Angewandte Physik und Chemie

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Fachliche Vorbemerkungen
Das Fach „Angewandte Physik und Chemie“ vermittelt den Schülerinnen und Schülern Kompetenzen und Grundwissen, welche in den Bereichen Foto- und Medientechnik Anwendung finden.
Die Schülerinnen und Schüler verstehen beruflich relevante physikalische und chemische Prinzipien und gewinnen Einblicke in naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen.
Im Fach „Angewandte Physik und Chemie“ erwerben die Schülerinnen und Schüler in den Bildungsplaneinheiten der Physik die physikalischen Grundkenntnisse, die zum Verständnis der Foto- und Medientechnik notwendig und zur Lösung berufsbezogener Aufgaben hilfreich sind. Die Schwerpunkte liegen bei den Themenbereichen Licht, Optik und Halbleitertechnik. Aus der Wechselwirkung zwischen der fachpraktischen Ausbildung im Studio einerseits und dem im Unterricht erworbenen physikalischen Grundwissen andererseits, erwächst den Schülerinnen und Schülern das notwendige Verständnis für die Anwendung physikalischer Gesetzmäßigkeiten in der Foto- und Medientechnik.
In den Bildungsplaneinheiten der Chemie werden Grundlagen vermittelt, die für das Verständnis chemischer Vorgänge in der Fotografie und deren Gesetzmäßigkeiten notwendig sind. Durch die Anwendung der gewonnenen Erkenntnisse in der Fototechnik können die dort ablaufenden chemischen Vorgänge besser erkannt und richtig eingeordnet werden.

Hinweise zum Umgang mit dem Bildungsplan
Der Bildungsplan zeichnet sich durch eine Inhalts- und eine Kompetenzorientierung aus. In jeder Bildungsplaneinheit (BPE) werden in kursiver Schrift die übergeordneten Ziele beschrieben, die durch Zielformulierungen sowie in jeweils einer Inhalts- und Hinweisspalte konkretisiert werden. In den Zielformulierungen werden die jeweiligen fachspezifischen Operatoren als Verben verwendet. Operatoren sind handlungsinitiierende Verben, die signalisieren, welche Tätigkeiten beim Bearbeiten von Aufgaben erwartet werden; eine Operatorenliste ist jedem Bildungsplan im Anhang beigefügt. Durch die kompetenzorientierte Zielformulierung mittels dieser Operatoren wird das Anforderungsniveau bezüglich der Inhalte und der zu erwerbenden Kompetenzen definiert. Die formulierten Ziele und Inhalte sind verbindlich und damit prüfungsrelevant. Sie stellen die Regelanforderungen im jeweiligen Fach dar. Die Inhalte der Hinweisspalte sind unverbindliche Ergänzungen zur Inhaltsspalte und umfassen Beispiele, didaktische Hinweise und Querverweise auf andere Fächer bzw. BPE.
Der VIP-Bereich des Bildungsplans umfasst die Vertiefung, individualisiertes Lernen sowie Projektunterricht. Im Rahmen der hier zur Verfügung stehenden Stunden sollen die Schülerinnen und Schüler bestmöglich unterstützt und bei der Weiterentwicklung ihrer personalen und fachlichen Kompetenzen gefördert werden. Die Fachlehrerinnen und Fachlehrer nutzen diese Unterrichtszeit nach eigenen Schwerpunktsetzungen auf Basis der fächer- und bildungsgangspezifischen Besonderheiten sowie nach den Lernvoraussetzungen der einzelnen Schülerinnen und Schüler.
Der Teil „Zeit für Leistungsfeststellung“ des Bildungsplans berücksichtigt die Zeit, die zur Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung von Leistungsfeststellungen zur Verfügung steht. Dies kann auch die notwendige Zeit für die im Rahmen der Besonderen Lernleistungen erbrachten Leistungen, Nachbesprechung zu Leistungsfeststellungen sowie Feedback-Gespräche umfassen.

