mensa
    BasiskonzeptBeispiele
    System-KonzeptAufbau und Funktion des Verdauungssystems; Nahrung als Lieferant von Energie und Baustoffen; Stoffwechsel als Stoffstrom im Körper
    Energie-KonzeptEnergienutzung bei Nahrungsmittelproduktion und -transport, Energieumsatz im Körper; gespeicherte Energie in Lebensmitteln; ATP und Zellatmung
    Materie-KonzeptAufbau der Nahrungsmittel; Reinstoff – Stoffgemisch, Atommodelle; Ionen; Muskelzelle; Aufbau des Muskels
    Wechselwirkungs-KonzeptKraftwirkungen; Hebelwirkung; Weg-Zeit-Diagramme
    Entwicklungs-KonzeptBaustoffe
    Konzept der chemischen ReaktionNachweisreaktionen; Verbrennung

    Beispiele für Unterrichtseinheiten
    Olympische Spiele – eine Sportwelt zum Frühstück
    Ländergruppen; klimatische Bedingungen und landesspezifische Einflüsse; Grundnahrungs-mittel des Landes; Inhaltsstoffe; Nährstoffnachweise; Ursachen und Folgen für einseitige Ernährung/Fehlernährung; biologische Bedeutung der Nahrungsaufnahme; Stoffwechselprozesse im menschlichen Körper; Aktivität und entsprechende Ernährungspläne für Sportler; Sportgetränke; Zubereitung eines Welt-Frühstücks

    Sport und Bewegung: Geschwindigkeit, Ergometrie, Bewegungssystem des Menschen; der richtige Schuh; Vergleich/Rechnung: Energiebedarf für die Aktivität; Energieversorgung durch Nährstoffe (Traubenzuckerwürfel); Versuche zum Grundumsatz: Atemvolumen;
    Verbrennung von Zucker; CO2-Nachweis; Energieinhalte von Lebensmitteln: Fette, Kohlenhydrate, Eiweiß, Tages-Energie-Bilanz aufstellen; Mahlzeit eines Marathonläufers und eines 100-m-Läufers im Vergleich; Schweiß und Getränke; Energiefluss einer Muskelzelle, Muskelaufbau; Steigerung der Zellatmung und Leistungssteigerung durch Training

    Weitere Kontexte

    • Fit um jeden Preis
    • Fit for food: Der Mensch ist, was er isst
    • Energy-Food
    • Wir eröffnen eine Verbraucherzentrale
    • Was leistet unser Körper?
    • Genügt der Energiegehalt eines Apfels für eine Bergtour?

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    Der Mensch beeinflusst durch sein Handeln das Klima der Erde. Die lokalen Erscheinungen des Klimas sind durch das Wetter wahrnehmbar. In der Alltagssprache wird oft kein scharfer Unterschied zwischen „Klima" und „Wetter" gemacht. Das Wetter hat wie kaum etwas anderes direkten Einfluss auf die Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler. Ausgehend von der alltäglichen Präsenz des Themas bietet das Themenfeld die Möglichkeit, die Schülerinnen und Schüler für Umweltsituationen zu sensibilisieren, eine nachhaltige Einstellung zu fördern, Wahl- und Handlungsmöglichkeiten zu erörtern und Handlungsoptionen aufzuzeigen.

    Inhalte

    Das Wetter

    • Beobachtung von Wetter-/Klima-Elementen
    • relevante Größen und ihre Messung, z. B. Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Niederschlagsmenge, Windgeschwindigkeit, Wolkenbildung, Wirkungen der Sonnenstrahlung
    • Wetterursachen: Konvektion, Land-Seewind, Berg-/Talwind, Föhn, Schirokko, Mistral
    • Luftdruck und seine Messung
    • Zyklone – Antizyklone
      Blitze, Donner und Regenbögen
    • Wolkenbildung und Niederschlag: relative und absolute Luftfeuchte, Kondensation, Gewitter, Tornados, Nebel, Tau, Reif
    • Gesetze und Begriffe der Wärmelehre u. a. adiabatische Zustandsänderung
    • Jahreszeiten und Wetterlagen
    • Wettervorhersage (z. B. Wetterkarten, Wetterpropheten der Natur, Bauernregeln)
    • Wetterballon, Fernmessung (z.B. Temperatur)
    • Biowetter, gefühlte Temperatur, Reizklima, Heilklima

    Globale Erwärmung und Klimawandel

    • Aufbau der Atmosphäre
    • Klimazonen: großräumige Zirkulation in der Atmosphäre, Windsysteme
    • Klimafaktoren als Indikatoren
    • Wärmeabsorption von Gasen
    • Strahlungsbilanz der Erde
    • Bioindikatoren für den Klimawandel
    • Folgen des Klimawandels
      nachwachsende Rohstoffe: Flächenverbrauch und Biodiversität
    • Kohlenstoffdioxidbilanz
    • Kohlenstoffkreislauf
    • Energiegehalt von Treibstoffen
    • ökologischer Fußabdruck
    • Leben von Menschen, Tieren und Pflanzen in verschiedenen Klimazonen
    • Celsius, Fahrenheit und andere Maßeinheiten der Temperatur

    Ozon – kleines Molekül mit großer Wirkung

    • Schutzfunktion der natürlichen Ozonschicht
    • Ozonbildung – Ozonabbau
    • Ozonnachweis
    • Ozonabbauende Verbindungen
    • Alternativen zu Treibgasen und Kältemitteln
    • Auswirkungen des Ozonlochs auf Lebewesen

    Treibhauseffekt

    • Zustandekommen des Treibhauseffektes - anthropogen und natürlich
    • treibhauswirksame Gase
    • Strahlungsbilanz
    • elektromagnetische Strahlung: Absorption, Reflexion
    • Auswirkungen auf Mensch und Umwelt
    • Maßnahmen zur Verringerung des anthropogenen Treibhauseffektes

    Smog und Aerosole

    • Natürliche Aerosole: z. B. Seesalz, Mineralstäube, Ruß, Vulkanasche, Pilze, Pollen
    • anthropogene Aerosole: z. B. Ruß, Spurengase, Aromaten
    • Entstehung von Smog – Ursachen
    • Wetterlagen für Smog
    • Folgen des Smogs
    • Smogvermeidung
    BasiskonzeptBeispiele
    System-KonzeptAufbau der Atmosphäre
    Energie-KonzeptWärmeabsorption von Gasen; Energiegehalt von Treibstoffen
    Materie-KonzeptLuftbestandteile; Aerosole
    Wechselwirkungs-KonzeptLuftdruck; Ursachen und Folgen von Klima-Katastrophen
    Konzept der chemischen ReaktionVerbrennungsreaktionen – CO2-Ausstoß; Ozonbildung; Kohlenstoffdioxid und Meerwasser

