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Son­der­ge­bie­te der Tech­nik

Vor­be­mer­kun­gen

 

Bil­dungs­plan­über­sicht

Schul­jahr Bil­dungs­plan­ein­hei­ten Zeit­rich­t-wert Ge­sam­t-stun­den
Ein­gangs­klas­se Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP) 20
1* Fer­ti­gung von Bau­tei­len
25
2* Her­stel­lung von Bau­grup­pen
25
3* Grund­la­gen re­ge­ne­ra­ti­ver Ener­gie­ver­sorgung A
25
4* Grund­la­gen re­ge­ne­ra­ti­ver Ener­gie­ver­sorgung B
25
5* Um­welt­be­las­tun­gen und Um­welt­schutz
25
6* Re­cy­cling und nach­hal­ti­ge Stoff­wirt­schaft
25
7* Ein­fa­che Steue­run­gen
25
8* As­tro­no­mie: Grund­le­gen­de Phä­no­me­ne im Son­nen­sys­tem
25
9* As­tro­no­mie: Ein­füh­rung in die As­tro­phy­sik und Raum­fahrt­tech­nik
25
10* Grund­la­gen der Bio­nik und Ober­flä­chen
25
11* Be­we­gungs­bio­nik und En­er­gie­bio­nik
25
12* Me­di­zin und Tech­nik
25
13* Bild­ge­ben­de Ver­fah­ren in der Me­di­zin­tech­nik
25
14* Event- und Ver­an­stal­tungs­tech­nik
25 70
Zeit für Leis­tungs­fest­stel­lung 10
80
Jahr­gangs­stu­fe 1 Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP) 20
15* Elek­tro­ni­sches Klein­ge­rät
50
16* Ener­gie­ver­sorgung und -nut­zung im Zei­chen der En­er­gie­wen­de
50
17* In­ter­net der Din­ge, In­dus­trie 4.0, Ro­bo­tik
50
18* Sen­so­ren und Mess­tech­nik
25
19* Mi­kro­sys­tem­tech­nik
25
20* Na­no­tech­no­lo­gie
25
21* As­tro­no­mi­sche Ge­rä­te
25
22* Him­mels­me­cha­nik und Raum­fahrt
25
23* Raum­fahrt­tech­nik
25
24* Luft­fahrt
25
25* Bau­bio­nik und Op­ti­mie­rungs­stra­te­gie
25
26* Kom­mu­ni­ka­ti­on und Bio­ro­bo­ter
25
27* Ap­pa­ra­te­me­di­zin
25
28* Ar­chi­tek­tur und Bau­tech­nik
25
29* 3D-Druck
25
30* Au­dio­vi­su­el­le Me­di­en und Ani­ma­ti­on
25
31* Vir­tu­al Rea­li­ty (VR)/Aug­men­ted Rea­li­ty (AR)
25
32* CMS – Con­tent Ma­nage­ment Sys­tem
25 70
Zeit für Leis­tungs­fest­stel­lung 10
80
Jahr­gangs­stu­fe 2 Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP) 16
33* Tech­ni­sches Pro­jekt
40
34* Tech­nik und Kurz­pro­jekt
40 56
Zeit für Leis­tungs­fest­stel­lung 8
64
* In der Ein­gangs­klas­se sind zwei der BPE 1 – 14 zu un­ter­rich­ten.
In der Jahr­gangs­stu­fe 1 ist ent­we­der ei­ne BPE zu 50 Un­ter­richts­stun­den oder sind zwei BPE zu je 25 St­un­den zu un­ter­rich­ten. In der Jahr­gangs­stu­fe 2 ist ei­ne der BPE 33 – 34 zu un­ter­rich­ten.

Ein­gangs­klas­se

Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP)

20

Ver­tie­fung

In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen

Pro­jekt­un­ter­richt

z. B.
Übun­gen
An­wen­dun­gen
Wie­der­ho­lun­gen
z. B.
Selbst­or­ga­ni­sier­tes Ler­nen
Lern­ver­ein­ba­run­gen
Bin­nen­dif­fe­ren­zie­rung
z. B.
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler füh­ren auf Grund­la­ge der aus­ge­wähl­ten Bil­dungs­plan­ein­hei­ten Pro­jek­te durch und üben und ver­tie­fen da­bei de­ren In­hal­te.
Die The­men­aus­wahl des Pro­jekt­un­ter­richts hat aus den nach­fol­gen­den Bil­dungs­plan­ein­hei­ten un­ter Be­ach­tung Fä­cher ver­bin­den­der As­pek­te zu er­fol­gen.

BPE 1*

Fer­ti­gung von Bau­tei­len

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­ler­nen ma­nu­el­le und ma­schi­nel­le Ver­fah­ren der Werk­stoff­be­ar­bei­tung. An­hand von tech­ni­schen Zeich­nun­gen wäh­len sie ge­eig­ne­te Fer­ti­gungs­ver­fah­ren aus, fer­ti­gen Bau­tei­le und prü­fen die Fer­ti­gungs­qua­li­tät.

BPE 1.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler nen­nen grund­le­gen­de Si­cher­heits­re­geln und Un­fall­ver­hü­tungs­vor­schrif­ten und lei­ten dar­aus Ver­hal­tens­wei­sen ab.

Si­cher­heits­re­geln

Un­fall­ver­hü­tungs­vor­schrif­ten

Um­welt­schutz

BPE 1.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Ei­gen­schaf­ten von min­des­tens ei­ner aus­ge­wähl­ten Werk­stoff­grup­pe.

Werk­stoff­grup­pen z. B.

  • Me­tal­le

  • Voll­holz und Holz­werk­stof­fe

  • Kunst­stof­fe

  • Ver­bund­werk­stof­fe

BPE 1.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren ein­fa­che tech­ni­sche Zeich­nun­gen und fer­ti­gen die Bau­tei­le an. Sie be­ur­tei­len die ge­fer­tig­ten Bau­tei­le, ana­ly­sie­ren auf­tre­ten­de Feh­ler und füh­ren ei­ne Feh­ler­be­sei­ti­gung durch.

Tech­ni­sche Zeich­nung

Ar­beits­pla­nung

Fer­ti­gung
z. B. Um­for­men: Bie­gen
z. B. Tren­nen: Dre­hen, Ho­beln, Fei­len, Boh­ren
Qua­li­täts­kon­trol­le und Do­ku­men­ta­ti­on
z. B. Prüf­pro­to­koll, Ar­beits­be­richt

BPE 2*

Her­stel­lung von Bau­grup­pen

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wäh­len an­hand von tech­ni­schen Do­ku­men­ten ge­eig­ne­te Ver­fah­ren aus. Sie stel­len Bau­grup­pen aus Me­tal­len, Voll­höl­zern, Holz­werk­stof­fen, Kunst­stof­fen un­d/o­der Ver­bund­werk­stof­fen her. Sie prü­fen die Funk­ti­on und Fer­ti­gungs­qua­li­tät der Bau­grup­pen.

BPE 2.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler nen­nen grund­le­gen­de Si­cher­heits­re­geln und Un­fall­ver­hü­tungs­vor­schrif­ten und lei­ten dar­aus Ver­hal­tens­wei­sen ab.

Si­cher­heits­re­geln

Un­fall­ver­hü­tungs­vor­schrif­ten

Um­welt­schutz

BPE 2.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren tech­ni­sche Do­ku­men­te und fer­ti­gen feh­len­de Bau­tei­le an. Sie pla­nen die Mon­ta­ge von Bau­grup­pen und füh­ren die­se durch. Sie be­ur­tei­len die Bau­grup­pe, ana­ly­sie­ren auf­tre­ten­de Feh­ler und füh­ren ei­ne Feh­ler­be­sei­ti­gung durch.

Tech­ni­sche Do­ku­men­te
ge­ge­be­ne un­d/o­der selbst er­stell­te
  • Ge­samt­zeich­nung

  • Stück­lis­te

Ar­beits­pla­nung

Fer­ti­gung und Mon­ta­ge
z. B. Um­for­men: Bie­gen
z. B. Tren­nen: Dre­hen, Ho­beln, Fei­len, Boh­ren
z. B. Fü­gen: Schrau­ben, Kle­ben, Lö­ten, Zin­ken
Ober­flä­chen­be­hand­lung
z. B. Be­schich­ten: La­ckie­ren, Ölen, La­sie­ren
Qua­li­täts­kon­trol­le

  • Funk­ti­on
  • Maß­hal­tig­keit

Do­ku­men­ta­ti­on
z. B. Prüf­pro­to­koll, Ar­beits­be­richt

BPE 3*

Grund­la­gen re­ge­ne­ra­ti­ver Ener­gie­ver­sorgung A

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Funk­ti­ons­wei­se re­ge­ne­ra­ti­ver En­er­gie­sys­te­me und ord­nen ih­nen ei­ne gesell­schaft­li­che Be­deu­tung zu. Sie neh­men Stel­lung zur ge­sell­schaft­li­chen Re­le­vanz der En­er­gie­sys­te­me.

BPE 3.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren un­ter­schied­li­che Mög­lich­kei­ten so­la­rer En­er­gie­ge­win­nung.

Solar­ther­mie in der Ge­bäu­de­tech­nik
z. B. An­la­gen­sche­ma und Bau­tei­le
  • Er­trä­ge
z. B. De­ckungs‑/Nut­zungs­grad
Solar­ther­mi­sche Kraft­wer­ke
z. B. An­la­gen­sche­ma, Bau­tei­le, Wär­me­trä­ger, Dampf­pro­zess

BPE 3.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren un­ter­schied­li­che Mög­lich­kei­ten der Nut­zung von Was­ser­kraft als in­di­rek­te Nut­zung der Son­nen­en­er­gie.

Lauf­was­ser­kraft­wer­ke

Spei­cher­kraft­wer­ke

Pump­spei­cher­kraft­wer­ke
z. B. Ta­ges- und Jah­res­last­gang­li­nie
Tur­bi­nen­ty­pen

BPE 3.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren un­ter­schied­li­che Mög­lich­kei­ten der Nut­zung von Wind­kraft als in­di­rek­te Nut­zung der Son­nen­en­er­gie.

Bau­for­men von WKA
z. B. Ho­ri­zon­tal‑/Ver­ti­k­al­läu­fer
Ro­tor­pro­fi­le
z. B. Wi­der­stand­s‑/Auf­triebs­läu­fer
Stand­ort­aus­wahl
z. B. on‑/off­shore, ge­sell­schaft­li­che Ak­zep­tanz

BPE 3.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die di­rek­te elek­tri­sche En­er­gie­er­zeu­gung aus so­la­rer En­er­gie.

Pho­to­vol­tai­sche An­la­ge
An­la­gen­sche­ma und Bau­tei­le
PV-Mo­dul
z. B. Ty­pen, Auf­bau und pho­to­vol­tai­scher Ef­fekt

BPE 3.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zur ge­sell­schaft­li­chen Re­le­vanz.

Öko­lo­gie
z. B. Res­sour­cen­ver­brauch, Kli­ma­schutz
Öko­no­mie
z. B. Ar­beits­plät­ze, Be­rufs­zie­le, Kos­ten, Wett­be­werbs­fä­hig­keit
So­zia­les
z. B. Exis­tenz­si­che­rung

BPE 4*

Grund­la­gen re­ge­ne­ra­ti­ver Ener­gie­ver­sorgung B

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Funk­ti­ons­wei­se re­ge­ne­ra­ti­ver En­er­gie­sys­te­me und ord­nen ih­nen ei­ne ge­sell­schaft­li­che Be­deu­tung zu. Sie re­flek­tie­ren ihr Ver­hal­ten hin­sicht­lich ih­res En­er­gie­be­darfs mit­hil­fe des öko­lo­gi­schen Fuß­ab­drucks.

BPE 4.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben un­ter­schied­li­che Mög­lich­kei­ten der En­er­gie­ge­win­nung durch Bio­mas­se.

Glo­ba­ler Koh­len­stoff­kreis­lauf
CO2-Pro­ble­ma­tik
Pho­to­syn­the­se

Bio­mas­se­ar­ten
z. B. Holz, En­er­gie­pflan­zen
Nut­zungs­mög­lich­kei­ten
z. B. Wär­me, elek­tri­sche En­er­gie, Bio­gas/‑kraft­stof­fe

BPE 4.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern die Wär­me­ge­win­nung aus geo­ther­mi­schen Wär­me­quel­len.

Wär­me­pum­pe
An­la­gen­sche­ma und Bau­tei­le
Geo­ther­mi­sche Kraft­wer­ke
An­la­gen­sche­ma und Bau­tei­le
  • hydro­ther­ma­le Geo­ther­mie

  • Ho­t-Dry-Rock-Ver­fah­ren

BPE 4.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ver­glei­chen un­ter­schied­li­che Mög­lich­kei­ten der Nut­zung ma­ri­ner En­er­gie­for­men.

Ma­ri­ne En­er­gie­ar­ten
z. B. Wel­len‑, Ge­zei­ten‑, Strö­mungs­en­er­gie
Kraft­werks­ar­ten
An­la­gen­sche­ma und Bau­tei­le

BPE 4.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­ur­tei­len ihr ei­ge­nes Ver­hal­ten bei der En­er­gie­nut­zung. Sie er­klä­ren Mög­lich­kei­ten ef­fi­zi­en­ter En­er­gie­ver­wen­dung.

Öko­lo­gi­scher Fuß­ab­druck

Ef­fi­zi­en­te En­er­gie­sys­te­me

  • Brenn­wert­tech­nik

  • Kraf­t-Wär­me Kopp­lung

  • Wär­me­däm­mung

  • Hy­brid­fahr­zeu­ge

BPE 4.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zur ge­sell­schaft­li­chen Re­le­vanz.

Öko­lo­gie
z. B. Res­sour­cen­ver­brauch, Kli­ma­schutz
Öko­no­mie
z. B. Ar­beits­plät­ze, Be­rufs­zie­le, Kos­ten, Wett­be­werbs­fä­hig­keit
So­zia­les
z. B. Exis­tenz­si­che­rung

BPE 5*

Um­welt­be­las­tun­gen und Um­welt­schutz

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ken­nen die Ur­sa­chen und Fol­gen von Um­welt­be­las­tun­gen. Sie wer­den sich ih­rer ei­ge­nen Rol­le be­wusst und ler­nen ein Ver­ständ­nis da­für, dass sie selbst ei­nen Teil der Ver­ant­wor­tung tra­gen, sich und an­de­ren ein le­bens­wer­tes Le­ben zu er­mög­li­chen.

BPE 5.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren phy­si­ka­li­sche und che­mi­sche Pro­zes­se, die durch Schad­stof­fe in der At­mo­sphä­re ver­ur­sacht wer­den, und die dar­aus re­sul­tie­ren­den Kli­ma­phä­no­me­ne.

Luft­schad­stof­fe

  • Treib­haus­ef­fekt
Koh­len­stoff­oxi­de, Me­than, FCKW
  • sau­rer Re­gen

  • Ozon und Stick­stoff­oxi­de

BPE 5.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Trink­was­ser­ge­win­nung und Ab­was­ser­rei­ni­gung und ana­ly­sie­ren die Aus­wir­kun­gen von Schad­stof­fen auf ste­hen­de und flie­ßen­de Ge­wäs­ser.

Be­las­tung von Ge­wäs­sern

  • Trink­was­ser­ge­win­nung

  • Ab­was­ser­rei­ni­gung
in­dus­tri­el­le Ab­wäs­ser
  • Schad­stoff­be­las­tung
z. B. Ni­tra­te, Phos­pha­te, Her­bi­zi­de, Arz­nei­mit­tel­rück­stän­de, Mi­kro­plas­tik

BPE 5.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler schät­zen die Fol­gen der Land­wirt­schaft auf die Um­welt ab. Sie er­klä­ren die Be­las­tung des Bo­dens, die durch in­dus­tri­el­le Pro­zes­se ent­steht, und be­ur­tei­len die­se Pro­zes­se auf ih­ren ge­sell­schaft­li­chen Nut­zen.

Be­las­tung des Bo­dens

  • Land­wirt­schaft

  • Berg­bau und In­dus­trie
z. B. Alu­mi­ni­um­ge­win­nung, Sel­ten­erd­ge­win­nung, Fracking

BPE 5.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren gän­gi­ge Maß­nah­men zur Schad­stoff­re­du­zie­rung.