Schuljahr	Bildungsplaneinheiten	Zeitricht-wert	Gesamt-stunden
Schuljahr 1	Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP)	50
	1 Angewandte Physik	105
	2 Angewandte Chemie	20	175
	Zeit für Leistungsfeststellung		25
			200

Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP)

Vertiefung	Individualisiertes Lernen	Projektunterricht
z. B. Übungen Anwendungen Wiederholungen	z. B. Selbstorganisiertes Lernen Lernvereinbarungen Binnendifferenzierung	z. B. Bau einer Lochkamera Untersuchung des elektromagnetischen Spektrums von LEDs Säuren und Basen im Alltag

Die Themenauswahl des Projektunterrichts hat aus den nachfolgenden Bildungsplaneinheiten unter Beachtung fächerverbindender Aspekte zu erfolgen.

BPE 1	Angewandte Physik	105
Die Schülerinnen und Schüler festigen die Grundlagen der Physik in den Bereichen der Optik, Elektronik, Magnetismus und des Lichts.

BPE 1.1

Die Schülerinnen und Schüler wenden die Einheitensysteme der Physik an.

Physikalische Größen und ihre Einheit
Basisgrößen im SI-System
abgeleitete physikalische Größen	elektrische Arbeit und Leistung
Umrechnungen

BPE 1.2

Die Schülerinnen und Schüler erschließen die Prinzipien der geometrischen Optik und wenden diese bei der Konstruktion und Berechnung von Abbildungen durch einfache optische Systeme an.

Lichtausbreitung
Schatten	Kernschatten, Halbschatten
Verhalten von Licht an Grenzflächen
Reflexion - Reflexionsgesetz	Reflexion am ebenen Spiegel, Spiegelbild
Brechung - Brechungsgesetz
Totalreflexion	Lichtleiter
Optische Abbildung
Lochkamera
Sammellinse, Konstruktion des Strahlenganges, Hauptebenen	Abbildungsgesetze, konkav, konvex, Abbildungsfehler, Schärfentiefe
Lupe
deutliche Sehweite
Standardvergrößerung
Berechnung optischer Abbildungen
Linsengleichung
Verlängerungsfaktor

BPE 1.3

Die Schülerinnen und Schüler erschließen den Aufbau der Stromkreise einfacher elektrischer Geräte, sie beurteilen die Gefahren bei elektrischer Stromstärke und Spannung und wenden die Handlungsrichtlinien beim Umgang mit elektrischen Geräten an. Sie erklären das elektromotorische und das dynamoelektrische Prinzip.
Sie erklären die Grundlagen der Halbleitertechnik und benennen Bauformen. Sie beschreiben Eigenschaften und Einsatzbereiche optoelektronischer und elektronischer Bauteile.

Elektrizitätslehre und Elektronik
elektrische Ladung, elektrische Stromstärke und elektrische Spannung	Umgang mit hohen elektrischen Spannungen, Verhalten elektronischer Bauteile wie Kondensator, Batterien, Akkus
einfacher elektrischer Stromkreis	Widerstands-, Strom- und Spannungsmessung, Fehlerschutzschaltung
elektrische Energie und elektrische Leistung, elektrischer Wirkungsgrad	Energiekosten, Leistungsberechnung elektronischer Geräte
Magnetismus	magnetische Aufzeichnung: Frequenzgang, Bandbreite, Dynamik
Induktion	induktives Laden: qualitativ

BPE 1.4

Die Schülerinnen und Schüler skizzieren das elektromagnetische Spektrum und erklären die Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit Materie.
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Aufbau, Eigenschaften und Betriebsverhalten gängiger Lichtquellen.

Elektromagnetisches Spektrum
Elektromagnetische Wellen
Emission	Lichterzeugung
Absorption
Eigenschaften
Anwendungen
Wechselwirkung mit Materie	Belichtung

BPE 1.5

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Aufbau, Eigenschaften und Betriebsverhalten gängiger Lichtquellen, vergleichen deren Spektren miteinander und legen die Grundbegriffe der Fotometrie und verschiedene Farbmessverfahren dar.