    Beispiele für Unterrichtseinheiten
    In der Wetterküche der Erde - von lokal bis global
    Bau einer Wetterstation mit Low-Cost; Messung von Wetterfaktoren: Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Regenmenge, Temperatur, Niederschläge; Bau und Nutzung von Messgeräten (Barometer, Hygrometer); Wettervorhersage: Arbeit des Wetterdienstes, Wetterkarten und Symbole; Erstellung eines Wetterberichts

    Weltklima in Gefahr?
    Aufbau der Atmosphäre; Treibhauseffekt; Veränderungen des Klimas (Geschichte und Gegenwart, natürlich und anthropogen); Umweltberichte; Folgen und Gefährdungen für Natur und Mensch (lokal, regional, global); Ursachen und Folgen von Wirbelstürmen und Überschwemmungen; Veränderung der Vegetation (Waldsterben, Wüstenausbreitung); Ozonloch und Ozonalarm; Staub, Smog und saurer Regen; Entwerfen von Zukunftsszenarien;
    Abschluss: Klimawandel entgegenwirken (lokal, regional, global)

    Weitere Kontexte

    • Meine Ernährung und das Klima
    • Global denken – lokal speisen
    • Jedem Menschen seine Atemmaske?
    • Der Klimawandel vor Gericht

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    Bei Gegenständen aus der direkten häuslichen Umgebung denken wir meist an technische Geräte. Die vielen anderen Dinge um uns herum nutzen wir dagegen so selbstverständlich, dass sie uns gar nicht mehr auffallen: Nahrung, Kleidung, Kosmetik, Verpackungen.

    Das Themenfeld bietet die Möglichkeit, solche alltäglichen Dinge stärker ins Bewusstsein zu rücken: Woher kommen sie? Woraus bestehen sie? Wie funktionieren sie? Wo bleiben sie?

    Die Themenbeispiele zur Bearbeitung mit naturwissenschaftlichen Arbeitsweisen geben Antworten und führen zu einem vertieften Verständnis der (Um-)Welt. Dabei hat der verantwortungsbewusste und nachhaltige Umgang mit den Stoffen eine zentrale Bedeutung.

    Inhalte

    Wir untersuchen Kleidung

    • Mode – Farben und Färben
    • Fasern – Funktion und Eigenschaften
    • nachwachsende Rohstoffe (Fasern)
    • Nanu, Nano? – Nanomaterialien im Alltag

    Wir untersuchen Arzneimittel

    • Infektionskrankheiten und Immunabwehr
    • Arzneimittel
    • Gifte
    • Drogen
    • Heilpflanzen
    • magensaftresistente Arzneimittelüberzüge

    Wir untersuchen Körperpflegemittel

    • Cremes, Shampoo & Co.
    • Zahnpasta
    • Düfte
    • Seifen
    • Haare tönen und färben
    • Haut als Schmuck

    Wir untersuchen Geräte

    • elektrische Geräte als Energiewandler
    • Feuermelder
    • Handys
    • Kochgeräte
    • Heizgeräte
    • Batterien

    Wir untersuchen Lebensmittel

    • Lebensmittelzubereitung (naturwissenschaftlich betrachtet)
    • Herstellung von Brot
    • Eigenschaften von Pökelsalz
    • Rieselhilfen im Salz
    • Margarine
    • Kartoffelchips
    • die Milch machts (Quark & Co)
    • rund ums Ei
    • Experimente mit Brausepulver
    • Süßwaren (Gummibärchen & Co)
    • Schokolade
    • Mikroorganismen – nützlich oder schädlich

    Wir untersuchen Reinigungsmittel

    • Spülmittel
    • Geschirrspültabs
    • Spülmaschinensalz
    • Regeneriersalz
    • Waschmittel
    • Fleckenmittel
    • Fensterreiniger
    • Bad- und Toilettenreiniger
    • Insekten-Vernichter
    • Polituren
    • Desinfektionsmittel

    Wir untersuchen Getränke

    • Cola & Co.
    • Energy-Drinks
    • Kaffee und Tee
    • Mineralwasser und Trinkwasser
    • Milch
    • Alkohol

    Wir untersuchen Verpackungen

    • Stoffströme (Rohstoff, Grundstoff, Produkt, Abfall)
    • Metalle
    • Lebensmittel
    • Kunststoffe
    • Papier
    • Glas
    • Verbundstoffe
    BasiskonzeptBeispiele
    System-KonzeptStoffströme und ihre Auswirkungen auf Ökosysteme; Stoffbilanzen; Aufbau und Funktion von Pflanzenorganen; Abfälle und Entsorgung
    Energie-KonzeptEnergieumwandlungsketten; Energiebilanzen; Energieversorgungssysteme; Wirkungsgrad; elektrische Leistung
    Materie-KonzeptReinstoff – Stoffgemisch; Element – Verbindung; Ionen; Säuren, Laugen, Salze
    Wechselwirkungs-Konzeptelektrostatische Aufladung von Textilien; Titandioxid in der Zahnpasta
    Entwicklungs-KonzeptFolgen anthropogener Einflüsse (Müll)
    Konzept der chemischen ReaktionRedoxreaktionen; Herstellung von sauren und alkalischen Lösungen; Neutralisation; Ionennachweise

    Beispiele für Unterrichtseinheiten
    Getränke & Co
    Cola: Zusammensetzung, Zuckergehalt, Löslichkeit, Kohlensäure; Mineralwasser: Ionennachweise, mit/ohne Kohlensäure; Säfte: Herstellung, trüb/klar, natürlich/künstlich; Milch und Milchprodukte; heiße Getränke: Kaffee, Tee, Schokolade – Extrahieren und Filtrieren; alkoholische Getränke: Wein – Branntwein/Destillieren, Alkoholgehalt; Verpackung: Glas, PET, Karton, Dose (Alu, Weißblech), Recycling-Verfahren; Werbung: Collage; Mix-Getränke aus eigener Produktion in umweltschonenden Verpackungen

    Zahnpflege – damit das Lachen nicht vergeht
    Geschichte der Zahnpflege; Funktion und Analyse ausgewählter Inhaltsstoffe von Zahnpasta (Ionennachweise, Wirkungsweise von Fluorid, Schleifpartikel, Zuckerersatzstoffe, Bleichmittel, Feuchthaltemittel, Titandioxid, Kräuter); Zahnaufbau; Zähne und Ernährungsweisen; Mundflora; Karies und Ursachen; Abschluss: Werbung für selbsthergestellte Zahnpasta

    Vom Erdöl zur PET-Flasche und zur Kleidung
    Kunststoffsorten; Kunststoffprodukte (Supermarkt, Hausmüll); Identifizierung von Kunststoffen; Erdölentstehung, -gewinnung und -transport; Erdölaufbereitung, Cracken; Alkane – qualitative Analyse; Bindungsverhältnisse; Strukturen; Polymersynthese (Modelle, Nylonseiltrickversuch); Entsorgung; Biokunststoffe; Weichmacher

    Weitere Kontexte

    • Energiebilanzen im Haushalt
    • Fleck ist nicht gleich Fleck - Fleckentfernung
    • Haarige Angelegenheiten – Naturkosmetik
    • Verpackungen – nicht nur Papier
    • Salze – nicht nur zum Kochen
    • Der beste Abfall ist kein Abfall
    • Arzneimittel – von Pille bis Placebo
    • Ätherische Öle – mehr als nur Duftstoffe
    • Wer schön sein will, muss wissen
    • Alles Müll oder was?
    • Der Getränkecheck

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    Wohnen ist ein menschliches Grundbedürfnis. Die meisten Menschen wünschen sich einen Ort, der ihnen Schutz vor Umwelteinflüssen, Ruhe und Sicherheit bietet.