Maß­nah­men der Schad­stoff­re­du­zie­rung
z. B. Drei­we­ge-Ka­ta­ly­sa­tor, Rauch­gasent­schwe­fe­lung, Auf­be­rei­tungs­an­la­gen

BPE 5.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­ur­tei­len den Ein­fluss der Um­welt­ver­schmut­zung auf ih­re Le­bens­welt und schät­zen die Fol­gen ab. Sie neh­men Stel­lung zur Rol­le des tech­ni­schen Fort­schritts auf die Kli­ma­ver­än­de­rung und über­tra­gen die Er­geb­nis­se auf ihr ei­ge­nes Ver­hal­ten.

Wech­sel­wir­kung zwi­schen Bio­sphä­re und Ge­sell­schaft als Tech­nik­fol­ge

Ar­ten­ster­ben

Res­sour­cen­aus­beu­tung

Ge­sund­heit und Le­bens­qua­li­tät

BPE 6*

Re­cy­cling und nach­hal­ti­ge Stoff­wirt­schaft

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­ken­nen, dass Müll ein Pro­blem der ge­sam­ten Ge­sell­schaft ist. Sie ver­ste­hen, wie Müll ent­steht, und ana­ly­sie­ren ak­tu­el­le und mög­li­che zu­künf­ti­ge Kon­zep­te, die­ses Pro­blem zu lö­sen. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler schät­zen die Nach­hal­tig­keit aus­ge­wähl­ter Werk­stof­fe an­hand ih­rer che­mi­schen und phy­si­ka­li­schen Ei­gen­schaf­ten ab.

BPE 6.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben ver­schie­de­ne Ar­ten von Müll und be­wer­ten Ent­sor­gungs­kon­zep­te auf mög­li­che öko­no­mi­sche und öko­lo­gi­sche Fol­gen. Sie ent­wi­ckeln Lö­sun­gen, die das Müll­auf­kom­men re­du­zie­ren. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren und be­ur­tei­len Ma­te­ria­li­en auf ih­re Re­cy­cling­fä­hig­keit und die Mög­lich­keit, Stoff­kreis­läu­fe zu ge­stal­ten.

Müll

  • Sied­lungs­müll

  • Pro­blem­stof­fe

  • Ab­fall­be­sei­ti­gungs­ge­setz

Ent­sor­gungs­kon­zep­te

Re­cy­cling

  • Kunst­stof­fe

  • Me­tal­le
z. B. Ei­sen, Alu­mi­ni­um
  • Pro­blem­stof­fe
z. B. En­er­gie­spar­lam­pen, Ak­ku­mu­la­to­ren, Han­dys
Re­du­zie­rung des Müll­auf­kom­mens

BPE 6.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Fol­gen man­gel­haf­ter Müll­wirt­schaft auf kom­men­de Ge­ne­ra­tio­nen, sie ana­ly­sie­ren und be­wer­ten ak­tu­el­le For­schungs­an­sät­ze und be­ur­tei­len die be­son­de­re Ver­ant­wor­tung der Che­mie.

Müll als ge­sell­schaft­li­ches Pro­blem

For­schungs­an­sät­ze

Che­mie als Pro­blem­ver­ur­sa­cher und Pro­blem­lö­ser

Be­ruf­li­che Per­spek­ti­ven im Um­welt­schutz

BPE 7*

Ein­fa­che Steue­run­gen

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ver­knüp­fen me­cha­ni­sche, elek­tro­ni­sche und da­ten­ver­ar­bei­ten­de Kom­po­nen­ten zur Funk­tio­na­li­tät ei­nes tech­ni­schen Sys­tems. Sie nut­zen ein­fa­che Soft- und Hard­ware zur Ent­wick­lung von grund­le­gen­den Steue­run­gen.

BPE 7.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler un­ter­su­chen steue­rungs­tech­ni­sche Auf­ga­ben­stel­lun­gen und ent­wer­fen Lö­sun­gen durch sys­te­ma­ti­sche Vor­ge­hens­wei­sen. Sie über­prü­fen die Funk­ti­on durch Ver­such oder Si­mu­la­ti­on. Sie be­wer­ten ih­re Er­geb­nis­se und füh­ren Feh­ler­ana­ly­sen durch.

Be­schrei­bungs­mit­tel
z. B. Ab­lauf­plan, Funk­ti­ons­ta­bel­le, Schalt­sym­bo­le
Sys­te­ma­ti­scher Lö­sungs­weg
z. B. Funk­ti­ons­glei­chung
Schal­tungs­lo­gik

Auf­bau oder Si­mu­la­ti­on

Feh­ler­be­he­bung

BPE 7.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ent­wi­ckeln klei­ne Pro­jek­te zur Lö­sung ty­pi­scher Auf­ga­ben­stel­lun­gen und do­ku­men­tie­ren ih­re Er­geb­nis­se.

Klein­pro­jek­te
z. B. Am­pel­steue­rung, Spann­vor­rich­tung, Grei­fer
Tech­ni­sche Do­ku­men­ta­ti­on

BPE 8*

As­tro­no­mie: Grund­le­gen­de Phä­no­me­ne im Son­nen­sys­tem

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­hal­ten ei­nen Über­blick über die his­to­ri­sche Ent­wick­lung der As­tro­no­mie und Raum­fahrt. Sie be­schäf­ti­gen sich mit grund­le­gen­den as­tro­no­mi­schen Phä­no­me­nen, die oh­ne In­stru­men­te be­ob­acht­bar sind, und mit sol­chen, die mit ama­teur­as­tro­no­mi­schen Mit­teln zu be­ob­ach­ten sind. Sie füh­ren as­tro­no­mi­sche Be­ob­ach­tun­gen und Ex­pe­ri­men­te durch und wer­ten die­se aus. Da­zu ver­wen­den sie ge­eig­ne­te Ge­rä­te und Soft­ware.

BPE 8.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler nen­nen Bei­spie­le für vor­ge­schicht­li­che as­tro­no­mi­sche Ar­te­fak­te und stel­len ih­re Funk­ti­on für die bäu­er­li­che Le­bens­wei­se dar. Sie ver­glei­chen und be­wer­ten Welt­bil­der und be­rech­nen Bahn­pa­ra­me­ter und Mas­sen von Kör­pern im Son­nen­sys­tem. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Tech­no­lo­gi­en zur Ent­de­ckung ex­tra­so­la­rer Pla­ne­ten.

Wan­del des Welt­bil­des

  • Al­ter­tum
z. B. bron­ze­zeit­li­che As­tro­no­mie, Stern­kun­de in Ba­by­lon, Grie­chen­land, Ara­bi­en
  • ko­per­ni­ka­ni­sche Wen­de

  • Ent­de­ckung von Exo­pla­ne­ten

BPE 8.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Ent­ste­hung grund­le­gen­der Phä­no­me­ne. Sie er­läu­tern die un­ter­schied­li­che Dau­er der Jah­res­zei­ten und stel­len den Ein­fluss der Küs­ten­geo­gra­fie auf die Ge­zei­ten dar.

Grund­le­gen­de Phä­no­me­ne

  • Jah­res­zei­ten

  • Mond­pha­sen

  • Fins­ter­nis­se

  • Ge­zei­ten

BPE 8.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ver­glei­chen die in der As­tro­no­mie ge­bräuch­li­chen Ko­or­di­na­ten­sys­te­me und Zeit­be­grif­fe. Sie un­ter­schei­den zwi­schen schein­ba­rer und ab­so­lu­ter vi­su­el­ler Hel­lig­keit und er­läu­tern die Ein­tei­lung der Hel­lig­keits­ska­la mit dem psy­cho­phy­si­schen Grund­ge­setz. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­stim­men die wich­tigs­ten Stern­bil­der des Nord­him­mels.

Him­mels­be­ob­ach­tung

  • Ori­en­tie­rung am Him­mel
z. B. Ko­or­di­na­ten­sys­te­me, Ent­fer­nungs­ma­ße
  • Zeit­zo­nen und Zeit­glei­chung
z. B. wah­re und mitt­le­re Zeit, Zo­nen­zeit und Orts­zeit, Son­nen- und Stern­zeit
  • Hel­lig­keits­ska­len

  • Stern­him­mel im Jah­res­lauf
z. B. zir­kum­po­la­re und sai­so­na­le Stern­bil­der, Ge­brauch ei­ner dreh­ba­ren Stern­kar­te

BPE 8.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Phä­no­me­ne auf der Son­nen­ober­flä­che und er­klä­ren den Pro­zess der En­er­gie­er­zeu­gung in der Son­ne. Sie er­klä­ren die Aus­wir­kun­gen der von der Son­ne stam­men­den Par­ti­kel­strah­lung auf die Er­de. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len Me­tho­den der Pla­ne­ten­er­kun­dung dar und struk­tu­rie­ren die Ob­jek­te des Son­nen­sys­tems.

Das Son­nen­sys­tem

  • Son­ne
z. B. Son­nen­fle­cken, Pro­tu­ber­an­zen, Rand­ver­dun­ke­lung, pp-Pro­zess, Son­nen­wind, Po­lar­lich­ter
  • Klas­si­fi­ka­tio­nen
z. B. Ge­steins­pla­ne­ten, Gas­pla­ne­ten, As­te­ro­iden, Zwerg­pla­ne­ten, Ko­me­ten
  • Pla­ne­ten­er­kun­dung
z. B. Fern­er­kun­dung, Lan­der, Ro­ver

BPE 8.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zur ge­sell­schaft­li­chen Re­le­vanz des im Mo­dul be­han­del­ten The­mas.

Öko­lo­gie
z. B. Res­sour­cen­ver­brauch, Kli­ma­schutz
Öko­no­mie
z. B. Ar­beits­plät­ze, Be­rufs­zie­le, Kos­ten, Wett­be­werbs­fä­hig­keit
Welt­bil­der
z. B. Stel­lung des Men­schen im Uni­ver­sum, Stel­lung des Men­schen ge­gen­über an­de­ren Le­be­we­sen, To­le­ranz, Exis­tenz von Rea­li­tät

BPE 9*

As­tro­no­mie: Ein­füh­rung in die As­tro­phy­sik und Raum­fahrt­tech­nik

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Ent­wick­lung der Ster­ne und groß­räu­mi­gen Struk­tu­ren im All. Sie dis­ku­tie­ren die Vor­aus­set­zun­gen für Le­ben im All­ge­mei­nen, auf der Er­de und des Men­schen im Welt­raum. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­hal­ten ei­ne Ein­füh­rung in die Grund­la­gen der Raum­fahrt. Sie füh­ren mit ge­eig­ne­ten Ge­rä­ten und Soft­ware as­tro­no­mi­sche Be­ob­achtun­gen und Ex­pe­ri­men­te durch und wer­ten die­se aus.

BPE 9.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wer­ten das Hertz­sprun­g-Rus­sel­l-Dia­gramm aus und stel­len den Le­bens­lauf ei­nes Haupt­rei­hen­sterns dar. Sie nen­nen und er­läu­tern die un­ter­schied­li­chen End­sta­di­en der Stern­ent­wick­lung.

Le­bens­lauf der Ster­ne

  • Ster­n­ent­ste­hung

  • Hertz­sprun­g-Rus­sel­l-Dia­gramm

  • End­sta­di­en
z. B. Wei­ße Zwer­ge, Schwar­ze Lö­cher, Neu­tro­nen­ster­ne, Su­per­no­vae

BPE 9.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben Auf­bau, Grö­ße und Struk­tur der Milch­stra­ße und er­klä­ren die ver­schie­de­nen Me­tho­den zur Ent­fer­nungs­be­stim­mung. Sie struk­tu­rie­ren Ga­la­xi­en und Stern­hau­fen, nen­nen die groß­räu­mi­gen Struk­tu­ren im All und stel­len die zeit­li­che Ent­wick­lung des Uni­ver­sums dar.

Auf­bau des Uni­ver­sums, Kos­mo­lo­gie

  • Milch­stra­ße und Ga­la­xi­en

  • Ent­fer­nungs­be­stim­mung
z. B. Gaia, Cep­hei­den, Su­per­no­vae Typ 1, Rot­ver­schie­bung
  • Ent­wick­lung des Uni­ver­sums

BPE 9.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­wer­ten die Chan­cen für Le­ben im Son­nen­sys­tem und au­ßer­halb. Sie be­schrei­ben die Vor­aus­set­zun­gen und tech­ni­schen Maß­nah­men für ein Über­le­ben des Men­schen in ei­nem Raum­schiff bzw. ei­ner Raum­sta­ti­on. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len die mög­li­chen Aus­wir­kun­gen von As­te­ro­iden­ein­schlä­gen auf das ir­di­sche Le­ben und die men­sch­li­che Zi­vi­li­sa­ti­on dar und be­wer­ten die­se. Sie nen­nen Mög­lich­kei­ten der Ab­wehr von As­te­ro­iden­ein­schlä­gen.

Le­ben im Welt­raum

  • Vor­aus­set­zun­gen für Le­ben
z. B. ha­bi­ta­ble Zo­ne
  • Su­che nach Le­ben
z. B. Spek­tro­sko­pie, Raum­son­den
  • der Mensch im Welt­raum
z. B. Mi­kro­gra­vi­ta­ti­on, Nah­rung, Psy­cho­lo­gie
  • Ge­fah­ren für ir­di­sches Le­ben und die Zi­vi­li­sa­ti­on
z. B. Stein­hei­mer Be­cken und Nörd­lin­ger Ries, Aus­ster­ben der Di­no­sau­ri­er, Tschel­ja­b­ins­k-Er­eig­nis

BPE 9.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len die Ge­schich­te der Raum­fahrt und den Zu­sam­men­hang mit der Welt­po­li­tik dar. Sie be­rech­nen die kos­mi­schen Ge­schwin­dig­kei­ten und die Ge­schwin­dig­keits­än­de­run­gen durch Ra­ke­ten­an­trie­be. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler nen­nen und er­läu­tern die un­ter­schied­li­chen An­triebs­sys­te­me und ver­wen­de­te Treib­stof­fe.

Grund­la­gen der Raum­fahrt­tech­nik

  • Ge­schich­te der Raum­fahrt
z. B. 2. Welt­krieg, Wett­lauf der Sys­te­me
  • Gra­vi­ta­ti­ons­ge­setz
1. und 2. kos­mi­sche Ge­schwin­dig­keit
  • Ra­ke­ten­an­trieb
z. B. Zio­l­kow­ski-Ra­ke­ten­glei­chung, Mehr­stu­fen­prin­zip

BPE 9.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zur ge­sell­schaft­li­chen Re­le­vanz des in der Bil­dungs­plan­ein­heit be­han­del­ten The­mas.

Öko­lo­gie
z. B. Res­sour­cen­ver­brauch, Kli­ma­schutz
Öko­no­mie
z. B. Ar­beits­plät­ze, Be­rufs­zie­le, Kos­ten, Wett­be­werbs­fä­hig­keit
Welt­bil­der
z. B. Stel­lung des Men­schen im Uni­ver­sum, Stel­lung des Men­schen ge­gen­über an­de­ren Le­be­we­sen, To­le­ranz, Exis­tenz von Rea­li­tät

BPE 10*

Grund­la­gen der Bio­nik und Ober­flä­chen

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­ar­bei­ten die be­griff­li­chen und me­tho­di­schen Grund­la­gen der Bio­nik und er­läu­tern die Be­deu­tung von Ober­flä­chen als Kon­takt­stel­len zwi­schen Le­be­we­sen und der Um­welt. Sie be­schrei­ben ak­tu­el­le tech­ni­sche An­wen­dungs­mög­lich­kei­ten.

BPE 10.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ver­glei­chen Bio­ni­k-De­fi­ni­tio­nen und be­schrei­ben die Ge­schich­te der Bio­nik. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den bio­ni­schen Denk- und Hand­lungs­pro­zess Ot­to Li­li­ent­hals als ei­ne mög­li­che me­tho­di­sche Her­an­ge­hens­wei­se. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler über­tra­gen den bio­ni­schen Denk- und Hand­lungs­pro­zess auf klas­si­sche Bei­spie­le aus dem All­tag.

De­fi­ni­tio­nen der Bio­nik
z. B. VDI-De­fi­ni­ti­on
Ge­schich­te der Bio­nik
z. B. Leo­nar­do da Vin­ci, Ot­to Li­li­en­thal, Ge­or­ges de Mes­tral, Wer­ner Nach­ti­gall
Denk­pro­zess
bio­lo­gi­sches Vor­bild, Abs­trak­ti­on, Tech­ni­sches Ab­bild
Me­tho­den der Bio­nik
Bio­lo­gy Push (= bot­tom-up); Tech­no­lo­gy Pull (= top-down).
Bio­nik im All­tag
z. B. Sta­chel­draht, Klett­ver­schluss, Stahl­be­ton

BPE 10.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­grün­den den Lo­tus­ef­fekt bei Pflan­zen mit dem Auf­bau der Pflan­zen auf der Mi­kro- und Na­no-E­be­ne. Sie über­tra­gen die pflanz­li­chen Ei­gen­schaf­ten auf tech­ni­sche An­wen­dungs­bei­spie­le.