Kontinuierliches Spektrum: Temperaturstrahlung und Farbtemperatur
Linienspektrum
Lichtquellen	Glühlampe, Halogenlampe, Gasentladungslampen, Laser, LED, LCD
Lichtmesstechnik
Messtechnik der Farbverfahren	Dreibereichsfotometer, Spektralfotometer, Farbmessung
Fotometrie: Lichtstrom, Lichtstärke, Beleuchtungsstärke, Leuchtdichte, fotometrisches Entfernungsgesetz

BPE 2	Angewandte Chemie	20
Die Schülerinnen und Schüler festigen die Grundlagen chemischer Vorgänge.

BPE 2.1

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die chemischen Grundbegriffe. Sie legen dar, dass die Vielfalt von Stoffen auf unterschiedlichen Teilchen beruht. Bei der Beobachtung und Erklärung von Phänomenen erschließen sie die Unterschiede zwischen Stoffebene und Teilchenebene.

Einführung in die Grundlagen der Chemie
Stoffe und deren Eigenschaften	Farbe, Geruch, Dichte, Aggregatzustand
chemische und physikalische Vorgänge	Verbrennungsvorgang, Destillation
Element, Atom, Ion, Molekül	Summenformel, Valenzstrichformel

BPE 2.2

Die Schülerinnen und Schüler analysieren den Teilchenbegriff, indem sie die Entwicklung von Atommodellen anhand von historischen Experimenten nachvollziehen. Dabei führen sie naturwissenschaftliche Vorgehensweisen durch.
Die Schülerinnen und Schüler wenden das Periodensystem der Elemente als Hilfsmittel an, nachdem sie sich mithilfe der chemischen Betrachtungen und der eingeführten Atommodelle die Zusammenhänge erschlossen haben.

Atombau und Periodensystem
Atommodelle	historische Entwicklung bis zum Modell von Bohr
Energieniveaus bei Atomen, Metallen, Halbleitern und Isolatoren	Bändermodell, Bsp. Fotodiode, Transistor
Aufbau des Periodensystems der Elemente	Hauptgruppen, Nebengruppen
Elektronenkonfiguration, Valenzelektronen, Elektronegativität	Edelgase, Halogene, Alkalimetalle

BPE 2.3

Die Schülerinnen und Schüler erschließen die Formelschreibweise für chemische Verbindungen und Reaktionen anhand der atomaren Ebene. Sie strukturieren den Grundaufbau von Verbindungen und deren Eigenschaften.

Chemische Verbindungen
polare und unpolare Atombindungen	Wasser, Benzin
Ionenbindung
Salze	Kochsalz, Mineralien

BPE 2.4

Die Schülerinnen und Schüler erklären chemische Reaktionen. Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Säure-Base-Reaktion und stellen für Beispiele der Salzbildung stöchiometrisch korrekte Reaktionsgleichungen in Symbolschreibweise auf.
Sie stellen elektrochemische Vorgänge als Redoxreaktionen dar.

Chemische Reaktionen als Austausch von Teilchen	fotochemische Reaktion bei der Belichtung und Entwicklung von Fotos
Protolysereaktion	Salzsäure, Natronlauge
Redoxreaktion	Rost, Brennstoffzelle

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

Anforderungsbereiche:
Anforderungsbereich I umfasst die Reproduktion und die Anwendung einfacher Sachverhalte und Fachmethoden, das Darstellen von Sachverhalten in vorgegebener Form sowie die Darstellung einfacher Bezüge.
Anforderungsbereich II umfasst die Reorganisation und das Übertragen komplexerer Sachverhalte und Fachmethoden, die situationsgerechte Anwendung von technischen Kommunikationsformen, die Wiedergabe von Bewertungsansätzen sowie das Herstellen von Bezügen, um technische Problemstellungen entsprechend den allgemeinen Regeln der Technik zu lösen.
Anforderungsbereich III umfasst das problembezogene Anwenden und Übertragen komplexer Sachverhalte und Fachmethoden, die situationsgerechte Auswahl von Kommunikationsformen, das Herstellen von Bezügen und das Bewerten von Sachverhalten.