    Die Art der Verwendung von Baustoffen und die Technik bestimmen den Wohnkomfort und auch die Umwelt- und Gesundheitsverträglichkeit der Wohnung. Ziel ist es, die Schülerinnen und Schüler für den gesundheitlichen und nachhaltigen Aspekt dieses Themenfeldes zu sensibilisieren.

    Inhalte
    Herstellung und Eigenschaften ausgewählter Baustoffe

    Natürliche und künstliche Steine

    • Vorkommen von natürlichen Steinen
    • Herstellung von künstlichen Steinen
    • Druckfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit

    Holz

    • Holz als nachwachsender Rohstoff
    • Klassifizierung von Hölzern
    • Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten
    • Varianten des Holzschutzes

    Beton

    • Herstellung von Beton
    • Klassifizierung von Betonarten (z. B. Belastbarkeit: Druck- und Zugfestigkeit)
    • Belastbarkeit von Betonkonstruktionen

    Mörtel

    • Kalk-, Zement-, Gipsmörtel
    • Eigenschaften (Abbinde-Zeit, Festigkeit, Kapillarität, Wärmedämmung)
    • technischer Kalk-Kreislauf

    Wärmeschutz

    • Innentemperatur, Luftqualität, Fußbodentemperatur, Wandoberflächentemperatur
    • Eigenschaften ausgewählter Baustoffe
    • Eigenschaften und Verarbeitung von Dämmstoffen
    • Wärmedurchgangswiderstand
    • Temperaturdifferenz und Wärmeaustausch
    • Wärmespeichersysteme in Lebewesen

    Feuchteschutz

    • relative Luftfeuchte und Raumklima
    • Ursachen für Schimmelbildung mit Auswirkungen auf die Gesundheit und den Bautenschutz
    • Arten von Wärmebrücken und Möglichkeiten der Vermeidung
    • Grundregeln des Lüftens
    • Wasserdampfquellen und Maßnahmen zur Regulation
    • Auswirkungen der Innen- bzw. Außendämmung auf den Feuchteschutz

    Heizen

    • Aufbau und Funktion einer Warmwasserheizung
    • Arten der Wärmeübertragung, und -speicherung
    • Aufbau, Wirkungsweise und Energiefluss einer Wärmepumpe
    • Arten von Wärmepumpen
    • Möglichkeiten der Nutzung/Einbindung regenerativer Energien

    Lärmschutz

    • Hören (Aufbau des Ohrs, Schädigung des Ohrs)
    • Sender-Träger-Empfänger-Modell
    • Lärm im Alltag (Straßen-, Schienen- Flug- und Freizeitlärm)
    • Wirkungen des Lärms (psychologische Reaktionen und physische Schäden)
    • Lärmmessung
    • Schutz vor Lärm (Umweltschutz, gesetzliche Grundlagen, Lärmschutzmöglichkeiten im Haushalt, Wohngebiet, an Straßen, am Arbeitsplatz, in derSchule)

    Leichtbauweise durch Bionik

    • materialeffiziente und zugleich stabile Bauweise
    • Röhrenbauweise in Natur (z. B. Grashalme, Bambus) und Technik (z. B. Masten, Pfeiler, Gerüstteile)
    • kräfteableitende Stützbalken in Natur (z. B. Knochenbälkchen) und Technik (z. B. Decken-konstruktionen/Brückenkonstruktionen)
    • Wabensysteme in Natur (z. B. Bienenwaben) und Technik (z. B. Bau- und Verpackungsmaterialien)
    • Faserverbundstoffe in der Natur (z. B. Zellwand) und Technik (z. B. Faserbeton)
    BasiskonzeptBeispiele
    System-KonzeptSystem-Konzept    Baustoffe aus Ökosystemen; Wärmespeichersysteme; Warmwasserheizung
    Energie-KonzeptEnergieumwandlungsprozesse; endotherme und exotherme Reaktionen beim Kalkkreislauf; ATP als Speichersystem; Wärmekapazitäten
    Materie-KonzeptBaumaterialien; Wärmeleitung und Konvektion im Teilchenmodell
    Wechselwirkungs-KonzeptKleber – Baumaterial: zwischenmolekulare Kräfte
    Entwicklungs-Konzeptnachwachsende Rohstoffe
    Konzept der chemischen ReaktionRedoxreaktionen; Kalkkreislauf; Abbinden von Gips, Zement und Beton; Ziegelherstellung

    Beispiele für Unterrichtseinheiten
    Wir renovieren unseren Klassenraum
    Reparaturen durchführen und den naturwissenschaftlichen Hintergrund erschließen: Eigenschaften verschiedener Farben und Lacke; Lösen und Anbringen von Tapeten; anorganische Kleber (Mörtel, Gips, Zement); Eigenschaftsuntersuchungen von Gips, Mörtel, Zement; Aushärtungsversuche; Experimente zum Kalkkreislauf; Metallrohre löten

    Rund ums Holz
    Welche Holzsorten gibt es? Holz als nachwachsender Rohstoff; Eigenschaften von Hölzern im Vergleich (Dichte, Härte, Biegefestigkeit, Witterungseigenschaften und Gewicht); Härtetest für Parkettfußböden (z. B. Brinellhärte, Eindringtiefe von Metallstiften); Biegebelastung und Faserrichtung von Hölzern; Holzwerkstoffe für Möbel und Innenausbau (Span-, OSB-, Faserplatten, Holz-Polymere); Holzfäule, Varianten des Holzschutzes (Beständigkeitsprüfung); Abschluss: Herstellung/Restaurierung eines Möbelstücks

    Wärme bei uns zu Hause
    Temperatur und Thermometer; Temperaturverteilung im Raum; Wärmetransport: Wärmeströmung (Warmwasserheizung); Wärmeleitung von Stoffen; Wärmestrahlung (Sonnen¬kollektoren); Bau eines Modellhauses zur Wärmedämmung; Wärmespeicherung und Kühlung im Haus; Wärmespeicherkapazitäten verschiedener Baustoffe; Latentwärmespeicher (warm im Winter, kalt im Sommer); Einfach-, Doppel-, Dreifachverglasung; Wärmebilder; Exkurs: Lebewesen als Wärmespeichersysteme; Abschluss: Haus der Zukunft gestalten

    Weitere Kontexte

    • Bionik – Natur als Vorbild des Bauens
    • Baustoff der Zukunft – Holz oder Beton
    • Wie kann man eine energieeffiziente Heizungsanlage bauen?
    • Wenn aus Schall Lärm wird

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    Informationsaufnahme, -weiterleitung, -verarbeitung und -speicherung sind charakteristische Eigenschaften lebender Systeme. Diese Aufgaben werden bei höheren Organismen von komplexen Systemen übernommen. Kommunikation stellt hierbei die wechselseitige Informationsübertragung dar, die auf allen Systemebenen lebender Organismen stattfindet. Die Schülerinnen und Schüler setzen sich mit der Verschlüsselung der Erbinformation, der neuronalen und hormonellen Vorgänge im Körper und der Speicherung von Informationen in verschiedenen Systemen auseinander.