Lo­tus­ef­fekt
z. B. Pflan­zen­blät­ter von Kohl, Tul­pe, Ka­pu­zi­ner­kres­se
Be­net­zung, Selbst­rei­ni­gung
z. B. Wand­far­ben, schmutz­ab­wei­sen­de Tex­ti­li­en, Be­schich­tun­gen

BPE 10.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den Un­ter­schied zwi­schen Haf­ten und Kle­ben.

Haf­ten und Kle­ben

  • Haft­struk­tu­ren
z. B. Ge­ck­o-Fuß
  • Van-der-Waal­s-Kräf­te

  • Kle­ben mit Kleb­stoff
z. B. Se­epo­cken, Mies­mu­schel

BPE 10.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Was­ser­ge­win­nung und Far­b­ent­ste­hung an Ober­flä­chen.

Was­ser­ge­win­nung
z. B. Ne­bel­trin­ker­kä­fer
Far­be durch Ober­flä­chen­struk­tu­ren
z. B. Mor­phofal­ter

BPE 10.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zu mög­li­chen Fol­gen bio­ni­scher For­schung und de­ren An­wen­dun­gen.

Chan­cen
z. B. nach­hal­ti­ge­re Tech­nik
Ri­si­ken
z. B. Ver­lust von Ar­beits­plät­zen

BPE 11*

Be­we­gungs­bio­nik und En­er­gie­bio­nik

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­ar­bei­ten die Grund­la­gen von Be­we­gun­gen in der Luft und von Be­we­gun­gen im Was­ser. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren bio­ni­sche Kon­zep­te zum Um­gang mit En­er­gie.

BPE 11.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler un­ter­su­chen, wie flie­gen­de Le­be­we­sen Auf­trieb und Vor­trieb er­zeu­gen und stö­ren­de Luft­wir­bel re­du­zie­ren.

Flie­gen

  • Auf­triebs­kräf­te (Ber­noul­li-Ef­fekt)

  • ae­ro­dy­na­mi­sche Ei­gen­schaf­ten
z. B. Vo­gel­flü­gel, Flug­zeug­flü­gel
Rand­wir­bel
Winglets
Strö­mungs­ab­riss
Rückstrom­brem­se

BPE 11.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren die na­tür­li­chen Vor­bil­der von strö­mungs­güns­ti­gen Kör­pern un­ter Was­ser.

Schwim­men

Strö­mungs­güns­ti­ge Kör­per
z. B. Del­fin­na­se und Schiffs­bug
z. B. Pin­gu­in und Schiffs- oder Flug­zeug­rumpf
z. B. Kof­fer­fisch und „Bio­nic-Car“

BPE 11.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren den Fin-Ray-Ef­fekt; sie stel­len An­wen­dungs­mög­lich­kei­ten dar und be­ur­tei­len sein krea­ti­ves Po­ten­zi­al.

Fin-Ray-Ef­fekt
z. B. Fisch­flos­se und ad­ap­ti­ve Rü­cken­leh­ne, ad­ap­ti­ve Grei­fer, Fisch-Ro­bo­ter, Qual­len-Ro­bo­ter

BPE 11.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern bio­ni­sche Kon­zep­te zum En­er­gie­ein­satz.

En­er­gie­nut­zung beim Eis­bä­ren
z. B. Fell- und Haut­be­schaf­fen­heit und trans­pa­ren­te Wär­me­däm­mung
Na­tür­li­che Kli­ma­ti­sie­rung
z. B. Ter­mi­ten­bau und So­lar­ka­min

BPE 11.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler un­ter­schei­den klas­si­sche So­lar­zel­len und Bio-So­lar­zel­len.

Fo­to­syn­the­se

  • Bio-So­lar­zel­le
z. B. Farb­stoff­zel­le nach Grät­zel

BPE 11.6

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zu mög­li­chen Fol­gen bio­ni­scher For­schung und de­ren An­wen­dun­gen.

Chan­cen
z. B. nach­hal­ti­ge­re Tech­nik
Ri­si­ken
z. B. Ver­lust von Ar­beits­plät­zen

BPE 12*

Me­di­zin und Tech­nik

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ver­bin­den auf na­tür­li­che Wei­se ele­men­ta­re Aus­sa­gen der Phy­sik, der Che­mie und der Bio­lo­gie mit Mo­del­len und Dar­stel­lungs­me­tho­den der Tech­nik. Beim Um­gang mit der Me­di­zin­tech­nik ge­win­nen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler die Er­fah­rung, dass auch Hig­h-Tech men­sch­lich sein kann. Ihr Be­wusst­sein für die Kos­ten der Me­di­zin und den Wert der ei­ge­nen Ge­sund­heit wird ge­schärft.

BPE 12.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Ent­wick­lung in der Me­di­zin­tech­nik. Sie nen­nen wich­ti­ge Mei­len­stei­ne und lei­ten sach­ge­rech­te Schlüs­se ab hin­sicht­lich der Ver­ant­wor­tung in der Me­di­zin.

Ge­schich­te der Me­di­zin­tech­nik

Ethik der Me­di­zin­tech­nik
z. B. Hip­po­kra­tes, Tier­ver­su­che
Ver­ant­wor­tung der Me­di­zin­tech­nik
z. B. MPG, Ri­si­ko­ma­nage­ment, Skan­da­le in der Me­di­zin, Kos­ten im Ge­sund­heits­we­sen

BPE 12.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler skiz­zie­ren die Ge­fah­ren für die Pa­ti­en­ten durch man­geln­de Hy­gie­ne im Kran­ken­haus. Sie be­schrei­ben die po­ten­zi­el­len In­fek­ti­ons­we­ge und be­grün­den die Ge­fah­ren, die sich durch mul­ti­re­sis­ten­te Kei­me er­ge­ben.

Auf­bau von Zel­len
Eu­ka­ry­on­ten, Pro­ka­ry­on­ten
Mul­ti­re­sis­ten­te Kei­me

Ste­ri­li­sa­ti­on von In­stru­men­ten
z. B. Dampfste­ri­li­sa­ti­on
Ober­flä­chen und Ma­te­ria­li­en
z. B. Des­in­fek­ti­on

BPE 13*

Bild­ge­ben­de Ver­fah­ren in der Me­di­zin­tech­nik

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­hal­ten Ein­bli­cke in die wich­tigs­ten bild­ge­ben­den Ver­fah­ren der Me­di­zin­tech­nik. Sie wen­den ihr Wis­sen aus an­de­ren Na­tur­wis­sen­schaf­ten an und ver­tie­fen die­ses.

BPE 13.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler un­ter­su­chen die op­ti­schen Ge­set­ze. Sie wen­den die phy­si­ka­li­schen Ge­setz­te auf den ana­to­mi­schen Auf­bau des Au­ges und auf op­ti­sche In­stru­men­te der Me­di­zin­tech­nik an.

Lin­sen­ge­setz

Ana­to­mi­scher Auf­bau des Au­ges
Lin­se, Stäb­chen, Zap­fen, Blin­der Fleck, ...
Ak­ko­mo­da­ti­on des Au­ges
Be­stim­mung der Ak­kom­mo­da­ti­on, Fehl­sich­tig­keit
Funk­ti­on der Iris
z. B. Helm­holtz Spie­gel
Op­ti­sche In­stru­men­te
z. B. Bril­le, Mi­kro­skop, En­do­skop

BPE 13.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren am Bei­spiel der Rönt­gen­strah­lung die Mög­lich­keit der Bil­der­zeu­gung. Hier­zu be­schrei­ben sie die Sys­tem­kom­po­nen­ten und de­ren prin­zi­pi­el­len Funk­ti­ons­wei­sen. Sie be­ur­tei­len die Chan­cen und Ri­si­ken der Tech­nik in der Me­di­zin.

Ent­ste­hung von Rönt­gen­strah­lung
Cha­rak­te­ris­ti­sche Strah­lung, Brems­strah­lung
Auf­bau der Rönt­gen­röh­re
Auf­bau Dre­han­ode, tech­ni­sche Pro­blem­stel­lun­gen (Tem­pe­ra­tur, Va­ku­um)
Bil­der­zeu­gung
Schwä­chung von Strah­lung, ana­lo­ge/di­gi­ta­le Bil­der­zeu­gung
Streu­strah­lung
Ent­ste­hung, Ein­fluss auf Kon­trast, Streu­stah­len­ras­ter
Wir­kung io­ni­sie­ren­der Strah­lung auf bio­lo­gi­sche Zel­len
Strah­len­krank­heit, Krebs­ri­si­ko, na­tür­li­che Strah­len­be­las­tung
Strah­len­schutz
4-A-Re­gel (Ab­stand, Auf­ent­halt, Ab­schir­mung, Ak­ti­vi­tät)

BPE 13.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ver­glei­chen wei­te­re Mög­lich­kei­ten der mo­der­nen dia­gnos­ti­schen Bil­der­zeu­gung. Sie be­ur­tei­len die Chan­cen und Ri­si­ken der ver­schie­de­nen Tech­ni­ken in der Me­di­zin.

CT
Auf­bau, Ent­ste­hung von Schnitt­bil­dern, Strah­len­be­las­tung
MRT
Ein­satz­mög­lich­kei­ten, Funk­ti­ons­prin­zip
Ul­tra­schal­l-Tech­nik
2D/3D, Dopp­ler­so­no­gra­phie
PE­T/Sz­in­ti­gra­phie

BPE 13.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Grund­la­gen der Bild­be­ar­bei­tung.

Be­schrei­bung ei­nes Bil­des
De­fi­ni­ti­on Bild in der EDV, Grau­wer­te, His­to­gramm, Auf­bau und Spei­che­rung ei­nes Farb­bil­des
Qua­li­täts­merk­ma­le ei­nes Bil­des
Kon­trast, Schär­fe, Auf­lö­sung
Grund­la­gen der Bild­be­ar­bei­tung
Fil­ter, In­ver­tie­ren, Di­gi­ta­le Sub­trak­ti­ons­an­gio­gra­phie

BPE 14*

Event- und Ver­an­stal­tungs­tech­nik

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler pla­nen Ver­an­stal­tun­gen (z. B. Thea­ter­auf­füh­rung, Kon­zert, Mes­se, Schul­fei­er, In­for­ma­ti­ons­tag). Sie füh­ren ei­ne Ver­an­stal­tung im schu­li­schen oder au­ßer­schu­li­schen Be­reich ei­gen­ver­ant­wort­lich durch und set­zen da­bei ge­eig­ne­te Ver­an­stal­tungs­tech­nik ein.

BPE 14.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler nen­nen die Grund­la­gen des Event­ma­nage­ments. Sie be­schrei­ben das Vor­ge­hen bei der Durch­füh­rung von Ver­an­stal­tun­gen.

Event­ma­nage­ment

  • Ziel­de­fi­ni­ti­on

  • Pro­jekt­pla­nung
z. B. Zeit- und Pro­zess­pla­nung
  • Pro­jekt­con­trol­ling und ‑steue­run­gen
z. B. Zu­stän­dig­kei­ten, Kom­mu­ni­ka­ti­ons­struk­tur
  • Bud­get, Teil­bud­get
z. B. Re­cher­che, Kal­ku­la­ti­on, Fi­nan­zie­rung, Pla­nung, Steue­rung
  • Do­ku­men­ta­ti­on
z. B. Auf­ga­ben­ver­tei­lung, Fi­nanz­plan, Or­ga­ni­sa­ti­on

BPE 14.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler nen­nen die Ele­men­te und Auf­ga­ben der Ver­an­stal­tungs­tech­nik. Bei der Pla­nung er­mit­teln sie die not­wen­di­ge Ver­an­stal­tungs­tech­nik.

Ver­an­stal­tungs­tech­nik

  • Licht­tech­nik

  • Ton­tech­nik

  • Bild­über­tra­gung

  • Me­di­en­ein­satz

All­ge­mei­ne Rah­men­be­din­gun­gen
z. B. Ver­an­stal­tungs­art, Ver­an­stal­tungs­ort, Ver­an­stal­tungs­dau­er, Bud­get, Aus­stat­tung
Or­ga­ni­sa­to­ri­sche Rah­men­be­din­gun­gen

  • Per­so­nal
z. B. Auf- und Ab­bau, Büh­nen­an­wei­sung
  • tech­ni­sche Aus­stat­tung
z. B. Ton‑, Licht‑, Vi­deo- und Büh­nen­tech­nik
  • recht­li­che Grund­la­gen
z. B. Ver­samm­lungs­stät­ten­ver­ord­nung, GE­MA
  • si­cher­heits­tech­ni­sche Grund­la­gen
z. B. Ver­si­che­run­gen, Flucht­we­ge, Brand­schutz

Jahr­gangs­stu­fe 1

Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP)

20

Ver­tie­fung

In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen

Pro­jekt­un­ter­richt

z. B.
Übun­gen
An­wen­dun­gen
Wie­der­ho­lun­gen
z. B.
Selbst­or­ga­ni­sier­tes Ler­nen
Lern­ver­ein­ba­run­gen
Bin­nen­dif­fe­ren­zie­rung
z. B.
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler füh­ren auf Grund­la­ge der aus­ge­wähl­ten Bil­dungs­plan­ein­hei­ten Pro­jek­te durch und üben und ver­tie­fen da­bei de­ren In­hal­te.
Die The­men­aus­wahl des Pro­jekt­un­ter­richts hat aus den nach­fol­gen­den Bil­dungs­plan­ein­hei­ten un­ter Be­ach­tung Fä­cher ver­bin­den­der As­pek­te zu er­fol­gen.

BPE 15*

Elek­tro­ni­sches Klein­ge­rät

50

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len durch die ei­gen­stän­di­ge und prak­ti­sche Tä­tig­keit an ei­nem kon­kre­ten elek­tro­ni­schen Ge­gen­stand den Be­zug zwi­schen Theo­rie und Pra­xis her. Sie durch­lau­fen al­le prin­zi­pi­el­len Ver­fah­rens­schrit­te vom Ent­wurf über die Fer­ti­gung bis zur Mon­ta­ge ei­nes elek­tro­ni­schen Klein­ge­räts und do­ku­men­tie­ren die­se. Sie be­rück­sich­ti­gen si­cher­heits­tech­ni­sche und öko­lo­gi­sche As­pek­te.

BPE 15.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ent­wer­fen in Ab­hän­gig­keit von der ge­wünsch­ten Funk­ti­on des Klein­ge­rä­tes ei­nen elek­tri­schen Schalt­plan und di­men­sio­nie­ren die not­wen­di­gen Bau­tei­le. Sie ent­wi­ckeln mit­hil­fe ei­ner Lei­ter­plat­ten-CA­D-Soft­ware ei­ne norm­ge­rech­te Schal­tung und ein Pla­ti­nen-Lay­out.

Schalt­plan und Pla­ti­nen-Lay­out

  • Schal­tungs­ent­wurf und Di­men­sio­nie­rung

  • Be­dien­ober­flä­che

  • Bau­teil­bi­blio­the­ken

  • Ver­drah­tung der Bau­tei­le

  • Stück­lis­te

  • Lay­out

  • Ger­ber­da­tei

BPE 15.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler nen­nen un­ter­schied­li­che Lei­ter­plat­ten­ar­ten und be­schrei­ben ver­schie­de­ne Fer­ti­gungs­ver­fah­ren. Sie füh­ren Löt­ar­bei­ten durch und ver­glei­chen da­bei ver­schie­de­ne Löt­tech­ni­ken. Sie über­prü­fen die Funk­ti­ons­fä­hig­keit der Lei­ter­plat­te mess­tech­nisch. Sie be­schrei­ben um­welt­tech­ni­sche und ge­sund­heit­li­che As­pek­te.

Lei­ter­plat­ten

  • Lei­ter­plat­ten­ar­ten

  • Fer­ti­gungs­ver­fah­ren
z. B. Ät­zen, Frä­sen
  • Be­stü­cken
z. B. SMD, be­drah­tet
  • Lö­ten

  • Tes­ten

Um­welt­tech­ni­sche und ge­sund­heit­li­che As­pek­te

  • Her­stel­lungs­pro­zess

  • Be­stü­ckung

BPE 15.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kon­stru­ie­ren ein Ge­häu­se und füh­ren die Mon­ta­ge un­ter Ein­hal­tung der Si­cher­heits­vor­schrif­ten durch.