    Das Informationszeitalter verspricht völlig neue Möglichkeiten für das Leben und Wirtschaften der Menschen. Aber wie nutzt man moderne Informations- und Kommunikationsmittel, um deren Missbrauch vorzubeugen und gesundheitliche Probleme zu vermeiden?

    Inhalte

    Reiz und Reizverarbeitung

    • Reizbarkeit – Merkmal des Lebens
    • Sinnesorgane vermitteln den Kontakt zur Umwelt
    • Leistungen des Nervensystems
    • Nervenzellen – die Bausteine des Nervensystems
    • das Gehirn – Schaltstelle im Körper
    • das Rückenmark – Datenautobahn und Schaltzentrale
    • das vegetative Nervensystem – der Autopilot im Körper
    • Hormone – Botenstoffe im Körper
    • Reiz und Reaktion
    • Reizbarkeit bei Pflanzen und Tieren
    • besondere Sinnesleistungen von Tieren

    Kommunikationsprozesse auf zellulärer Ebene

    • Bakterien und Viren
    • Immunreaktionen im Körper
    • Allergien – wenn die Umwelt krank macht
    • vom Gen zum Genprodukt
    • Kinder, die anders sind
    • Heilmittel und -methoden
    • Wirkung von Drogen

    Kommunikation bei Tier und Mensch

    • Kommunikationsformen bei Menschen und Tieren
    • Lernen – wenn das Verhalten sich ändert
    • Lernen – auf vielfältigste Weise
    • Kommunikation behinderter Menschen

    Morsen – Telefonieren – Skypen

    • Morsealphabet
    • Erfindung des Telefons
    • Fernsehen gestern und heute
    • drahtlose Kommunikation
    • Wie gefährlich ist das Telefonieren mit dem Handy?
    • Videotelefonie – wie funktioniert das?

    Daten und Informationen

    • Bausteine der technischen Informationsverarbeitung (Halbleiter, Dioden, Speichermedien, Mikrofon, Lautsprecher…)
    • Geschichte des Computers
    • Zahlensystem des Computers – ein Binärsystem
    • Internet – Möglichkeiten und Gefahren
    • Informationsverarbeitung und -speicherung
    • Umgang mit der Informationsflut
    • Wirkung von Medien – Medien an die Macht?
    • Informationen – die wichtigste Ware der Zukunft?!

    Tendenzen und Auswirkungen der neuen Technologien auf die Gesellschaft

    • Auswirkungen der Informationsgesellschaft
    • Berufe und ihre Anforderungen
    • Kommunikationsformen der Zukunft
    BasiskonzeptBeispiele
    System-KonzeptHormonsystem; Nervensystem
    Energie-KonzeptReiz und Reaktion (Energieumwandlungen)
    Materie-KonzeptLicht
    Wechselwirkungs-KonzeptLärm; Lernen
    Entwicklungs-KonzeptVon Leuchtfeuern zum Telefon
    Konzept der chemischen ReaktionStoffwechselvorgänge in den Nervenzellen

    Beispiele für Unterrichtseinheiten
    Ich sehe was, was du nicht siehst
    Bau des Auges; Leistungen und Grenzen des Auges; Lupe und Mikroskop als technische Hilfsmittel; aus der Geschichte des Mikroskops; pflanzliche und tierische Zellen; Zelle-Gewebe-Organ; Was schwimmt denn da? – tierische Einzeller; Experimente zur Reizbarkeit mit Pantoffeltierchen- und Augentierchen; vom Einzeller zum Vielzeller; Reizbarkeit bei Pflanzen

    Autogenes Training
    Bau des Nervensystems; vom Reiz zur Reaktion; Reizarten; das vegetative Nervensystem; Sympathikus – fight and flight; Parasympathikus – feed and breed; Stress; Burnout – wenn nichts mehr geht; gesunde Lebensweise

    Handyclip
    Filmtheorie und Medienrechte (Kameraeinstellungen, Kameraperspektiven, Filmen mit Handy, Musik/Soundtrack); Filmdreh; Filmschnitt; Präsentation und Reflexion

    Weitere Kontexte

    • Informationen drucken, faxen oder per E-Mail senden
    • Nachrichtenaustausch – Skype, SMS, MMS, WhatsApp
    • Wie funktioniert ein Smartphone?
    • Die Kamera – ein technisches Auge
    • Wie werden wir in der Zukunft kommunizieren?
    • Von Bits und Bytes – Umgang mit Datenmengen
    • Wie funken Synapsen?
    • Der gläserne Mensch – Datenschutz und Sicherheit

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    In diesem Themenfeld werden Schülerinnen und Schüler für das Thema Sucht vertiefend sensibilisiert. Zur Erweiterung des Basiswissens aus der Biologie und der Chemie werden die substanzgebundenen und substanzungebundenen Süchte interdisziplinär thematisiert. Die Schülerinnen und Schüler erfahren, dass die Grenze zwischen Genuss und Sucht fließend ist und jeder Genuss auch zur Sucht werden kann. Dadurch sollen sie befähigt werden, Süchte frühzeitig zu erkennen, Gefahren zu beurteilen und präventiv zu handeln.

    Inhalte

    Geschichte von Suchtmitteln

    • Naturdrogen – im Alltag und bei Ritualen von Naturvölkern: Coca, Cannabis, Opiate, Tabak, Nachtschattendrogen, Pilze, Alkohol, Tee und Kaffee
    • Isolation von Drogen aus Naturprodukten (z. B. Coffein)
    • Entwicklung synthetischer Drogen (z. B. Crystal Meth, LSD)
    • Handel/Schmuggel weltweit
    • Drogen in den Medien

    Suchtformen

    substanzgebunden

    • Alkoholsucht
    • Zigarettensucht
    • Nikotinsucht
    • Medikamentensucht
    • Rauschgiftsucht
    • Lösungsmittelsucht

    substanzungebunden

    • Computersucht
    • Sucht nach digitalen
    • sozialen Netzwerken
    • Handysucht
    • Spielsucht
    • Esssucht
    • Kaufsucht
    • Sportsucht
    • Arbeitssucht

     

    Doping

    • Geschichte
    • Dopingmittel
    • Dopingmethoden
    • Doping im Leistungs- und Freizeitsport

    Entstehung von Sucht

    • Alltagsdrogen
    • Einstiegsdrogen
    • Moment der Abhängigkeit
    • Multikausalität von Sucht
    • Teufelskreis der Abhängigkeit
    • Sucht bei Männern und Frauen
    • Suchteffekte unterschiedlicher Suchtmittel
    • Wirkung von Substanzen auf zellulärer Ebene

    Folgen der Sucht

    • physiologische Wirkungen
    • psychologische Wirkungen
    • soziale Folgen
    • Folgeerkrankungen
    • Sucht und Schwangerschaft
    • Sterberaten
    • Beschaffungskriminalität

    Wege aus der Sucht

    • Suchttherapie
    • Entgiftung
    • Entzugserscheinungen
    • Angehörigenberatung
    • Nachbetreuung
    • medikamentöse Behandlungen
    • Bewegung und Sport
    BasiskonzeptBeispiele
    Wechselwirkungs-KonzeptWirkung von Suchtstoffen auf den menschlichen Körper; Entzugserscheinungen; Abhängigkeit und soziale Isolation
    Entwicklungs-KonzeptVon der Naturdroge zur Designerdroge
    Konzept der chemischen ReaktionStoffwechselprozesse

    Beispiele für Unterrichtseinheiten
    Alkohol in aller Munde
    Geschichte des Alkohols und seiner Herstellung; Einstiegsdroge Alkohol; Wirkung von Ethanol auf den Organismus; Alkoholkonsum und Alkoholsucht weltweit; Suchtentstehung; Folgen der Alkoholsucht: psychologisch, physiologisch und sozial; Suchttherapie

    Doping im Sport
    physiologische und motorische Grenzen der menschlichen Leistungsfähigkeit; zwischen Schönheitsidealen und Leistungsoptimierung; Sportsucht; Energiebereitstellung durch Dopingmittel; leistungsbeeinflussende Mittel und Methoden; Was ist Doping?; Wirkung ausgewählter Substanzen auf den menschlichen Körper; Rekorde durch Doping; bekannte Dopingopfer der Geschichte; Auswege aus der Dopingfalle

    Weitere Kontexte

    • Die gedopte Gesellschaft
    • Suchtfalle Handy und Internet – wie uns Flatrates, kostenlose Spiele und soziale Netzwerke beeinflussen
    • Ist eine Legalisierung von Cannabis vertretbar?
    • Partydrogen – kleine bunte Pillen mit verheerender Wirkung
    • Vom Doping beim Pferdesport zum Doping beim Menschen
    • Doping und Radsport
    • Supermarathonlauf und Ultratriathlon – übermenschlich oder Überdosis?
    • Pilze finden und Gefahren erkennen – Unterschied zwischen halluzinogen und giftig

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    Unter Natur wird im Allgemeinen das verstanden, was nicht vom Menschen geschaffen wurde. Was natürlich und unnatürlich ist, wird vom Verhältnis der Menschen zu ihrer Umwelt geprägt. Lebewesen sind in ihren Lebensräumen abiotischen und biotischen Umweltfaktoren ausgesetzt.

    Vielfältige Naturbegegnungen sollen nicht nur dazu führen, die Sinneswahrnehmungen zu schärfen und das Interesse an der Natur zu vertiefen, sondern auch systematische und interdisziplinäre Zusammenhänge zu erkennen. Dabei steht die kritische Reflektion der menschlichen Eingriffe in die Natur im besonderen Fokus der Betrachtungen. Dies soll zum aktiven Umweltschutz motivieren sowie persönliches Verantwortungsbewusstsein für den Erhalt der Natur fördern.

    Inhalte
    Lebewesen in ihren Lebensräumen

    Pflanze

    • Bestimmungsübunen von einheimischen Pflanzen und Pflanzen anderer Länder
    • Pflanzenwachstum und Standortfaktoren
    • Pflanzenzüchtung
    • Ökosysteme
    • intensive und extensive Landwirtschaft
    • Nahrungsbeziehungen
    • Gift- und Heilpflanzen
    • Artenvielfalt und Artenschutz

    Tiere

    • Systematik einheimischer Tierarten und Tiere anderer Länder
    • Ökosysteme
    • ökologische Nischen und Anpassung
    • Nahrungsbeziehungen
    • Abstammung und Züchtung
    • Leben mit Haustieren
    • Einfluss des Menschen auf die Tierwelt
    • Tiere am Rande des Aussterbens
    • intensive und extensive Tierhaltung
    Abiotische Umweltfaktoren der Lebewesen verschiedener Lebensräume

    Luft/Atmosphäre

    • Zusammensetzung der Luft
    • Aufbau der Atmosphäre
    • Luftverschmutzung
    • physikalische Größen (Dichte, Druck, Temperatur, Feuchte, etc.)
    • Leben ohne Luft
    • Pflanzen als Sauerstoffproduzenten
    • Verbreitung von Samen und Früchten

    Boden

    • Haut der Erde
    • Boden als Stoffgemisch
    • Bodenarten
    • Bodenbildung
    • Bodenanalyse
    • Bodennutzung
    • Boden als Lebensraum

    Wasser und Eis

    • Aggregatzustände
    • Eis (Eisberge, Permafrost, und Gletscher)
    • Wasserverteilung auf der Erde
    • Wasserkreislauf
    • Funktionen des Wassers in der Natur
    • Wasserkraftwerke
    • Wassernutzung im Haushalt
    • Lebensmittel Wasser und Wassermangel
    • Wasser reinigen/Abwasserwirtschaft
    • Wasser als Lebensraum

    Erde und Klima

    • Klimazonen
    • Lebewesen verschiedener Klimazonen
    • Klimaveränderung und Lebensräume (Abnahme der Biodiversität)
    • Leben unter Extrembedingungen
    • Leben in verschiedenen Jahreszeiten
    • Klimaveränderungen durch globale Klimaeffekte: El Nino; Golfstrom
    • Magnetfeld und Gravitation beeinflussen Lebewesen
    • Kontinentaldrift und Artentstehung
    • seismische Untersuchungen zur Erkundung von natürlichen Ressourcen
    BasiskonzeptBeispiele
    System-KonzeptKläranlage und Trinkwasseraufbereitung
    Energie-KonzeptEnergie des Windes und des Wassers
    Materie-KonzeptBodenanalyse; Luftbestandteile
    Wechselwirkungs-KonzeptNahrungsbeziehungen; Ökosysteme
    Entwicklungs-KonzeptBodenbildung
    Konzept der chemischen ReaktionBodenanalyse; Fotosynthese

    Beispiele für Unterrichtseinheiten
    Anthropogene Nutzung der Natur und deren FolgenWasser und Wind – physikalische Größen; Ebbe und Flut; Wie entsteht Wind?; geografische Voraussetzungen zum Bau von Wasser- und Windkraftwerken; Gezeitenkraftwerke, Staudämme, Pump-Speicher-Kraftwerke, Wasserräder zum Antrieb von Mühlen und Hammerschmieden; Windräder damals, Windräder heute – an Land und auf dem Wasser; Stromleitung über große Entfernungen; Auswirkung von Kraftwerken auf Pflanzen, Tiere und Menschen

    Alexander von Humboldt – Leben und Werk
    Leben und Zeit, in der er lebte; Faktenwissen gegenüber einer philosophischen Denkweise; Feldstudien vorbereiten und durchführen (Bereiche: Physik, Chemie, Geologie, Mineralogie, Vulkanologie, Botanik, Vegetationsgeografie, Zoologie, Klimatologie und Astronomie); auf Forschungsreise um die Welt; Messdaten erfassen, darstellen und auswerten; wissenschaftliches Zeichnen von Zellen, Tieren, Pflanzen, Landschaften, etc.