Mon­ta­ge

  • Ge­häu­se
  • Elek­tro­me­cha­nik
  • Ver­drah­tung

Si­cher­heits­vor­schrif­ten

  • Ar­beits­schutz

  • VDE-Ge­rä­te­prü­fung

BPE 15.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler do­ku­men­tie­ren ih­re Ar­beit.

Do­ku­men­ta­ti­on

BPE 16*

Ener­gie­ver­sorgung und -nut­zung im Zei­chen der En­er­gie­wen­de

50

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren ver­tieft min­des­tens ein aus­ge­wähl­tes Sys­tem der Ener­gie­ver­sorgung oder ‑nut­zung. Ne­ben den na­tur­wis­sen­schaft­li­chen und tech­ni­schen Grund­la­gen, die zum Ver­ständ­nis des Sys­tems not­wen­dig sind, un­ter­su­chen sie die Funk­ti­ons­wei­se, die tech­ni­sche Be­deu­tung und die Wech­sel­wir­kun­gen des Sys­tems mit der Um­ge­bung und der Um­welt. Sie er­ar­bei­ten sich bei­spiel­haft ei­nen ver­tief­ten Ein­blick in das Span­nungs­feld der öko­no­mi­schen, öko­lo­gi­schen und so­zia­len As­pek­te, die der Ein­satz des Sys­tems in der Um­welt mit sich bringt. Die Be­deu­tung für die En­er­gie­wen­de und für ei­ne nach­hal­tig aus­ge­rich­te­te Ge­sell­schaft wird ein­ge­hend be­trach­tet.

BPE 16.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben min­des­tens ein aus­ge­wähl­tes Sys­tem der Ener­gie­ver­sorgung oder -nut­zung.

Sys­tem der Ener­gie­ver­sorgung oder ‑nut­zung, z. B.
z. B. An­la­gen­sche­ma und Funk­ti­ons­wei­se
  • Solar­tech­nik
z. B. Pho­to­vol­ta­ik (In­sel- u. Netz­sys­tem), Solar­ther­mie, so­lar­ther­mi­sche Kraft­wer­ke
  • Wind- und Was­ser­kraft
z. B. Ho­ri­zon­tal‑/Ver­ti­k­al­läu­fer, Lauf­was­ser‑/Pump­spei­cher­kraft­werk
  • syn­the­ti­sche Kraft­stof­fe
z. B. Was­ser­stoff­tech­nik, Power-to-X, Bio to Li­quid
  • Woh­nen und Ener­gie
z. B. En­er­gie­be­reit­stel­lung und ‑be­darf, En­er­gie­aus­weis, En­er­giela­bel
  • Mo­bi­li­tät und Um­welt
z. B. Mo­bi­li­täts­kon­zep­te, In­di­vi­du­al- und Gü­ter­ver­kehr, Car­sha­ring, Mit­fahr­zen­tra­le
  • En­er­gie­wirt­schaft
z. B. En­er­gie­res­sour­cen, En­er­gie­be­darf, En­er­gie­trans­port und ‑spei­che­rung, Ent­wick­lung der Ener­gie­ver­sorgung
  • Elek­tro­mo­bi­li­tät
z. B. Brenn­stoff­zel­le, Hy­brid, bat­te­rie­elek­tri­sche An­trie­be; un­ter­schied­li­che Fahr­zeug­ty­pen

BPE 16.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben und un­ter­su­chen die tech­ni­schen Grund­la­gen und Funk­ti­ons­wei­sen des aus­ge­wähl­ten Sys­tems.

Na­tur­wis­sen­schaft­li­che Grund­la­gen
z. B. ein­fa­che Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen, En­er­gie­for­men
Tech­ni­sche Funk­ti­ons­wei­se
z. B. Block­schalt­bild, Sche­ma
Tech­ni­scher Stel­len­wert
z. B. Zu­kunfts­po­ten­zi­al, In­no­va­tio­nen
En­er­gie­strö­me
z. B. En­er­gie­fluss­dia­gramm, en­er­ge­ti­sches Block­schalt­bild
Stoff­strö­me
z. B. sche­ma­ti­sche Dar­stel­lung

BPE 16.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler füh­ren ein­fa­che Be­rech­nun­gen am aus­ge­wähl­ten Sys­tem durch.

Ge­samt­wir­kungs­grad
z. B. Wir­kungs­grad­ket­te
Stof­f‑/En­er­gie­strö­me
z. B. Men­ge­nermitt­lung
Wirt­schaft­lich­keit
z. B. Er­trags­be­rech­nung, Amor­ti­sa­ti­on

BPE 16.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler schät­zen die Wech­sel­wir­kun­gen des aus­ge­wähl­ten Sys­tems mit der Um­ge­bung und der Um­welt ab. Sie be­schrei­ben die Nach­hal­tig­keit und un­ter­su­chen öko­lo­gi­sche, öko­no­mi­sche und so­zia­le As­pek­te.

Nach­hal­tig­keit

  • öko­lo­gisch
z. B. Öko­bi­lanz, Le­bens­zy­klus­ana­ly­se, CO2-Bi­lanz, Pri­mär­ener­gie­be­darf
  • öko­no­misch
z. B. För­der­pro­gram­me
  • so­zi­al
z. B. Exis­tenz­si­che­rung, Ar­muts­be­kämp­fung

BPE 16.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len die ge­sell­schaft­li­che Ak­zep­tanz des aus­ge­wähl­ten Sys­tems dar und un­ter­su­chen die Be­deu­tung für die En­er­gie­wen­de.

In­di­ka­to­ren ge­sell­schaft­li­cher Ak­zep­tanz

  • po­li­tisch
z. B. Bür­ger­initia­ti­ve
  • ge­sell­schaft­lich
z. B. Bür­ger­be­tei­li­gung
  • tech­nisch
z. B. Kom­ple­xi­tät
En­er­gie­wen­de
Be­griffs­klä­rung

BPE 17*

In­ter­net der Din­ge, In­dus­trie 4.0, Ro­bo­tik

50

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ver­knüp­fen me­cha­ni­sche, elek­tro­ni­sche und da­ten­ver­ar­bei­ten­de Kom­po­nen­ten zur Funk­tio­na­li­tät ei­nes tech­ni­schen Sys­tems. Sie nut­zen ak­tu­el­le Soft- und Hard­ware zur Ver­net­zung der am tech­ni­schen Sys­tem be­tei­lig­ten Ak­teu­re. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ent­wi­ckeln Steue­run­gen mit­hil­fe von Ent­wurfs- und Si­mu­la­ti­ons­soft­ware und tes­ten de­ren Funk­tio­na­li­tät. Sie ken­nen die Chan­cen und Ri­si­ken der tech­no­lo­gi­schen Ent­wick­lun­gen.

BPE 17.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben min­des­tens ein aus­ge­wähl­tes ver­netz­tes Sys­tem.

Tech­ni­sche Sys­te­me

  • ver­netz­te Kom­mu­ni­ka­ti­on zwi­schen Men­schen und elek­tro­ni­schen Ge­rä­ten

  • ver­netz­te, di­gi­ta­li­sier­te in­dus­tri­el­le Pro­duk­ti­on

  • Ro­bo­ter­tech­nik

BPE 17.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler un­ter­su­chen die Hard­ware und die Funk­ti­on des ge­wähl­ten tech­ni­schen Sys­tems.

Ein- und Aus­ga­be

  • Sen­so­ren und Ak­to­ren

  • Da­ten­er­fas­sung

  • Da­ten­aus­ga­be

Schnitt­stel­len

Da­ten­über­tra­gung

BPE 17.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Struk­tur­mit­tel und Prin­zi­pi­en der Pro­gram­mie­rung des je­wei­li­gen Sys­tems und wen­den die­se an. Sie ent­wi­ckeln ei­ge­ne Pro­gram­me un­ter Ver­wen­dung von Soft­ware­bi­blio­the­ken und über­prü­fen die vor­ge­se­he­ne Funk­ti­on un­ter ver­schie­de­nen Be­triebs­zu­stän­den.

Gra­fi­sche Dar­stel­lung des Pro­gramms
z. B. Pro­gramm­ab­lauf­plan, Struk­to­gramm
Sys­tem­ei­ge­ne Pro­gram­mier­spra­che

Test, De­bug­ging und Feh­ler­su­che

Hard­ware­zu­griff

Soft­ware­bi­blio­the­ken

BPE 17.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler nen­nen die Si­cher­heits­be­stim­mun­gen und lei­ten dar­aus ge­eig­ne­te Maß­nah­men ab.

Elek­tri­sche und me­cha­ni­sche Si­cher­heit
z. B. VDE-Vor­schrift

BPE 17.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die ge­sell­schaft­li­che Re­le­vanz, Ak­zep­tanz und Aus­wir­kun­gen und schät­zen die Wech­sel­wir­kun­gen des aus­ge­wähl­ten Sys­tems mit der Um­ge­bung und der Um­welt ab.

Öko­lo­gie
z. B. Res­sour­cen­ver­brauch, Kli­ma­schutz
Öko­no­mie
z. B. Ar­beits­plät­ze, Be­rufs­zie­le, Kos­ten, Wett­be­werbs­fä­hig­keit
Da­ten­si­cher­heit

BPE 18*

Sen­so­ren und Mess­tech­nik

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen die Wir­kungs­prin­zi­pi­en ver­schie­de­ner mess­tech­ni­scher Auf­neh­mer für phy­si­ka­li­sche und che­mi­sche Grö­ßen ken­nen. Sie un­ter­su­chen de­ren Ei­gen­schaf­ten und be­ur­tei­len die Eig­nung für ge­ge­be­ne Mess­auf­ga­ben und Ein­satz­ge­bie­te. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler füh­ren ei­ne ver­ein­fach­te Re­gres­si­ons­ana­ly­se durch. Sie be­schrei­ben die Ab­hän­gig­keit der Mess­sys­tem­aus­gangs­grö­ße von der Mess­grö­ße bei kon­kre­ten tech­ni­schen Auf­ga­ben­stel­lun­gen.

BPE 18.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben ele­men­ta­re Sen­sor­tech­no­lo­gi­en und un­ter­su­chen die­se an mess­tech­ni­schen Pro­blem­stel­lun­gen.

Ak­ti­ve und pas­si­ve Sen­so­ren
cha­rak­te­ris­ti­sche Ein­satz­ge­bie­te
  • Mess­be­reich

  • Auf­lö­sung

  • To­le­ranz

  • Um­ge­bungs­be­din­gun­gen

An­wen­dun­gen von Sen­so­ren

  • Tem­pe­ra­tur­sen­sor

  • Druck­sen­sor
z. B. DMS
  • Licht­sen­sor

BPE 18.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren klas­si­sche und in­no­va­ti­ve Sen­sor­wir­kungs­wei­sen und be­wer­ten die­se im Hin­blick auf ty­pi­sche Mess­auf­ga­ben.

Wir­kungs­wei­se aus­ge­wähl­ter Sen­so­ren
Po­si­ti­ons­sen­so­ren, z. B. tak­ti­le und be­rüh­rungs­lo­se Auf­neh­mer, Wi­der­stands­ge­ber und Dif­fe­ren­zi­al­trans­for­ma­tor, in­kre­men­ta­le und ko­dier­te Ge­ber, La­ser­tri­an­gu­la­ti­on
Gas­sen­so­ren, z. B. Wär­me­leit­ver­fah­ren, Che­mo­sen­so­rik.

BPE 18.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Mess­auf­ga­be, be­stim­men die Auf­be­rei­tung der Mess­da­ten, pla­nen Mess­sys­te­me und er­mit­teln ma­the­ma­ti­sche Zu­sam­men­hän­ge der Mess­ket­te in Über­ein­stim­mung mit den tech­ni­schen An­for­de­run­gen.

Si­gnal­auf­be­rei­tung und Mess­da­ten­über­tra­gung
z. B. ana­lo­ge und di­gi­ta­le In­for­ma­ti­on, Ana­lo­g-Di­gi­tal-Wand­lung, Ver­stär­ken und Fil­tern ana­lo­ger Si­gnal­span­nun­gen
Ent­wurf ei­nes aus­ge­wähl­ten Mess­sys­tems
tech­ni­sche Do­ku­men­ta­ti­on
  • Aus­wahl des Sen­sors

  • Aus­le­gung der In­for­ma­ti­ons­über­tra­gung

  • Aus­wer­tung von Her­stel­ler­da­ten­blät­tern

  • Prin­zip der Ka­li­brie­rung durch Ver­gleich mit Re­fe­ren­z-Mess­ein­rich­tun­gen
z. B. Re­gres­si­ons­ana­ly­se durch Trend­li­nie mit Funk­ti­ons­glei­chung im Ta­bel­len­kal­ku­la­ti­ons­pro­gramm

BPE 18.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern die Aus­wir­kun­gen des tech­no­lo­gi­schen Fort­schritts in der Sen­sor- und Mess­tech­nik auf die Ge­sell­schaft.

Chan­cen und Ri­si­ken

BPE 19*

Mi­kro­sys­tem­tech­nik

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­ken­nen die Ak­tua­li­tät und Re­le­vanz der Mi­kro­sys­tem­tech­nik für den All­tag an­hand aus­ge­wähl­ter Bei­spie­le. Sie ver­ste­hen den Auf­bau von Mi­kro­sys­te­men und Mi­kro­chips und die Her­aus­for­de­run­gen bei der Her­stel­lung die­ser Mi­kro­struk­tu­ren.
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler nut­zen ih­re Kennt­nis­se aus den MIN­T-Fä­chern und wen­den die­se in der Mi­kro­sys­tem­tech­nik fä­cher­über­grei­fend an. In prak­ti­schen Ver­su­chen züch­ten und un­ter­su­chen sie Kris­tal­le und er­klä­ren de­ren Ei­gen­schaf­ten.

BPE 19.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren den Be­griff „Mi­kro­sys­tem­tech­nik“ und die da­zu­ge­hö­ri­gen Mi­kro­tech­ni­ken. Sie be­schrei­ben den Auf­bau ei­nes Mi­kro­sys­tems und un­ter­su­chen all­täg­li­che Bei­spie­le und de­ren Kom­po­nen­ten. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren und er­klä­ren Mi­kro­wand­ler phy­si­ka­lisch und che­misch.

Mi­kro­sys­tem­tech­nik und Mi­kro­tech­ni­ken

Funk­ti­ons­blö­cke ei­nes Mi­kro­sys­tems
z. B. Druck­köp­fe, Bild­sta­bi­li­sa­to­ren
Mi­kro­wand­ler
z. B. Pie­zo­ak­to­ren, Druck­sen­so­ren, Gas­sen­so­ren

BPE 19.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len die Her­stel­lung ei­nes Mi­kro­chips fach­sprach­lich dar. Sie be­grün­den die Nut­zung ver­schie­de­ner Ver­fah­ren und ent­wi­ckeln Lö­sun­gen für die Struk­tur­grö­ße be­tref­fen­de Pro­ble­me. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­grün­den den Auf­bau ei­nes Rein­raums, des­sen Be­deu­tung für die Mi­kro­tech­nik und ver­glei­chen Rein­raum­klas­sen.

Li­tho­gra­fi­sche Ver­fah­ren, Ät­zen
z. B. LI­GA, Plas­ma­ät­zen, Mas­ken­her­stel­lung
Be­schrän­kung der Struk­tur­grö­ßen

  • Moo­re'sches Ge­setz

  • Frau­en­ho­fer-Beu­gung und Fou­rier­op­tik

  • DUV, EUV, Rönt­gen­li­tho­gra­fie
Auf­bau ei­nes Teil­chen­be­schleu­ni­gers, z. B. CERN, DESY, BESSY
Rein­raum­tech­nik und Rein­raum­klas­sen

BPE 19.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Her­stel­lung von Si­li­zi­um-Ein­kris­tal­len und die Fer­ti­gung von Wa­fern. Bei der Züch­tung von Kris­tal­len un­ter­su­chen sie de­ren Ei­gen­schaf­ten. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­grün­den die Ei­gen­schaf­ten von Kris­tal­len an­hand ih­rer Struk­tur.

Her­stel­lung und Rei­ni­gung von Si­li­zi­um

Kris­tall­zucht aus der Schmel­ze
z. B. Ru­bi­ne im Ver­neuil-Ver­fah­ren
La­bor: Kris­tall­zucht aus ei­nem Lö­sungs­mit­tel
z. B. Alaun, Ka­li­um­na­tri­um­tar­trat
Git­ter und Kris­tall­struk­tur

Ei­gen­schaf­ten von Kris­tal­len
z. B. Ätz­fi­gu­ren, Pie­zo­elek­tri­zi­tät, Dop­pel­bre­chung

BPE 19.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zu ge­sell­schaft­li­chen Fra­gen der Mi­kro­sys­tem­tech­nik.

Mi­kro­sys­te­me und Um­welt

Mi­kro­sys­tem­tech­nik im Blick der For­schung

Be­ruf­li­che Per­spek­ti­ven

BPE 20*

Na­no­tech­no­lo­gie

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­le­ben die Na­no­tech­no­lo­gie als mo­der­nes For­schungs­ge­biet, das noch am An­fang sei­ner Ent­wick­lung steht und vie­le Fach­be­rei­che ver­bin­det. Sie er­ken­nen die be­son­de­ren Merk­ma­le von Struk­tu­ren im Na­no­be­reich und ver­ste­hen da­durch das Ver­hal­ten aus­ge­wähl­ter Na­no­ma­te­ria­li­en im ma­kro­sko­pi­schen Be­reich. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ken­nen Mög­lich­kei­ten, Ober­flä­chen auf ato­ma­rer Ebe­ne sicht­bar zu ma­chen und kön­nen die­se Ver­fah­ren nut­zen und aus­wer­ten.

BPE 20.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ver­glei­chen Na­no­struk­tu­ren mit ma­kro­sko­pi­schen Struk­tu­ren und lei­ten dar­aus die be­son­de­ren Ei­gen­schaf­ten von Par­ti­keln im Na­no­maß­stab ab. Sie be­schrei­ben die his­to­ri­sche Ent­wick­lung von den ers­ten Ide­en bis zum heu­ti­gen Ver­ständ­nis. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zur Prä­senz der Na­no­tech­no­lo­gie im ge­sell­schaft­li­chen Dis­kurs.

Be­son­der­hei­ten der Ma­te­rie im Na­no­maß­stab

  • Ober­flä­chen-Vo­lu­men­ver­hält­nis

  • Ober­flä­chen- und Grenz­flä­chen­ef­fek­te

  • quan­ten­me­cha­ni­sche Ef­fek­te

Na­no­tech­no­lo­gie im his­to­ri­schen Kon­text
z. B. Ri­chard Feyn­man: „The­re's ple­nty of room at the bot­tom“
Na­no­tech­no­lo­gie in der öf­fent­li­chen Wahr­neh­mung

  • Prä­kon­zep­te
z. B. Na­no­tech­no­lo­gie in den Me­di­en
  • rea­le Chan­cen und Ge­fah­ren

  • Um­welt­schutz

BPE 20.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben ver­schie­de­ne Na­no­ma­te­ria­li­en und er­klä­ren de­ren Ei­gen­schaf­ten.

Na­no­ma­te­ria­li­en im All­tag
z. B. Lo­tus­ef­fekt, Ober­flä­chen­ver­än­de­rung, Na­no­clays, Ru­bin­glas
Koh­len­stoff­na­no­struk­tu­ren

Ma­gne­tis­mus im Na­no­maß­stab
z. B. Her­stel­lung ei­nes Fer­rof­luids
Op­tisch ak­ti­ve Na­no­ma­te­ria­li­en
z. B. Me­ta­ma­te­ria­li­en, pho­to­ni­sche Kris­tal­le, Mor­pho-Flü­gel

BPE 20.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren den Auf­bau und die Funk­ti­ons­wei­se zwei­er aus­ge­wähl­ter Ras­ter­son­den­mi­kro­sko­pe und ver­glei­chen de­ren Ein­satz­mög­lich­kei­ten. Sie do­ku­men­tie­ren die Ober­flä­chen­ab­tas­tung mit ei­nem Ras­ter­son­den­mi­kro­skop theo­re­tisch und wer­ten das Mess­ergeb­nis mit­tels ge­eig­ne­ter Com­pu­ter­pro­gram­me aus.

Auf­bau und Funk­ti­on ei­nes Ras­ter­son­den­mi­kro­skops
z. B. Ras­ter­tun­nel­mi­kro­skop, Ras­ter­kraft­mi­kro­skop
Aus­wer­tung der Da­ten
z. B. Fou­rier­trans­for­ma­ti­on, z. B. Gwyddi­on
Feh­ler­be­trach­tung

BPE 21*

As­tro­no­mi­sche Ge­rä­te

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen die kos­mi­schen Strah­lungs­ar­ten und die Funk­ti­ons­wei­se von Te­le­sko­pen al­ler Art ken­nen. Sie füh­ren mit ge­eig­ne­ten Ge­rä­ten und Soft­ware as­tro­no­mi­sche Be­ob­ach­tun­gen und Ex­pe­ri­men­te durch und wer­ten die­se aus.

BPE 21.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Strah­lung ei­nes schwar­zen Kör­pers. Sie er­klä­ren den Un­ter­schied zwi­schen ther­mi­scher und nicht­ther­mi­scher Strah­lung. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern die Ent­ste­hung von Emis­si­ons- und Ab­sorp­ti­ons­li­ni­en und be­rech­nen sie für das Was­ser­stoff­atom. Sie er­klä­ren, wes­halb auf der Er­de nicht al­le Wel­len­län­gen der kos­mi­schen Strah­lung be­ob­acht­bar sind.

Strah­lung und Ma­te­rie

  • elek­tro­ma­gne­ti­sche Strah­lung

  • Strah­lungs­theo­rie
z. B. Planck­sches Strah­lungs­ge­setz, Ste­fan-Boltz­man­n-Ge­setz, Wien­sches Ver­schie­bungs­ge­setz
  • Wech­sel­wir­kung von Strah­lung mit Ma­te­rie

BPE 21.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die wich­tigs­ten Bau­for­men von op­ti­schen Te­le­sko­pen und Mon­tie­run­gen. Sie be­rech­nen wich­ti­ge Kenn­grö­ßen von Te­le­sko­pen und er­klä­ren auf­tre­ten­de Ab­bil­dungs­feh­ler. Sie nen­nen ty­pi­sche An­for­de­run­gen für den Bau und den Be­trieb von Groß­te­le­sko­pen und er­klä­ren die Funk­ti­ons­wei­se von ak­ti­ven und ad­ap­ti­ven Op­ti­ken. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler nen­nen die Ge­fah­ren bei der Son­nen­be­ob­ach­tung und stel­len ge­eig­ne­te Si­cher­heits­maß­nah­men dar. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern die Me­tho­den der Spek­tro­sko­pie.

Op­ti­sche Te­le­sko­pe

  • Ma­te­ri­al­fra­gen, Her­stel­lung der Op­ti­ken

  • Stand­or­te von Groß­te­le­sko­pen

  • Son­nen­te­le­skop
z. B. Weiß­licht, H-al­pha, Spek­tro­sko­pie

BPE 21.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler nen­nen die wich­tigs­ten kos­mi­schen Ra­di­o­quel­len und be­schrei­ben die Pro­zes­se zur Aus­sen­dung und zum Emp­fang von Ra­dio­wel­len. Sie nen­nen die Stand­or­te der wich­tigs­ten Ra­dio­te­le­sko­pe und stel­len die Un­ter­schie­de zwi­schen frei be­weg­li­chen und un­be­weg­li­chen An­ten­nen dar.

Ra­dio­as­tro­no­mie

  • kos­mi­sche Ra­di­o­quel­len

  • Ra­dio­te­le­sko­pe
Be­ob­ach­tun­gen an ei­nem schul­ei­ge­nen Ra­dio­te­le­skop (wenn vor­han­den), z. B. Ra­dio­strah­lung von Son­ne, Mond, Ju­pi­ter, Milch­stra­ßen­zen­trum
  • In­ter­fe­ro­me­trie

BPE 21.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler nen­nen Grün­de für den Ein­satz von welt­raum­ge­stütz­ten Te­le­sko­pen und stel­len die spe­zi­fi­schen Her­aus­for­de­run­gen beim Ein­satz die­ser Ge­rä­te dar. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern die Ein­satz­ge­bie­te von Erder­kun­dungs­sa­tel­li­ten und ih­re Be­deu­tung für Öko­no­mie und Öko­lo­gie.

Welt­raum­ge­stütz­te Te­le­sko­pe und Erd­be­ob­ach­tungs­satelit­ten

  • op­ti­sche Te­le­sko­pe
z. B. Hub­b­le Space Te­le­scope
  • In­fra­ro­t-Te­le­sko­pe
Z. B. Ja­mes Webb Space Te­le­scope
  • Rönt­gen- und Gam­ma­strah­lungs-Te­le­sko­pe
z. B. Chan­dra
  • As­tro­me­trie-Sa­tel­li­ten
z. B. Gaia
  • Erder­kun­dungs­sa­tel­li­ten
z. B. Sen­ti­nel, Tan­dem-X

BPE 21.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len die Pro­zes­se zur Aus­sen­dung und Aus­brei­tung von Gra­vi­ta­ti­ons­wel­len in ih­ren Grund­zü­gen dar und er­klä­ren die Funk­ti­ons­wei­se von Gra­vi­ta­ti­ons­wellen­de­tek­to­ren. Sie stel­len die Pro­zes­se zur Neu­tro­nen­ent­ste­hung dar und nen­nen bei­spiel­haft An­la­gen zum Nach­weis von kos­mi­schen Neu­tri­nos.

Gra­vi­ta­ti­ons­wel­len- und Neu­tri­no­as­tro­no­mie

  • all­ge­mei­ne Re­la­ti­vi­täts­theo­rie

  • Quel­len von Gra­vi­ta­ti­ons­wel­len
z. B. ver­schmel­zen­de Schwar­ze Lö­cher
  • De­tek­to­ren für Gra­vi­ta­ti­ons­wel­len
z. B. LIGO, GEO600, Vir­go, LISA
  • De­tek­to­ren für Neu­tri­nos
z. B. Su­per-Ka­mio­kan­de

BPE 21.6

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zur ge­sell­schaft­li­chen Re­le­vanz des in die­ser Bil­dungs­plan­ein­heit be­han­del­ten The­mas.

Öko­lo­gie
z. B. Res­sour­cen­ver­brauch, Kli­ma­schutz
Öko­no­mie
z. B. Ar­beits­plät­ze, Be­rufs­zie­le, Kos­ten, Wett­be­werbs­fä­hig­keit
Welt­bil­der
z. B. Stel­lung des Men­schen im Uni­ver­sum, Stel­lung des Men­schen ge­gen­über an­de­ren Le­be­we­sen, To­le­ranz, Exis­tenz von Rea­li­tät

BPE 22*

Him­mels­me­cha­nik und Raum­fahrt

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen die phy­si­ka­li­schen Grund­la­gen der Bahn­kur­ven von Kör­pern im Welt­raum ken­nen. Sie er­hal­ten ei­nen Über­blick über die Ge­schich­te der Raum­fahrt vom be­gin­nen­den 20. Jahr­hun­dert bis heu­te und füh­ren bahn­me­cha­ni­sche Be­rech­nun­gen durch. Mit ge­eig­ne­ten Ge­rä­ten und Soft­ware füh­ren sie as­tro­no­mi­sche Be­ob­ach­tun­gen und Ex­pe­ri­men­te durch und wer­ten ih­re Er­geb­nis­se aus.

BPE 22.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­rech­nen phy­si­ka­li­sche Grö­ßen von Kreis­be­we­gun­gen und Kep­ler-El­lip­sen. Sie be­rech­nen die Po­si­tio­nen von Pla­ne­ten aus be­kann­ten Bahnele­men­ten.

Phy­si­ka­li­sche Grund­la­gen

  • Dreh­im­puls­er­hal­tung

  • Bahnele­men­te

  • Ephe­me­r­iden

BPE 22.2

Die Schü­ler lei­ten die Kep­ler­ge­set­ze aus dem New­ton­schen Gra­vi­ta­ti­ons­ge­setz ab und be­rech­nen Mas­sen von Him­mels­kör­pern. Sie er­klä­ren die Exis­tenz der La­gran­ge-Punk­te und de­ren Be­deu­tung für As­tro­no­mie und Raum­fahrt. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern den Ein­fluss von Bahn­stö­run­gen.

Zwei- und Drei­kör­per­pro­blem

  • Gra­vi­ta­ti­ons­ge­setz
vgl. Phy­sik
  • Po­ten­zi­al

  • Kep­ler-Ge­set­ze

  • Bahn­stö­run­gen
z. B. Ent­de­ckung von Nep­tun, Su­che nach Pla­net X, Pe­ri­hel­dre­hung
  • La­gran­ge-Punk­te
z. B. Tro­ja­ner-As­te­ro­iden

BPE 22.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len die we­sent­li­chen Ent­wick­lungs­schrit­te der Raum­fahrt dar und er­läu­tern die po­li­tisch-his­to­ri­schen Hin­ter­grün­de der Ra­ke­ten­ent­wick­lung. Sie nen­nen wich­ti­ge Son­den­mis­sio­nen der Son­nen- und Pla­ne­ten­er­kun­dung.

Ge­schich­te der Raum­fahrt

  • frü­he Ide­en und Ent­wick­lun­gen

  • ers­te Ra­ke­ten

  • Wett­lauf zum Mond

  • Raum­sta­tio­nen

  • Erder­kun­dung

BPE 22.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben wich­ti­ge Kenn­grö­ßen der Bahn­me­cha­nik von Raum­flug­kör­pern.

Bahn­me­cha­nik

  • Zio­l­kow­ski-Ra­ke­ten­glei­chung
z. B. Mehr­stu­fen­prin­zip
  • 1., 2. und 3. kos­mi­sche Ge­schwin­dig­keit

  • Sa­tel­li­ten­bah­nen
z. B. Son­nen­syn­chro­ne Or­bits,
geo­sta­tio­nä­re Bah­nen, Pro­jek­tio­nen von Sa­tel­li­ten­bah­nen

BPE 22.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zur ge­sell­schaft­li­chen Re­le­vanz des in die­ser Bil­dungs­plan­ein­heit be­han­del­ten The­mas.

Öko­lo­gie
z. B. Res­sour­cen­ver­brauch, Kli­ma­schutz
Öko­no­mie
z. B. Ar­beits­plät­ze, Be­rufs­zie­le, Kos­ten, Wett­be­werbs­fä­hig­keit
Welt­bil­der
z. B. Stel­lung des Men­schen im Uni­ver­sum, Stel­lung des Men­schen ge­gen­über an­de­ren Le­be­we­sen, To­le­ranz, Exis­tenz von Rea­li­tät

BPE 23*

Raum­fahrt­tech­nik

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ma­chen sich mit der Kom­ple­xi­tät ei­nes Raum­flugs ver­traut und ler­nen, wel­che tech­ni­schen Lö­sun­gen für er­folg­rei­che be­mann­te Raum­fahrt ge­fun­den wer­den müs­sen. Sie füh­ren mit ge­eig­ne­ten Ge­rä­ten und Soft­ware as­tro­no­mi­sche Be­ob­ach­tun­gen und Ex­pe­ri­men­te durch und wer­ten ih­re Er­geb­nis­se aus.

BPE 23.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler skiz­zie­ren die Über­gangs­bah­nen zwi­schen Or­bits. Sie be­schrei­ben die Her­aus­for­de­run­gen bei In­kli­na­ti­ons­än­de­run­gen, Ren­dez­vous- und An­dock­ma­nö­vern. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Funk­ti­ons­wei­se von Gra­vi­ty-As­sis­t-Ma­nö­vern.

Ma­nö­ver zur Bahn­än­de­rung

  • Hoh­man­n-Über­gän­ge

  • In­kli­na­ti­ons­än­de­rung

  • Ren­dez­vous- und An­dock­ma­nö­ver

  • Gra­vi­ty-As­sis­t-Ma­nö­ver

BPE 23.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Funk­ti­ons­wei­se un­ter­schied­li­cher An­triebs­sys­te­me und ana­ly­sie­ren die­se im Hin­blick auf ih­re Eig­nung für be­stimm­te Bahn­ma­nö­ver und Ein­satz­zwe­cke.