    Weitere Kontexte

    • Schulgärten gestalten und nutzen
    • Heimische Lebensräume (Park, Friedhof, Wald, See, etc.)
    • Abnehmender Boden und zunehmender Hunger
    • Umweltkatastrophen (Dürren, Fluten, Erdbeben ...), deren Ursachen und Auswirkungen
    • Der Wald als Lebensraum
    • Kontinentaldrift durch Fossilien und heutige Fauna und Flora belegen
    • Berg und Tagebau, Regenwaldabholzungen, die spanischen Tomatentreibhäuser und die Megacities verändern das Gesicht unseres Planeten
    • Künstliche Biosphären – ist Leben auf dem Mars möglich?
    • Leonardo da Vinci und seine Wasserkraftmaschinen

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    Farben begegnen uns überall. Wir Menschen nutzen Farben ganz gezielt, beispielsweise bei unserer Kleidung. Doch wie hängen Licht und Farben zusammen? Und was sind Farbstoffe? Wie werden Farben hergestellt und verändert? Was passiert, wenn weißes Licht auf einen Stoff trifft, der für uns farbig aussieht? Um das zu verstehen, wird in diesem Themenfeld von der Wechselwirkung zwischen Licht und Farbigkeit ausgegangen. Grundlagen des Sehvorgangs als Voraussetzung für eine Farbwahrnehmung werden zum einen am menschlichen Auge, aber auch an Augen von Tieren erarbeitet. Es werden historische und aktuelle Aspekte der Fotografie, der Farben im Zusammenhang mit der Malerei, Farbherstellung und Verarbeitung betrachtet.

    Inhalte

    Farbwahrnehmungen des Menschen und bei Tieren

    • Aufbau des menschlichen Auges
    • Sehvorgang und Farbwahrnehmung
    • Farbsehstörungen
    • Augenformen im Tierreich
    • Farbsehen im Tierreich
    • Tarn- und Warnfarben im Tierreich
    • physiologische und psychologische Wirkung von Farben

    Das sichtbare Licht ist farbig

    • Sonne als Lichtquelle
    • Lichtbrechung durch ein Prisma
    • Spektralfarben des Lichts
    • Eigenschaften von Licht
    • Lichtgeschwindigkeit- schneller als Licht geht es nicht
    • additive und subtraktive Farbmischung
    • Komplementärfarben
    • Lichtemission, Lichtabsorption
    • Farbtemperaturen unterschiedlicher Leuchtmittel

    Farben im Pflanzenreich

    • Bedeutung der Farben für die Pflanzen
    • Isolierung von Pflanzenfarbstoffen
    • Pflanzenfarbstoffe und Färbeverfahren
    • Mimikry

    Farbmittel und Färben

    • Pigmente
    • Farbstoffe
    • Geschichte der Farbmittel
    • Herstellen und Isolieren von Farbstoffen und Pigmenten
    • Färbeverfahren in der Geschichte
    • Färben von Textilien
    • Haare färben
    • Schminken
    • Bodypainting

    Farben in der unbelebten Natur

    • Morgen- und Abendrot
    • Himmelsblau
    • Wetterleuchten
    • Regenbogen
    • Polarlichter
    • farbige Mineralien

    Lebensmittelfarben

    das Auge isst mit
    Arten von Lebensmittelfarbstoffen
    Wirkung von Farben in Lebensmitteln
    Pro und Kontra – Lebensmittelfarbstoffe

    Fotografie

    • Geschichte
    • Fototechnik
    • Chemie der Fotografie
    • Schwarz/Weiß Fotografie und Farbfotografie
    • Einsatzmöglichkeiten von Objektiven mit kurzer und langer Brennweite
    • Einfluss der Fotografie auf die Entwicklung der Naturwissenschaften
    BasiskonzeptBeispiele
    System-KonzeptAuge als Sinnesorgan
    Energie-KonzeptLichtabsorption; Lichtemission
    Materie-KonzeptPigmentfarben; Photonen des Lichts
    Wechselwirkungs-Konzeptphysiologische und psychologische Wirkung von Farben
    Entwicklungs-KonzeptAugenformen im Tierreich
    Konzept der chemischen ReaktionEntwicklung von Fotos

    Beispiele für Unterrichtseinheiten
    Tattoos – Farben die unter die Haut gehen
    Tattoos und deren Bedeutungen – Naturvölker und Tattoos und Tattoos in unserer Gesellschaft; Vorbild Natur – die Bedeutung von bunter Haut und bunten Federn bei Tieren; Aufbau der menschlichen Haut; Henna-Tattoos oder bleibendes Tattoo – Bedingungen für die Haltbarkeit von Tattoos; Farbstoffe für Tattoos – Unterschiede, Herstellung und Verarbeitung; Permanentmakeup; Entstehen des Farbeindrucks beim Betrachten von farbigen Tattoos; Risiko Tattoo – Infektionskrankheiten, Giftstoffe und Hautkrebs; Tattoos entfernen durch Lasertechnik

    Malerei und Farben in der Geschichte
    Höhlenmalerei – Farbe, Malerei und die ersten Zeichen von Kultur; Ikonenmalerei – die Sonne mit Gold sichtbar machen; Purpur – ein Zeichen adliger Abstammung; bunte Fresken – Himmel und Erde in Bildern festhalten; Renaissance – perspektivische Darstellung durch Fluchtpunkte und mit Farbe; Romantik – Landschaft und Natur mit Ölfarben so real wie möglich einfangen; Impressionismus – die Kunst der ungenauen Formen und leuchtenden Farben; Expressionismus – Form und Farbe im Zentrum der Kunst; Farben und deren Bedeutung in anderen Kulturen
    Herstellung und Verarbeitung von Farbstoffen (z. B. Pigmentfarbstoffe und Farbstoffe aus Pflanzensäften) nach historischem Vorbild; Färben von Stoffen (z. B. mit Indigo) Durch Farbstoffisolation und Farbstoffsynthese zu künstlichen Farbstoffen

    Weitere Kontexte

    • Farben als Ausdruck von Macht
    • Farbcodes in der Natur
    • Farbsymboliken in der Vergangenheit und heute
    • Was Spektralanalysen über das Universum verraten
    • Farben und perspektivische Darstellungen
    • Bluejeans – Indigofärberei
    • Färben von Naturfasern mit Farbstoffen aus der Natur
    • Von der Kerze zur LED – wie unterscheiden sich Lichtquellen in der Farbe?
    • Runge und seine Kleckse – Komplexsalze und Chromatografie

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    Schülerinnen und Schülern wissen häufig nicht, woher unsere Nahrungsmittel stammen, da ihnen unmittelbare Erfahrungen fehlen. Der Mensch nutzt wissenschaftliche Erkenntnisse und naturwissenschaftliche Verfahren, um Nahrungsmittel herzustellen.

    Das Themenfeld bietet die Möglichkeit, den Weg der Nahrungsmittelproduktion nachzuvollziehen und die Auswirkungen des eigenen Konsumverhaltens auf Mensch, Tier und Umwelt zu reflektieren.

    Inhalte

    Ernährung

    • Ernährungsweisen: vegetarisch, vegan, Slow-Food, Vollwerternährung
    • Ernährung – klimafreundlich, saisonal, bio, fair, regional
    • sensorische Wahrnehmung von Nahrungsmitteln
    • eolutionsbedingte und regionale Vorlieben bei der Ernährung
    • Diäten, gesunde Ernährung
    • Welternährungsproblem

    Lebensmittel

    • Nahrungsmittel, Trinkwasser, Genussmittel
    • Wasser als Lebensmittel (Eigenschaften, Aufbereitung, Millenniumziel)
    • Einteilung von Lebensmittelbestandteilen
    • Energiegehalt von Lebensmitteln
    • Nachweis von Lebensmittelbestandteilen
    • Steckbriefe von Lebensmittelgruppen (Obst, Gemüse, Getreide …)

    Herstellungsbeispiele

    • Milch – und Milchprodukte (Vielfalt der Trinkmilch, Herstellung von Käse)
    • Getreide und Brot (Aufbau des Getreidekorns, Mehltypen, Hefe, Brot backen, Brotsorten)
    • Rübe und Kristallzucker
    • von der Kakaobohne zur Schokolade
    • Öle aus Pflanzen

    Zubereitungsweisen

    • Kochen, Braten, Backen, Mikrowelle
    • Technologie der Garverfahren
    • Konservieren
    • molekulare Küche
    • Fertigprodukte
    • Klebefleisch
    • Analognahrungsmittel
    • In-vitro-Fleisch

    Qualität von Nahrungsmitteln

    • Werbung/Inhaltsstoffe
    • Mindesthaltbarkeitsdatum, Verbrauchs-datum
    • Mikroorganismen als Helfer
    • Hygiene und Verderb (Ursachen und Regeln)
    • Schadstoffe – Giftstoffe
    • physikalische und chemische Konservierungsmethoden
    • Zusatzstoffe: eine Entdeckungsreise

    Landwirtschaft

    • ökologisch – konventionell
    • früher – heute
    • Kleinbauern, Agroindustrie, Gentechnik, Agrartechnik
    • ökologische Auswirkungen: Veränderung des Ökosystems, Treibhausgase, Klimawandel, Wasserverbrauch, Energiebilanzen
    • Übernutzung des Bodens oder des Wassers
    • Abfallproblematik
    • der Bauernhof als Betrieb
    • Biomasse als Energieträger
    • nachhaltige Landwirtschaft

    Boden – ein Lebensraum für Nutzpflanzen

    • Fotosynthese
    • Lebensweise und Angepasstheit der Pflanzen
    • Standortfaktoren
    • Bodenanalyse: Bodenarten, Bodenfruchtbarkeit, Wasserdurchlässigkeit, Stickstoff-Kreislauf
    • organische Düngung und Mineraldüngung

    Nutztiere

    • Rind, Schwein und Huhn
    • Lebensweise
    • Haltungsarten und Massentierhaltung
    • Tierzucht und Genetik
    • Tiertransporte
    • Etikettierung von Fleisch
    • Produkte der Nutztiere
    BasiskonzeptBeispiele
    System-KonzeptAuf von Pflanzen; Stickstoffkreislauf; Herstellungsabläufe von Nahrungsmitteln; Anatomie von Nutztieren
    Energie-KonzeptEnergiebilanzen bei der Nahrungsmittelproduktion
    Materie-KonzeptBoden als Stoffgemisch; Nährstoffe in Nahrungsmitteln
    Wechselwirkungs-Konzeptökologische Auswirkungen der Landwirtschaft
    Entwicklungs-KonzeptZüchtung von Nutzpflanzen und Nutztieren
    Konzept der chemischen ReaktionFotosynthese; Nachweisreaktionen; Konservierungsmethoden

    Beispiele für Unterrichtseinheiten
    Nahrung für Milliarden
    Was braucht eine Pflanze? Bodenanalyse: Bodenfruchtbarkeit, Wassergehalt, Wasserkapazität, Humusgehalt, Kalkgehalt, pH-Wert, Schwermetallsalze, Mineralstoffgehalt; anorganische und organische Düngung, Stickstoffkreislauf, Analyse von Pflanzendünger, Versuche zur Überdüngung, Düngemittel: Justus von Liebig und Haber-Bosch, Variabilität und Züchtung, Gentechnik

    Für immer frisch?
    Ursachen für Verderb, Lagerung, Methoden der Konservierung (früher/heute) von Nahrungsmitteln; Eignung der Methoden für einzelne Lebensmittel, Mindesthaltbarkeitsangaben und Verbrauchsdaten; experimentelle Untersuchung zur Wirkungsweise ausgewählter Konservierungsstoffe; Bedeutung der Hygiene; Abschluss: Vergleich frische Nahrungsmittel und konservierte Produkte

    Gute Gründe, um weniger Fleisch zu essen
    Günstiges Fleisch auf Kosten der Tiere? – Massentierhaltung, Lebensweisen von Nutztieren; Zucht von Nutztieren; Preisentwicklung von Nahrungsmitteln; Einfluss der Massentierhaltung auf Artenvielfalt, Klima, Waldsterben, Gesundheit, Welthunger, Trinkwasser; Biolandwirtschaft – die Lösung für die Zukunft!; Entwurf eines nachhaltigen Speiseplans

    Weitere Kontexte

    • Global denken – lokal essen
    • Was bringt ein Veggi-Day?
    • Vom Halm zum Brot
    • Muss das sein? – Lebensmittel auf dem Müll
    • Sind unsere Lebensmittel noch echt? – Analogprodukten auf der Spur
    • Mit einem Menü durch die Chemie – ein Speiseplancheck
    • Energy-Drinks

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    Die Kondensationsreaktion stellt die Grundlage der großen Stoffpalette dieses Themenfeldes dar. Mithilfe des zentralen Stoff-Teilchen-Konzepts ist ein systematischer Vergleich der Reaktionen von den Monomeren über Dimere zu den Polymeren für die Kohlenhydrate, die Proteine, die Kunststoffe und mit Einschränkungen auch für die Lipide möglich. Kenntnisse über Bestandteile unserer Nahrung und aller biologischer Organismen sowie über Massenkunststoffe stellen anschlussfähiges Allgemeinwissen sowohl für zukünftige Auszubildende als auch für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe II dar.