Ra­ke­ten­an­trie­be

  • che­mi­sche An­trie­be
z. B. Flüs­sig­treib­stoff oder Fest­stoff­an­trieb
  • Ma­te­ri­al­fra­gen

  • elek­tri­sche An­trie­be
z. B. Io­nen­an­trieb
  • Son­nen­se­gel

  • Steue­rung und Sta­bi­li­sie­rung

  • La­ge- und Bahn­re­ge­lung

BPE 23.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ver­glei­chen die Sys­te­me zur Ener­gie­ver­sorgung von Raum­son­den.

Ener­gie­ver­sorgung

  • So­lar­strom

  • Brenn­stoff­zel­len

  • Re­ak­tor­tech­nik

BPE 23.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern die kör­per­li­chen und psy­chi­schen Be­las­tun­gen, de­nen Raum­fah­rer aus­ge­setzt sind, und nen­nen tech­ni­sche Maß­nah­men, die das Über­le­ben von Men­schen im Welt­raum si­cher­stel­len und er­träg­li­cher ma­chen.

Der Mensch im Welt­raum

  • Le­bens­er­hal­tungs­sys­tem

  • Strah­lungs­be­las­tung

  • Fol­gen der Mi­kro­gra­vi­ta­ti­on

  • Psy­cho­lo­gie

BPE 23.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ver­glei­chen die ver­schie­de­nen Bau­for­men von exis­tie­ren­den und his­to­ri­schen Trä­ger­sys­te­men und Raum­kap­seln und be­schrei­ben zu­künf­ti­ge Pro­jek­te für Raum­trans­port­sys­te­me.

Raum­trans­port­sys­te­me

  • Bau­for­men
z. B. Sa­turn V/A­pol­lo, Vos­to­k/So­jus, Aria­ne 5, Space Shut­tle, pri­va­te Aus­rüs­ter
  • zu­künf­ti­ge Pro­jek­te
z. B. SLS/O­ri­on, pri­va­te Aus­rüs­ter

BPE 23.6

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Her­aus­for­de­run­gen beim Wie­der­ein­tritt von Raum­kap­seln in die Erd­at­mo­sphä­re und die tech­ni­schen Lö­sun­gen zur Er­hal­tung der struk­tu­rel­len In­te­gri­tät der Raum­fahr­zeu­ge und zur Le­bens­er­hal­tung.

Wie­der­ein­tritt in die Erd­at­mo­sphä­re

  • Wie­der­ein­tritts­flug­pro­fi­le

  • Strö­mungs­be­rei­che

  • Wär­me­schutz­me­tho­den

  • ge­flü­gel­te Raum­glei­ter

BPE 23.7

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zur ge­sell­schaft­li­chen Re­le­vanz.

Öko­lo­gie
z. B. Res­sour­cen­ver­brauch, Kli­ma­schutz
Öko­no­mie
z. B. Ar­beits­plät­ze, Be­rufs­zie­le, Kos­ten, Wett­be­werbs­fä­hig­keit
Welt­bil­der
z. B. Stel­lung des Men­schen im Uni­ver­sum, Stel­lung des Men­schen ge­gen­über an­de­ren Le­be­we­sen, To­le­ranz, Exis­tenz von Rea­li­tät

BPE 24*

Luft­fahrt

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen den Auf­bau, die Funk­ti­ons­wei­se der Kom­po­nen­ten und die Steue­rung ei­nes Flug­zeugs ken­nen. Sie kön­nen die Funk­ti­on von wich­ti­gen Na­vi­ga­ti­ons­ge­rä­ten er­klä­ren. Mit ge­eig­ne­ten Ge­rä­ten und Soft­ware füh­ren sie Ex­pe­ri­men­te durch und wer­ten ih­re Er­geb­nis­se aus.

BPE 24.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben und ver­glei­chen ver­schie­de­ne Strö­mungs­ar­ten und das Strö­mungs­ver­hal­ten un­ter­schied­li­cher Trag­flä­chen­for­men. Sie be­rech­nen Kräf­te, die zu Auf­trieb füh­ren und ver­glei­chen Pro­fi­le im Hin­blick auf ver­schie­de­ne Leis­tungs­pa­ra­me­ter. Sie er­klä­ren das Funk­ti­ons­prin­zip ei­nes Wind­ka­nals, be­rech­nen Wind­ge­schwin­dig­kei­ten im Wind­ka­nal und neh­men Stel­lung zu der Fra­ge, in­wie­weit Be­ob­ach­tun­gen an Mo­del­len für Flug­ge­rä­te in Ori­gi­nal­grö­ße Gül­tig­keit be­sit­zen. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern die Fol­gen von Strö­mungs­ab­riss für das Auf­triebs­ver­hal­ten von Trag­flä­chen, er­klä­ren und be­rech­nen das Maß der Gleit­zahl.

Auf­trieb und Strö­mung

  • Strö­mung an Flü­geln und Ru­dern

  • Wind­ka­nal

  • Gleit­zahl

BPE 24.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Ach­sen im Raum, um die sich ein Flug­zeug dreht, und er­läu­tern die Steue­rung des Flug­zeugs. Sie ver­glei­chen ver­schie­de­ne Flug­kon­fi­gu­ra­tio­nen. Sie ver­glei­chen schwer­kraft- und drei­achs­ge­steu­er­te Flug­ge­rä­te mit­ein­an­der. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler nen­nen ver­schie­de­ne An­triebs­ar­ten.

Steue­rung und An­trieb

  • Drei­achs­steue­rung

  • Schwer­kraft­steue­rung

  • Pro­pel­ler

BPE 24.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­wer­ten ver­schie­de­ne Werk­stof­fe für Rumpf, Trag­flä­chen und Ru­der. Sie be­schrei­ben und ver­glei­chen ty­pi­sche ma­te­ri­al­ab­hän­gi­ge Bau­tech­ni­ken.

Flug­zeug­bau

  • Ma­te­ria­li­en

  • Bau­tech­ni­ken

BPE 24.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern un­ter Zu­hil­fe­nah­me strö­mungs­ba­sier­ter Ge­setz­mä­ßig­kei­ten die Funk­ti­ons­wei­se ei­nes Stau­rohrs. Sie er­klä­ren Zweck und Funk­ti­ons­wei­se ver­schie­de­ner Na­vi­ga­ti­ons­ge­rä­te.

Flug­zeug­aus­rüs­tung

  • Stau­rohr

  • Na­vi­ga­ti­ons­hil­fen
z. B. VOR, DME, NBD, GPS, Hö­hen­mes­ser, Va­rio­me­ter, Kom­pass, Li­bel­le, künst­li­cher Ho­ri­zont

BPE 24.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zur ge­sell­schaft­li­chen Re­le­vanz des in die­ser Bil­dungs­plan­ein­heit be­han­del­ten The­mas.

Öko­lo­gie
z. B. Res­sour­cen­ver­brauch, Kli­ma­schutz
Öko­no­mie
z. B. Ar­beits­plät­ze, Be­rufs­zie­le, Kos­ten, Wett­be­werbs­fä­hig­keit
Welt­bil­der
z. B. Stel­lung des Men­schen im Uni­ver­sum, Stel­lung des Men­schen ge­gen­über an­de­ren Le­be­we­sen, To­le­ranz, Exis­tenz von Rea­li­tät

BPE 25*

Bau­bio­nik und Op­ti­mie­rungs­stra­te­gie

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren die Viel­falt und die un­ter­schied­li­che Kom­ple­xi­tät von bio­ni­schen Kon­struk­ti­ons­prin­zi­pi­en. Sie un­ter­su­chen und ver­glei­chen die Evo­lu­ti­ons­stra­te­gie und an­de­re bio­lo­gi­sche Op­ti­mie­rungs­stra­te­gi­en.

BPE 25.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren den Pneu als ele­men­ta­res Bau­prin­zip und sei­ne Evo­lu­ti­on als Grund­la­ge grö­ße­rer Le­be­we­sen.

Druck­sta­bi­li­sier­te Kon­struk­tio­nen

  • Pneu-Prin­zip
z. B. Schaum, Zel­le
  • Pneu­ma­tik­bau­wer­ke
z. B. Trag­luft­hal­le

BPE 25.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren, wie durch Mi­ni-Ma­x-Prin­zip, Selbst­or­ga­ni­sa­ti­on und Struk­tur­op­ti­mie­rung Leicht­bau­wei­se ent­steht.

Ef­fi­zi­en­ter Ma­te­ri­al­ein­satz
z. B. Dia­to­meen und Au­to­fel­gen,
z. B. Ra­dio­la­ri­en und Fun­da­men­te,
z. B. Bie­nen­wa­ben und Op­ti­mal­win­kel,
z. B. Kno­chen­a­na­to­mie und Eif­fel­turm

BPE 25.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Zu­sam­men­hän­ge zwi­schen Bau und Funk­ti­on bei bio­lo­gi­schen und tech­ni­schen Kon­struk­tio­nen.

Funk­tio­nel­le Ana­to­mie der Pflan­ze
z. B. Spross und Wur­zel und tech­ni­scher Pflan­zen­halm,
z. B. Hoch­haus­bau nach Baum­stamm­vor­bild
Sta­bi­li­tät durch Fal­tung
z. B. Fä­cher­pal­men und Dach­kon­struk­tio­nen,
z. B. Brau­nal­gen und Sand­wich­ma­te­ria­li­en im Flug­zeug­bau,
z. B. Knautsch­zo­nen in der Au­to­mo­bil­in­dus­trie

BPE 25.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben, wie un­ter be­stimm­ten Be­din­gun­gen tech­ni­sche Pro­ble­me mit der Evo­lu­ti­ons­stra­te­gie ge­löst wer­den kön­nen.

Dar­win‘sche Evo­lu­ti­ons­theo­rie
z. B. Dar­win­fin­ken
Lö­sung tech­ni­scher Pro­ble­me auf der Ba­sis von Evo­lu­ti­ons­fak­to­ren
z. B. Op­ti­mie­rung ei­nes 180-Gra­d-Rohr­krüm­mers mit­tels Evo­lu­ti­ons­stra­te­gie nach Re­chen­berg

BPE 25.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern, wie Wachs­tums­prin­zi­pi­en aus der Na­tur bei der Op­ti­mie­rung von Bau­tei­len an­ge­wen­det wer­den kön­nen.

Ge­stalt- und Struk­tur­op­ti­mie­rung von Bau­tei­len
z. B. Com­pu­ter Ai­ded Op­ti­miza­t­i­on (CAO) und Soft Kill Op­ti­on (SKO)
z. B. Ver­mei­dung von Kerbspan­nung: Baum­wachs­tum und or­tho­pä­di­sche Schrau­ben

BPE 25.6

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren, wie durch selbst­or­ga­ni­sier­te Pro­zes­se bei so­zia­len In­sek­ten ei­ne Ver­hal­tens­op­ti­mie­rung statt­fin­det.

Amei­sen
z. B. Phe­ro­mon ge­steu­er­te Op­ti­mie­rung der Trans­port­we­ge

BPE 25.7

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­ur­tei­len mög­li­che Fol­gen bio­ni­scher For­schung und de­ren An­wen­dun­gen.

Chan­cen
z. B. nach­hal­ti­ge­re Tech­nik
Ri­si­ken
z. B. Ver­lust von Ar­beits­plät­zen

BPE 26*

Kom­mu­ni­ka­ti­on und Bio­ro­bo­ter

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben ver­schie­de­ne Kom­mu­ni­ka­ti­ons­we­ge und Reiz­wahr­neh­mun­gen in der Na­tur, die sich von der men­sch­li­chen Sin­nes­wahr­neh­mung un­ter­schei­den, und de­ren tech­ni­sche An­wen­dun­gen. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Grund­la­gen der Be­we­gung von Le­be­we­sen.

BPE 26.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben Ul­tra­schall- und In­fra­schal­l-Sen­so­ren und de­ren tech­ni­sche An­wen­dung.

Ul­tra­schal­l-In­fra­schal­l-Sen­so­ren
z. B. Fle­der­mäu­se und Ab­stands­mes­s-Sys­te­me
z. B. Wa­le und Del­fi­ne und Un­ter­was­ser-Mo­dem

BPE 26.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben am Kie­fern­pracht­kä­fer den Funk­ti­ons­wech­sel ei­nes bio­lo­gi­schen Sen­sors.

Schwar­zer Kie­fern­pracht­kä­fer
vom Haar­sen­sor zum In­fra­rot­sen­sor

BPE 26.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben das Prin­zip bio­lo­gi­scher Che­mo-Sen­so­ren und de­ren tech­ni­sche An­wen­dung.

Che­mo-Sen­so­ren bei In­sek­ten
Schlüs­sel-Schlos­s-Prin­zip als Ba­sis kom­ple­xer Ana­ly­tik nach dem Vor­bild von In­sek­ten

BPE 26.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern den Zu­sam­men­hang zwi­schen In­di­vi­du­al- und Schwarm­ver­hal­ten.

Schwar­min­tel­li­genz, Schwarm­re­geln
z. B. Fisch- oder Vo­gel­schwarm

BPE 26.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren ei­nen kom­ple­xen Be­we­gungs­ab­lauf in der Na­tur und sei­ne Über­tra­gung auf ei­nen Ro­bo­ter.

Klet­tern ei­ner Rat­te
z. B. Klet­terr­o­bo­ter

BPE 26.6

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben, wie auf der Ba­sis von bio­lo­gi­schen oder tech­ni­schen Kom­po­nen­ten Be­we­gun­gen ge­steu­ert wer­den.

Bio­ky­ber­ne­tik
z. B. Knie­seh­nen­re­flex, tech­ni­sche Mus­keln und Bän­der; ad­ap­ti­ve Grei­fer für sanf­te Ro­bo­ter

BPE 26.7

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben, wie die Na­tur Hard- und Soft­ware op­ti­miert ein­setzt.

Lau­fen als kom­ple­xe Tä­tig­keit
z. B. St­ab­heu­schre­cke und Lauf­ro­bo­ter LAU­RON
z. B. zen­tra­le, de­zen­tra­le Steue­rung

BPE 26.8

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­ur­tei­len mög­li­che Fol­gen bio­ni­scher For­schung und de­ren An­wen­dun­gen.

Chan­cen und Ri­si­ken
z. B. nach­hal­ti­ge­re Tech­nik, Ver­lust tra­di­tio­nel­ler Ar­beits­plät­ze, Ent­ste­hung neu­er Ar­beits­plät­ze

BPE 27*

Ap­pa­ra­te­me­di­zin

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben Sach­ver­hal­te und Zu­sam­men­hän­ge der Ap­pa­ra­te­me­di­zin, bil­den sich ein selbststän­di­ges Ur­teil un­ter Ver­wen­dung von me­di­zi­ni­schem Fach­wis­sen und Fach­spra­che. Sie dis­ku­tie­ren die ge­sell­schaft­li­che Ak­zep­tanz der Ap­pa­ra­te­me­di­zin und be­zie­hen Stel­lung in Be­zug auf Chan­cen und Ri­si­ken.

BPE 27.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben min­des­tens ein aus­ge­wähl­tes Sys­tem der Ap­pa­ra­te­me­di­zin.

Sys­te­me der Ap­pa­ra­te­me­di­zin:

  • Bio­si­gna­le
z. B. EKG, EEG, Blut­druck
  • ex­tra­kor­po­ra­le Zir­ku­la­ti­on
z. B. HLM, Dia­ly­se
  • Chir­ur­gie­me­cha­nik
z. B. In­stru­men­te, Im­plan­ta­te
  • Elek­tro­me­di­zin
z. B. TENS, HF-Chir­ur­gie, Herz­schritt­ma­cher
  • künst­li­che Be­at­mung
z. B. Nar­ko­se­ge­rät, Be­at­mungs­ma­schi­ne, Tauch­me­di­zin
  • Nu­kle­ar­me­di­zin
z. B. Strah­len­be­las­tung, Do­sis­mes­sung
  • La­bor­dia­gnos­tik
z. B. Pho­to­me­trie, La­bo­rana­ly­se, Er­go­me­ter, Spi­ro­me­ter

BPE 27.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len die bio­lo­gi­schen und me­di­zi­ni­schen Sach­ver­hal­te des aus­ge­wähl­ten Sys­tems dar. Sie be­schrei­ben die Sach­ver­hal­te in der me­di­zi­ni­schen Fach­spra­che.

Kor­re­spon­die­ren­de Krank­heits­bil­der
z. B. Re­cher­chie­ren von me­di­zi­ni­scher Fach­li­te­ra­tur
Wir­kung des Sys­tems auf den Pa­ti­en­ten
Wech­sel­wir­kung Mensch/Tech­nik
An­wen­dung des Sys­tems
z. B. Nach­stel­len im Mo­dell, Be­fra­gung von An­wen­dern bzw. Her­stel­ler­fir­men

BPE 27.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren und be­schrei­ben die tech­nisch/na­tur­wis­sen­schaft­li­chen Grund­la­gen des aus­ge­wähl­ten Sys­tems.

Tech­ni­sche Funk­ti­ons­ana­ly­se
z. B. Werk­stof­f­ei­gen­schaf­ten, Block­schalt­bild
Na­tur­wis­sen­schaft­li­che Grund­la­gen
vgl. z. B. Phy­sik, Che­mie, Bio­lo­gie
Si­cher­heits­as­pek­te
z. B. Ab­leit­strö­me, Ge­fahr­stof­fe

BPE 27.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­ur­tei­len den ge­sell­schaft­li­chen Wert des aus­ge­wähl­ten Sys­tems. Sie be­schrei­ben die Nach­hal­tig­keit und un­ter­su­chen ethi­sche, öko­lo­gi­sche und öko­no­mi­sche As­pek­te so­weit die­se re­le­vant sind.

Nut­zen und Ri­si­ken für den Pa­ti­en­ten
z. B. blei­ben­de Le­bens­qua­li­tät, Krank­heits­ver­kür­zung, Ver­län­ge­rung der Le­bens­zeit
Ethik
z. B. Kos­ten, Or­gan­spen­de
Um­welt- und Si­cher­heits­as­pek­te
z. B. Frei­set­zung von Ge­fahr­stof­fen (Rei­ni­gungs­mit­tel, Nar­ko­se­gas), Rest­ak­ti­vi­tät bei der Nu­kle­ar­me­di­zin, Ein­weg­ar­ti­kel

BPE 28*

Ar­chi­tek­tur und Bau­tech­nik

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­ur­tei­len Ge­bäu­de hin­sicht­lich ih­rer Bau­wei­sen und Bau­stof­fe. Da­bei be­ach­ten sie Nut­zung und Raum­be­darf. Sie ana­ly­sie­ren Bau­wei­se, Bau­stof­fe und Haus­tech­nik un­ter Nach­hal­tig­keits­as­pek­ten.

BPE 28.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Grund­la­gen der Pla­nung und Ge­stal­tung von Ge­bäu­den und er­mit­teln die Ein­fluss­fak­to­ren für Ge­bäu­de­pla­nun­gen.

Grund­la­gen von Pla­nung und Ge­stal­tung

  • Ge­bäu­de­nut­zung
z. B. Wohn­ge­bäu­de, Bü­ros, Ge­schäf­te
  • Bau­wei­se
z. B. Mas­siv­bau‑, Holz­bau- und Fer­tig­bau­wei­se
  • Bau­stof­fe
z. B. Bau­stof­fe (Holz, Be­ton, Mau­er­werk), Dämm­stof­fe
  • En­er­gie­ein­spar­ver­ord­nung (EnEV)
z. B. Wär­me­er­zeu­ger, U-Wert
Pla­nung
z. B. Wohn­ge­bäu­de
  • Raum­be­darf
z. B. Wohnfunk­ti­on
  • Grund­riss
z. B. Aus­rich­tung, La­ge auf dem Grund­stück, Nut­zungs­scha­blo­ne

BPE 28.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben kon­struk­ti­ve Bau­ele­men­te. Sie er­läu­tern Auf­ga­ben der Haus­tech­nik und be­grün­den den Ein­satz ver­schie­de­ner Ober­flä­chen.

Kon­struk­ti­ve Ele­men­te
z. B. Fun­da­ment, Wand, De­cke, Dach
Haus­tech­nik
z. B. Was­ser, Lüf­tung, Hei­zung, Smart Ho­me
De­cken‑, Wand- und Bo­den­ober­flä­chen
z. B. An­stri­che, Be­lä­ge aus Holz, Kunst­stoff, Flie­sen

BPE 28.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern die Be­deu­tung ei­ner nach­hal­ti­gen Bau­wei­se.

Nach­hal­tig­keit

  • Öko­lo­gie
z. B. Pas­siv­haus, Nied­rig­ener­gie­haus
öko­lo­gi­sche Bau­stof­fe wie z. B. Mas­siv­holz, Hanf, Bam­bus
  • Öko­no­mie

  • So­zia­les

BPE 29*

3D-Druck

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben ge­ne­ra­ti­ve Fer­ti­gungs­ver­fah­ren und de­ren Vor­tei­le. Sie kon­stru­ie­ren Bau­tei­le und Bau­grup­pen un­ter Be­rück­sich­ti­gung der tech­ni­schen Vor­ga­ben des je­wei­li­gen 3D-Dru­ckers. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­rei­ten die 3D-Da­ten auf, dru­cken die­se und be­ar­bei­ten das Druck­ergeb­nis. Sie be­ur­tei­len den Ein­satz von ge­ne­ra­ti­ven Fer­ti­gungs­ver­fah­ren.

BPE 29.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben ge­ne­ra­ti­ve Fer­ti­gungs­ver­fah­ren so­wie de­ren Vor- und Nach­tei­le und Ein­satz.

Be­griffs­de­fi­ni­ti­on
z. B. Ver­gleich mit Fer­ti­gungs­ver­fah­ren nach DIN 8580
Vor- und Nach­tei­le

Ein­satz

  • Ra­pid Pro­to­typ­ing

  • Ra­pid Too­ling

  • Ra­pid Ma­nu­fac­tu­ring

BPE 29.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern ge­ne­ra­ti­ve Fer­ti­gungs­ver­fah­ren und de­ren Vor­tei­le. Sie ver­glei­chen den Ein­satz ge­ne­ra­ti­ver Fer­ti­gungs­ver­fah­ren un­ter­ein­an­der und mit dem klas­si­schen Fer­ti­gungs­ver­fah­ren.

Fu­sed De­po­si­ti­on Mo­de­ling (FDM)

Ste­reo­li­tho­gra­fie (SLA)

Mul­ti Jet Mo­de­ling (MJM)

Se­lek­ti­ves La­ser­sin­tern/La­ser­schmel­zen (SLS/SLM)

3D-Prin­ting (3DP)

La­mi­na­ted Ob­ject Ma­nu­fac­tu­ring (LOM)

BPE 29.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kon­stru­ie­ren mit ei­nem CA­D-Sys­tem Bau­tei­le und füh­ren die­se zu Bau­grup­pen zu­sam­men. Sie ex­por­tie­ren die Da­ten für den 3D-Druck.

Kon­struk­ti­on

  • Bau­tei­le

  • Bau­grup­pen

Da­ten­ma­nage­ment

  • ST­L-For­mat
z. B. Auf­lö­sung, Ein­hei­ten
  • Da­tei­aus­ga­be für 3D-Druck

BPE 29.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler füh­ren den 3D-Druck mit ei­nem ge­ne­ra­ti­ven Fer­ti­gungs­ver­fah­ren durch. Sie be­ur­tei­len die ge­fer­tig­ten Bau­tei­le, ana­ly­sie­ren auf­tre­ten­de Feh­ler und füh­ren die Feh­ler­be­sei­ti­gung durch.

Da­ten­im­port und Da­ten­prü­fung

Druck­auf­be­rei­tung
z. B. Po­si­tio­nie­rung, Stütz­struk­tu­ren, Pa­ra­me­ter
Druck
z. B. Feh­ler­quel­len
Nach­be­ar­bei­tung
z. B. Ent­fer­nung Stütz­struk­tu­ren, Aus­här­ten
Ana­ly­se des Druck­ergeb­nis­ses

BPE 29.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler lei­ten zu­künf­ti­ge Chan­cen, Aus­wir­kun­gen und Ver­än­de­run­gen durch ge­ne­ra­ti­ve Fer­ti­gungs­ver­fah­ren ab.

Pro­duk­ti­on
z. B. In­di­vi­dua­li­sie­rung von Pro­duk­ten, In­dus­trie 4.0
Wirt­schaft
z. B. Stand­ort­fra­ge, Wirt­schaft­lich­keit, Wa­ren­wirt­schaft und La­ger­hal­tung
Ge­sell­schaft
z. B. Nach­hal­tig­keit, Ob­so­le­s­zenz, Er­satz­tei­le, Ma­ker-Sze­ne, DIY (do it yours­elf)

BPE 30*

Au­dio­vi­su­el­le Me­di­en und Ani­ma­ti­on

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler pla­nen au­dio­vi­su­el­le Me­di­en oder Ani­ma­tio­nen und set­zen die­se um. Sie be­ach­ten bei der Kon­zep­ti­on und Um­set­zung die Ziel­grup­pe, die Film­spra­che, die akus­ti­schen Aus­drucks­mög­lich­kei­ten, die tech­ni­schen Vor­aus­set­zun­gen und die Ein­satz­mög­lich­kei­ten. Ab­hän­gig von den ge­plan­ten Ein­satz­ge­bie­ten kon­ver­tie­ren die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ih­re au­dio­vi­su­el­len Me­di­en oder Ani­ma­tio­nen in ge­eig­ne­te Aus­ga­be­for­ma­te.

BPE 30.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den Nut­zen und den Ein­satz von Ton­tech­nik, Vi­deo­tech­nik und Ani­ma­tio­nen.

Au­dio­tech­nik
z. B. Auf­nah­me­tech­nik
Vi­deo­tech­nik
z. B. Auf­nah­me­tech­nik
Ani­ma­ti­on
z. B. Ani­ma­ti­ons­tech­nik
Post­pro­duk­ti­on
z. B. Schnitt­tech­nik

BPE 30.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die er­for­der­li­che Hard­ware so­wie die tech­ni­schen Grund­la­gen von au­dio­vi­su­el­len Me­di­en und Ani­ma­tio­nen.

Tech­ni­sche Grund­la­gen

  • Kenn­wer­te
z. B. Auf­lö­sung, Bild­wie­der­hol­fre­quenz, Schall, Schall­quel­le
  • Da­ten­hand­ling
z. B. Da­ten­men­ge, Da­ten­kom­pres­si­on, Da­tei­for­ma­te
Auf­nah­me­tech­nik

  • Ka­me­ra­ar­ten
z. B. Cam­cor­der, Di­gi­tal­ka­me­ra, Smart­pho­ne, Sta­tiv
  • Be­leuch­tung
z. B. Re­flek­tor, Dif­fu­sor
  • Mi­kro­fon­ar­ten
z. B. Funk­mi­kro­fon, Richt­mi­kro­fon, Wind­schutz
Ani­ma­ti­on

  • Ani­ma­ti­ons­tech­ni­ken
z. B. Ein­zel­bil­d-Ani­ma­ti­on, Key­frame-Ani­ma­ti­on, Tweening, Mor­phing
  • Ani­ma­ti­ons­ar­ten
z. B. Stop-Mo­ti­on-Fil­me, 3D-Ani­ma­ti­on, 2D-Ani­ma­ti­on

BPE 30.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kon­zi­pie­ren ein au­dio­vi­su­el­les Me­di­en­pro­jekt oder ei­ne Ani­ma­ti­on. Sie ent­wi­ckeln da­für ein Sto­ry­board bzw. ei­nen Auf­nah­me­plan.

Vi­deo­auf­nah­me, Ani­ma­ti­on

  • Sto­ry­board
z. B. Ein­stel­lungs­grö­ßen und ‑län­gen, Bild­ge­stal­tung, Ton, Ka­me­ra­füh­rung
Ton­auf­nah­me

  • Auf­nah­me­plan
z. B. Mi­kro­fo­nie­rung
Dra­ma­tur­gie

BPE 30.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­stel­len die im Sto­ry­board bzw. Auf­nah­me­plan vor­ge­se­he­nen Auf­nah­men oder Ani­ma­tio­nen.

Er­stel­lung

  • Vi­deo­auf­nah­me

  • Ton­auf­nah­me

  • Ani­ma­ti­on

BPE 30.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler schnei­den ih­re Auf­nah­men mit­hil­fe ei­ner hier­für ge­eig­ne­ten Soft­ware und ex­por­tie­ren ihr Er­geb­nis in das ge­wünsch­te End­for­mat.

Post­pro­duk­ti­on

  • Vi­deo­schnitt
z. B. Ein­stel­lungs­dau­er, Über­blen­dun­gen
  • Ton­schnitt

  • Nach­ver­to­nung

  • Da­tei­aus­ga­be
z. B. Da­tei­for­ma­te

BPE 30.6

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zur ge­sell­schaft­li­chen Re­le­vanz.

Chan­cen
z. B. Ver­brei­tung von In­for­ma­tio­nen, Vi­sua­li­sie­rung kom­ple­xer In­hal­te, Lehr- und Lern­vi­de­os
Ri­si­ken
z. B. Pro­pa­gan­da
Me­di­en­recht
z. B. Ur­he­ber­recht, Nut­zungs­recht, Da­ten­schutz

BPE 31*

Vir­tu­al Rea­li­ty (VR)/Aug­men­ted Rea­li­ty (AR)

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler pla­nen VR- bzw. AR-An­wen­dun­gen und set­zen die­se um. Sie be­ach­ten bei der Kon­zep­ti­on und Um­set­zung die Ziel­grup­pe so­wie die tech­ni­schen Vor­aus­set­zun­gen und die Ein­satz­mög­lich­kei­ten. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler set­zen sich mit den Chan­cen und Ri­si­ken die­ser Tech­no­lo­gien aus­ein­an­der.

BPE 31.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len die Be­grif­fe Aug­men­ted Rea­li­ty und Vir­tu­al Rea­li­ty dar und be­schrei­ben die Un­ter­schie­de der bei­den Sys­te­me.

Aug­men­ted Rea­li­ty (AR)

Vir­tu­al Rea­li­ty (VR)

BPE 31.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die his­to­ri­sche und tech­ni­sche Ent­wick­lung von Aug­men­ted Rea­li­ty. Sie er­klä­ren die tech­ni­schen Vor­aus­set­zun­gen und Ge­ge­ben­hei­ten zur Rea­li­sie­rung von AR-An­wen­dun­gen.

Ent­wick­lung Aug­men­ted Rea­li­ty (AR)

Tech­ni­sche Vor­aus­set­zun­gen: Pro­duk­ti­on

  • 3D-Ob­jek­te

  • Mar­ker

  • Soft­ware

Vor­aus­set­zun­gen: Nut­zung

  • Hard­ware/End­ge­rä­te
z. B. mo­bi­le und sta­tio­nä­re End­ge­rä­te
  • Soft­ware/Ap­p/View­er

  • In­ter­ne­t/On­line-Ver­bin­dung

BPE 31.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die his­to­ri­sche und tech­ni­sche Ent­wick­lung von Vir­tu­al Rea­li­ty. Sie er­klä­ren die phy­sio­lo­gi­schen und tech­ni­schen Vor­aus­set­zun­gen und Ge­ge­ben­hei­ten zur Rea­li­sie­rung von VR-An­wen­dun­gen.

Ent­wick­lung Vir­tu­al Rea­li­ty (VR)

Tech­ni­sche Vor­aus­set­zun­gen: Pro­duk­ti­on

  • Ste­reo­sko­pie

  • Tracking

  • 360°-Vi­de­o­s/Fo­tos

  • 360°-Ani­ma­tio­nen

Vor­aus­set­zun­gen: Nut­zung

  • Hea­d-Moun­te­d-Dis­play (VR-Bril­len)

  • Soft­ware/Ap­p/View­er

  • wei­te­re Sin­nes­wahr­neh­mung
z. B. hö­ren, rie­chen, füh­len

BPE 31.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler pla­nen ei­ne AR- oder VR-Pro­duk­ti­on und füh­ren die­se durch.

Kon­zep­ti­on
z. B. Sto­ry­tel­ling, Dra­ma­tur­gie
Rea­li­sie­rung
z. B. Vi­deo­pro­duk­ti­on, Ani­ma­ti­on
Post­pro­duk­ti­on
z. B. Mar­ker, Vi­deo­schnitt, Ver­knüp­fung 3D und 2D

BPE 31.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zur ge­sell­schaft­li­chen Re­le­vanz.