    Gleichzeitig werden in diesem Themenfeld notwendige Inhalte vermittelt, die Diskussionen über einen nachhaltigen Konsum sowie die Reflexion des eigenen Ess- und Kaufverhaltens im Sinne der Verbraucherbildung ermöglichen.

    Inhalte

    Lipide

    Aufbau und Eigenschaften:

    • Carbonsäuren + Alkohol
    • Kondensationsreaktion
    • physikalische Eigenschaften
    • Nachweismethoden
    • fettähnliche Substanzen:
      Vitamine, Hormone

    Gesundheit:

    • Designer-Lipide: Olestra

    Natur:

    • Energieträger/Reservestoff
    • Wärmeisolierung Mensch und Tier
    • Bausteine der Biomembranen

    Industrie/Alltag:

    • Kosmetika
    • Bioenergieträger – Pflanzen
    • als Öllieferanten
    • Seifen und Waschmittel

    Kohlenhydrate

    Aufbau und Eigenschaften:

    • funktionelle Gruppe
    • Kondensationsreaktion
    • Einteilung nach Monomereinheiten
    • Löslichkeit, Hygroskopie, Geschmack
    • Nachweismethoden

    Gesundheit:

    • Lebensmittel
    • Energieträger
    • Ballaststoffe
    • Diabetes – Blutzuckerspiegel

    Natur:

    • Reservestoff: Stärke/Glycogen
    • Baustoffe: Chitin/Cellulose
    • Fotosynthese

    Industrie/Alltag:

    • Verpackungsmaterial aus Stärke
    • süß als Geschmacksqualität
    • Anbau und Gewinnung von Zucker
    • Zuckeraustauschstoffe/Stevia
    • Alkoholherstellung 

    Proteine

    Aufbau und Eigenschaften:

    • Aminosäuren als Monomere
    • funktionelle Gruppen in Aminosäuren
    • Kondensationsreaktion
    • Einteilung nach Monomereinheiten
    • Nachweismethoden

    Gesundheit:

    • Lebensmittel
    • Baustoff/Energieträger
    • essenzielle Aminosäuren
    • biologische Wertigkeit
    • Denaturierung
    • Insulin

    Natur:

    • DNA
    • Enzyme
    • natürliche Klebstoffe

    Industrie/Alltag:

    • Waschmittel
    • Forensik

    Kunststoffe

    Aufbau und Eigenschaften:

    • vom Monomer zum Polymer
    • Thermoplaste, Elastomere, Duroplaste
    • physikalische und chemische Eigenschaften
    • Elastizität und Plastizität
    • Polyreaktionen

    Gesundheit:

    • Weichmacher
    • Mikrokunststoffe
    • Spielzeuge aus Plastik
    • Nachhaltigkeit im Alltag

    Industrie/Alltag:

    • Naturfasern, Chemiefasern
    • Kunststoffe in Alltagsprodukten
    • Verbundwerkstoffe
    • biologisch abbaubare Kunststoffe
    • funktionelle Kleidung
    • Klebstoffe
    • Stoffströme (Rohstoff,Grundstoff,Produkt,Abfall)
    BasiskonzeptBeispiele
    System-Konzept
    • Stoffströme und ihre Auswirkungen auf Ökosysteme
    • anthropogene Einwirkungen auf Lebensräume (Ölpflanzen)
    • Nahrung als Lieferant von Energie und Baustoffen
    Energie-Konzept
    • gespeicherte Energie in Lebensmitteln
    • Isolatoren und Dämmstoffe (Kleidung)
    Materie-Konzept
    • Grundbausteine von Proteinen, Kohlenhydraten und Kunststoffen sind Monomere
    Wechselwirkungs-Konzept
    • Eigenschaften der Polymere werden durch die Struktur der Monomere bestimmt, Kohäsion und Adhäsion
    Entwicklungs-Konzept
    • Folgen anthropogener Einflüsse (Müll, Ölpflanzen)
    Konzept der chemischen Reaktion
    • Aufbau und Abbau von Polymeren werden substratspezifisch katalysiert
    • Kondensationsreaktionen

    Beispiele für Unterrichtseinheiten

    Palmöl
    Rund um die Ölpalme: rund um die Pflanze; Anbau, Lebensraum; konventioneller und ökologischer Anbau der Ölpalme; ökologische Auswirkungen des Anbaus; globale Auswirkungen ökologisch, sozial und ökonomisch; Nachhaltigkeit; Verarbeitungswege vom Rohstoff zum Produkt; Aufbau Fette und Eigenschaften; Kondensationsreaktion; Verwendung von Palmöl; Heizwert; Palmöl in Margarine-Produkten; Palmöl und Ernährung; Nachweis: gesättigte und ungesättigte Fettsäuren; Herstellung von Margarinen (Emulgatoren und weitere Inhaltsstof-fe); qualitative und quantitative Bestimmung des Fettgehalts in Lebensmitteln; Dokumentation: palmölfreier Tag

    Alles was klebt
    Kleben und Haften in Natur und Technik (Bienenwachs, Gecko, Pflanzen); Geschichte der Klebstoffe; Gesundheitsgefährdung durch Klebstoffe; Kleben auf Teilchenebene: Kohäsion und Adhäsion; physikalisch abbindende und chemisch härtende Klebstoffe; Polyreaktionen von Sekundenkleber: vom Monomer zum Polymer; Klebstoffe aus Lebensmitteln (Zucker, Milch); Zwischenmolekulare Kräfte in Natur und Technik

    Von der Zuckerrübe zum Kristallzucker
    Zuckergenuss früher und heute; Anbau; Erhöhung des Zuckeranteils durch Züchtung; Versuche zur Isolierung (Rübe); industrielles Verfahren zur Zuckergewinnung; Blutzuckerspiegel und  Diabetes; Vergleich von Zuckeranteil in Nahrungsmitteln und kritische Reflexion des eigenen Zuckerkonsums (qualitativer Nachweis in Getränken, z. B. Eindampfen); Bedeutung, Vorkommen und chemischer Aufbau von Kohlenhydraten; funktionelle Gruppen; Nachweismethoden von Kohlenhydraten (Benedict/Fehling); Honig, Zuckeraustauschstoffe und Stevia als gesunde Alternativen?

    Weitere Kontexte

    • Eierdrink – unverzichtbar im Leistungssport?
    • Fäden des Lebens – vom Monomer zum Polymer
    • Naturwolle und Hightechfasern – Kunststoffe nach Maß  
    • Zucker und Kartoffeln – nicht nur Grundnahrungsmittel
    • Von der Sojabohne zur Margarine
    • Saubere Sache – Seifen, Cremes und Waschmittel

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    Redaktionell verantwortlich: Thomas Hirschle, LISUM