Chan­cen
z. B. Me­di­zin, In­dus­trie, Bil­dung
Ri­si­ken
z. B. Mo­ti­on Sick­ness, psy­chi­sche Ge­fah­ren

BPE 32*

CMS – Con­tent Ma­nage­ment Sys­tem

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Ein­satz­ge­bie­te, die Funk­tio­nen, die Struk­tur und die Merk­ma­le ei­nes Con­tent Ma­nage­ment Sys­tems (CMS). Sie set­zen ein Con­tent Ma­nage­ment Sys­tem zur Er­stel­lung von In­ter­net­auf­trit­ten ein und be­rück­sich­ti­gen da­bei die Ziel­grup­pe so­wie die An­for­de­run­gen po­ten­zi­el­ler Kun­den. Sie pas­sen vor­ge­ge­be­ne Be­nut­zer­ober­flä­chen (Tem­pla­tes) an die Ziel­grup­pe an und ach­ten da­bei auf Be­nut­zer­freund­lich­keit so­wie Bar­rie­re­frei­heit.

BPE 32.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Merk­ma­le und den Auf­bau ei­nes Con­tent Ma­nage­ment Sys­tems.

Merk­ma­le, Funk­tio­nen

Struk­tur, Auf­bau
z. B. Front­end, Ba­ckend
Ein­satz­ge­bie­te

Ak­tu­el­le Ver­tre­ter

Lo­ka­le Ent­wick­lungs­um­ge­bung
z. B. MAMP, XAMPP

BPE 32.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Tren­nung von Con­tent und De­sign. Sie be­schrei­ben in die­sem Zu­sam­men­hang den Vor­teil von me­di­en­neu­tra­len Da­ten.

Be­griffs­be­stim­mung Con­tent

Tren­nung von Con­tent und De­sign

Me­di­en­neu­tra­le Da­ten
z. B. Da­ten­ban­ken, XML

BPE 32.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ent­wi­ckeln ei­nen In­ter­net­auf­tritt, der mit­hil­fe ei­nes Con­tent Ma­nage­ment Sys­tems ent­wi­ckelt wird. Sie ent­wi­ckeln ei­ne Na­vi­ga­ti­ons­struk­tur un­ter Be­ach­tung der Ziel­grup­pe und des In­halts.

Ziel­for­mu­lie­rung

Ziel­grup­pen­ana­ly­se

Na­vi­ga­ti­ons­struk­tur

BPE 32.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern die Rech­te­ver­ga­be in­ner­halb ei­nes Con­tent Ma­nage­ment Sys­tems.

Not­wen­dig­keit

Rech­te­ab­stu­fung
z. B. Ad­mi­nis­tra­to­rin­nen und Ad­mi­nis­tra­to­ren, Re­dak­teu­rin oder Re­dak­teur, Au­to­rin oder Au­tor, Nut­ze­rin oder Nut­zer
Zu­griffs­ebe­nen
z. B. Front­end, Ba­ckend

BPE 32.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler rich­ten ein Con­tent Ma­nage­ment Sys­tem in ei­ner Ser­ver­um­ge­bung ein. Sie op­ti­mie­ren vor­ge­ge­be­ne Tem­pla­tes ge­mäß ih­rer Kon­zep­ti­on. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Not­wen­dig­keit von Be­nut­zer­freund­lich­keit und Bar­rie­re­frei­heit.

Be­nut­zer­ober­flä­che (User In­ter­face)

Tem­pla­tes
z. B. CSS
Be­nut­zer­freund­lich­keit (Usa­bi­li­ty)

Bar­rie­re­frei­heit
z. B. al­ter­na­ti­ver Text, va­ria­ble Text­grö­ße

BPE 32.6

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­stel­len In­hal­te für das Con­tent Ma­nage­ment Sys­tem und über­prü­fen die Dar­stel­lung.

Test

Op­ti­mie­rung

War­tung, Pfle­ge

BPE 32.7

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zur ge­sell­schaft­li­chen Re­le­vanz.

Chan­cen
z. B. Mei­nungs­frei­heit, Pu­bli­zie­ren oh­ne tech­ni­sche Vor­kennt­nis­se, ver­schie­de­ne End­ge­rä­te
Ri­si­ken
z. B. Fake News, Pro­pa­gan­da
Me­di­en­recht
z. B. Ur­he­ber­recht, Nut­zungs­recht, Da­ten­schutz

Jahr­gangs­stu­fe 2

Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP)

16

Ver­tie­fung

In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen

Pro­jekt­un­ter­richt

z. B.
Übun­gen
An­wen­dun­gen
Wie­der­ho­lun­gen
z. B.
Selbst­or­ga­ni­sier­tes Ler­nen
Lern­ver­ein­ba­run­gen
Bin­nen­dif­fe­ren­zie­rung
z. B.
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler füh­ren ein tech­ni­sches Pro­jekt durch. Sie üben und ver­tie­fen da­bei Bil­dungs­plan­in­hal­te der Jahr­gangs­stu­fe 1.
Die The­men­aus­wahl des Pro­jekt­un­ter­richts hat aus den nach­fol­gen­den Bil­dungs­plan­ein­hei­ten un­ter Be­ach­tung Fä­cher ver­bin­den­der As­pek­te zu er­fol­gen.

BPE 33*

Tech­ni­sches Pro­jekt

40

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­ar­bei­ten ei­ne der in der Jahr­gangs­stu­fe 1 be­han­del­te Bil­dungs­plan­ein­hei­ten als Pro­jekt. Sie ver­bin­den fach­theo­re­ti­sche und prak­ti­sche In­hal­te und er­gän­zen die in J1 be­han­del­te The­ma­tik in­halt­lich. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler struk­tu­rie­ren den Pro­zess und set­zen da­bei Me­tho­den des Pro­jekt­ma­nage­ments ein. Sie re­flek­tie­ren ihr Pro­jekt­er­geb­nis un­ter tech­no­lo­gi­schen, wirt­schaft­li­chen und ge­sell­schaft­li­chen As­pek­ten.

BPE 33.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren Pro­blem­stel­lun­gen und lei­ten Pro­jekt­zie­le ab. Sie pla­nen ei­nen Pro­jekt­ver­lauf. Sie füh­ren das Pro­jekt selbst­stän­dig durch und be­wer­ten den Pro­jekt­ver­lauf.

Pro­jekt­ver­lauf

  • Pro­jekt­auf­trag

  • Las­ten­heft, Pflich­ten­heft

  • Pro­blem­ana­ly­se

  • Ziel­for­mu­lie­rung
z. B. Con­trol­ling, Stra­te­gi­en und Maß­nah­men

BPE 33.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler füh­ren ein Pro­jekt zu In­hal­ten der Bil­dungs­plan­ein­hei­ten der Jahr­gang­stu­fe 1 durch. Sie ana­ly­sie­ren den Ver­lauf und das Er­geb­nis des Pro­jekts.

Fach­wis­sen­schaft­li­cher Be­zug

Prak­ti­scher Be­zug
z. B. Ex­pe­ri­ment, Mo­dell, Rea­li­sa­ti­on
Wirt­schaft­li­cher Be­zug

Ge­sell­schaft­li­cher Be­zug
z. B. Nach­hal­tig­keit, Ethik
Re­fle­xi­on
z. B. Ver­lauf, Er­geb­nis, Zeit­ma­nage­ment

BPE 33.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler do­ku­men­tie­ren ih­re Er­geb­nis­se par­al­lel zum Fort­gang von Pro­jekt­ar­bei­ten und be­grün­den ih­re Ent­schei­dun­gen. Sie do­ku­men­tie­ren so­wohl den Pro­jekt­ver­lauf als auch das Er­geb­nis.

Pro­jekt­auf­trag

Lö­sungs­weg
z. B. Stra­te­gi­en, Pro­jekt­pro­zess
Er­geb­nis

An­hang
z. B. Quel­len­an­ga­ben, Li­te­ra­tur­hin­wei­se, Ei­gen­stän­dig­keits­er­klä­rung

BPE 33.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler prä­sen­tie­ren ein ei­ge­nes Pro­jekt. Sie stel­len ih­ren Lö­sungs­weg dar und be­grün­den ih­re Ent­schei­dun­gen und Er­kennt­nis­se in Be­zug auf ihr Pro­jekt­er­geb­nis. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren den Ver­lauf und die Aus­sa­ge­kraft ih­rer Prä­sen­ta­ti­on.

Prä­sen­ta­ti­ons­ar­ten
z. B. Vor­trag, Kol­lo­qui­um, In­fo­stand, Aus­stel­lung
Vor­be­rei­tung

  • Zie­le, Ziel­grup­pe der Prä­sen­ta­ti­on

  • In­hal­te

  • Glie­de­rung

  • Lo­gis­tik
z. B. Ter­min, Raum, Aus­stat­tung
Durch­füh­rung

  • Struk­tur
z. B. Ab­lauf, Zeit­ein­tei­lung, Dra­ma­tur­gie
  • Ver­an­schau­li­chung

Re­flex­ti­on

BPE 34*

Tech­nik und Kurz­pro­jekt

40

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­ar­bei­ten ei­ne der in der Jahr­gangs­stu­fe 1 auf­ge­führ­ten und noch nicht be­han­del­ten Bil­dungs­plan­ein­hei­ten. Sie ver­bin­den die in der ge­wähl­ten Bil­dungs­plan­ein­heit (BPE 15 – BPE 32) be­schrie­be­nen fach­theo­re­ti­schen Zie­le und In­hal­te mit ei­nem prak­ti­schen Kurz­pro­jekt. Sie re­flek­tie­ren ihr Pro­jekt­er­geb­nis un­ter tech­no­lo­gi­schen, wirt­schaft­li­chen und ge­sell­schaft­li­chen As­pek­ten.

BPE 34.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren ein aus­ge­wähl­tes The­ma. Ne­ben den na­tur­wis­sen­schaft­li­chen und tech­ni­schen Grund­la­gen, die zum Ver­ständ­nis des The­mas not­wen­dig sind, un­ter­su­chen sie die Funk­ti­ons­wei­se und die tech­ni­sche Be­deu­tung. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler neh­men Stel­lung zur ge­sell­schaft­li­chen Re­le­vanz des be­han­del­ten The­mas.

Ge­wähl­te Bil­dungs­plan­ein­heit (BPE 15 – 32) und des­sen In­hal­te

BPE 34.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler do­ku­men­tie­ren und er­läu­tern ih­re Er­geb­nis­se des Kurz­pro­jekts. Sie do­ku­men­tie­ren so­wohl den Pro­jekt­ver­lauf als auch das Er­geb­nis.

Pro­jekt­auf­trag

Lö­sungs­weg
z. B. Stra­te­gi­en, Pro­jekt­pro­zess
Er­geb­nis

An­hang
z. B. Quel­len­an­ga­ben, Li­te­ra­tur­hin­wei­se, Ei­gen­stän­dig­keits­er­klä­rung

Ope­ra­to­ren­lis­te

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

An­for­de­rungs­be­rei­che
An­for­de­rungs­be­reich I um­fasst 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
AFB
ab­lei­ten
auf der Grund­la­ge we­sent­li­cher Merk­ma­le sach­ge­rech­te Schlüs­se zie­hen
II
ab­schät­zen
ei­ne tech­ni­sche Ein­rich­tung nach den Ver­fah­ren der je­wei­li­gen Tech­nik­wis­sen­schaft ent­spre­chend der ge­stell­ten An­for­de­rung grob di­men­sio­nie­ren oh­ne ge­naue Be­rech­nun­gen durch­zu­füh­ren
II
ana­ly­sie­ren, un­ter­su­chen
wich­ti­ge Be­stand­tei­le oder Ei­gen­schaf­ten auf ei­ne be­stimm­te Fra­ge­stel­lung hin her­aus­ar­bei­ten. Un­ter­su­chen be­inhal­tet ggf. zu­sätz­lich prak­ti­sche An­tei­le
II, III
aus­wer­ten
Da­ten, Ein­zel­er­geb­nis­se oder an­de­re Ele­men­te in ei­nen Zu­sam­men­hang stel­len und ggf. zu ei­ner Ge­samt­aus­sa­ge zu­sam­men­füh­ren
II
be­grün­den
Sach­ver­hal­te auf Re­geln und Ge­setz­mä­ßig­kei­ten bzw. kau­sa­le Be­zie­hun­gen von Ur­sa­chen und Wir­kung zu­rück­füh­ren
II
be­rech­nen, be­stim­men
Er­geb­nis­se von ei­nem be­kann­ten An­satz aus­ge­hend durch Re­chen­ope­ra­tio­nen oder gra­fi­sche Lö­sungs­me­tho­den ge­win­nen
I, II
be­schrei­ben
Sach­ver­hal­te oder Zu­sam­men­hän­ge struk­tu­riert und fach­sprach­lich rich­tig mit ei­ge­nen Wor­ten wie­der­ge­ben
I
be­ur­tei­len
zu ei­nem Sach­ver­halt ein selbst­stän­di­ges Ur­teil un­ter Ver­wen­dung von Fach­wis­sen und Fach­me­tho­den for­mu­lie­ren und be­grün­den
II, III
be­wer­ten, Stel­lung neh­men
ei­ne ei­ge­ne Po­si­ti­on nach aus­ge­wie­se­nen Kri­te­ri­en ver­tre­ten
II, III
dar­stel­len
Sach­ver­hal­te, Zu­sam­men­hän­ge, Me­tho­den usw. struk­tu­riert und ggf. fach­sprach­lich wie­der­ge­ben
I, II
di­men­sio­nie­ren
ei­ne tech­ni­sche Ein­rich­tung nach den Ver­fah­ren der je­wei­li­gen Tech­nik­wis­sen­schaft ent­spre­chend der ge­stell­ten An­for­de­rung be­stim­men
II, III
do­ku­men­tie­ren
ent­schei­den­de Er­klä­run­gen, Her­lei­tun­gen und Skiz­zen dar­stel­len
III
durch­füh­ren
ei­ne vor­ge­ge­be­ne oder ei­ge­ne An­lei­tung (z. B. für ein Ex­pe­ri­ment oder ei­ne Be­fra­gung) um­set­zen
II
ent­wi­ckeln, ent­wer­fen
Lö­sun­gen für kom­ple­xe Pro­ble­me er­ar­bei­ten
II, III
er­läu­tern, er­klä­ren
ei­nen tech­ni­schen Sach­ver­halt in ei­nen Zu­sam­men­hang ein­ord­nen so­wie ihn nach­voll­zieh­bar und ver­ständ­lich ma­chen
I, II
er­mit­teln
ei­nen Zu­sam­men­hang oder ei­ne Lö­sung fin­den und das Er­geb­nis for­mu­lie­ren
II
kon­stru­ie­ren
Form und Bau ei­nes tech­ni­schen Ob­jek­tes durch Aus­ar­bei­tung des Ent­wurfs, durch tech­ni­sche Be­rech­nun­gen, Über­le­gun­gen usw. maß­ge­bend ge­stal­ten
II
nen­nen
Ele­men­te, Sach­ver­hal­te, Be­grif­fe, Da­ten oh­ne Er­läu­te­run­gen auf­zäh­len
I
op­ti­mie­ren
ei­nen ge­ge­be­nen tech­ni­schen Sach­ver­halt oder ei­ne ge­ge­be­ne tech­ni­sche Ein­rich­tung so ver­än­dern, dass die ge­for­der­ten Kri­te­ri­en un­ter ei­nem be­stimm­ten As­pekt er­füllt wer­den
II
skiz­zie­ren
Sach­ver­hal­te, Struk­tu­ren oder Er­geb­nis­se auf das We­sent­li­che re­du­zie­ren und die­se gra­fisch oder als Text über­sicht­lich dar­stel­len
II
struk­tu­rie­ren, ord­nen
vor­lie­gen­de Ob­jek­te oder Sach­ver­hal­te ka­te­go­ri­sie­ren und hier­ar­chi­sie­ren
II
über­prü­fen und nach­wei­sen
Sach­ver­hal­te oder Aus­sa­gen an Fak­ten oder in­ne­rer Lo­gik mes­sen und even­tu­el­le Wi­der­sprü­che auf­de­cken
II, III
über­tra­gen
ei­nen be­kann­ten Sach­ver­halt oder ei­ne be­kann­te Me­tho­de auf et­was Neu­es be­zie­hen
II, III
ver­glei­chen
Ge­mein­sam­kei­ten, Ähn­lich­kei­ten und Un­ter­schie­de er­mit­teln
I, II
zeich­nen
ei­nen tech­ni­schen Sach­ver­halt mit zeich­ne­ri­schen Mit­teln un­ter Ein­hal­tung der ge­norm­ten Sym­bo­le dar­stel­len
I, II
vgl. Ein­heit­li­che Prü­fungs­an­for­de­run­gen in der Ab­itur­prü­fung Tech­nik der KMK i. d. F. vom 16.11.2006


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