Operator	Erläuterung	Zuordnung Anforderungsbereiche
ableiten	auf der Grundlage relevanter Merkmale sachgerechte Schlüsse ziehen	II
abschätzen	auf der Grundlage von begründeten Überlegungen Größenordnungen angeben	II
analysieren, untersuchen	für eine gegebene Problem- oder Fragestellung systematisch bzw. kriteriengeleitet wichtige Bestandteile, Merkmale oder Eigenschaften eines Sachverhaltes oder eines Objektes erschließen und deren Beziehungen zueinander darstellen	II
anwenden, übertragen	einen bekannten Zusammenhang oder eine bekannte Methode zur Lösungsfindung bzw. Zielerreichung auf einen anderen, ggf. unbekannten Sachverhalt beziehen	II, III
aufbauen	Objekte und Geräte zielgerichtet anordnen und kombinieren	II
aufstellen	fachspezifische Formeln, Gleichungen, Gleichungssysteme, Reaktionsgleichungen oder Reaktionsmechanismen entwickeln	II
auswerten	Informationen (Daten, Einzelergebnisse o. a.) erfassen, in einen Zusammenhang stellen und daraus zielgerichtete Schlussfolgerungen ziehen	II, III
begründen	Sachverhalte oder Aussagen auf Regeln, Gesetzmäßigkeiten bzw. kausale Zusammenhänge oder weitere nachvollziehbare Argumente zurückführen	II
benennen, nennen, angeben	Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten oder Fakten ohne Erläuterung und Wertung aufzählen	I
beraten	eine Entscheidungsfindung fachkompetent und zielgruppengerecht unterstützen	III
berechnen	Ergebnisse aus gegebenen Werten/Daten durch Rechenoperationen oder grafische Lösungsmethoden gewinnen	II
beschreiben	Strukturen, Situationen, Zusammenhänge, Prozesse und Eigenschaften genau, sachlich, strukturiert und fachsprachlich richtig mit eigenen Worten darstellen, dabei wird auf Erklärungen oder Wertungen verzichtet	I, II
bestimmen	Sachverhalte und Inhalte prägnant und kriteriengeleitet darstellen	I
bestätigen, beweisen, nachweisen, überprüfen, prüfen	die Gültigkeit, Schlüssigkeit und Berechtigung einer Aussage (z. B. Hypothese, Modell oder Naturgesetz) durch ein Experiment, eine logische Herleitung oder sachliche Argumentation belegen bzw. widerlegen	III
beurteilen, Stellung nehmen	zu einem Sachverhalt oder einer Aussage eine eigene, auf Fachwissen sowie fachlichen Methoden und Maßstäben begründete Position über deren Sinnhaftigkeit vertreten	III
bewerten, kritisch Stellung nehmen	zu einem Sachverhalt oder einer Aussage eine eigene, auf gesellschaftlich oder persönliche Wertvorstellungen begründete Position über deren Annehmbarkeit vertreten	III
charakterisieren	spezifischen Eigenheiten von Sachverhalten, Objekten, Vorgängen, Personen o. a. unter leitenden Gesichtspunkten herausarbeiten und darstellen	II
darstellen, darlegen	Sachverhalte, Strukturen, Zusammenhänge, Methoden oder Ergebnisse etc. unter einer bestimmten Fragestellung in geeigneten Kommunikationsformaten strukturiert und ggf. fachsprachlich wiedergeben	I, II
diskutieren, erörtern	Pro- und Kontra-Argumente zu einer Aussage bzw. Behauptung einander gegenüberstellen und abwägen	III
dokumentieren	Entscheidende Erklärungen, Herleitungen und Skizzen zu einem Sachverhalt bzw. Vorgang angeben und systematisch ordnen	I, II
durchführen	eine vorgegebene oder eigene Anleitung bzw. Anweisung umsetzen	I, II
einordnen, ordnen, zuordnen, kategorisieren, strukturieren	Begriffe, Gegenstände usw. auf der Grundlage bestimmter Merkmale systematisch einteilen; so wird deutlich, dass Zusammenhänge unter vorgegebenen oder selbst gewählten Gesichtspunkten begründet hergestellt werden	II
empfehlen	Produkte und Verhaltensweisen kunden- und situationsgerecht vorschlagen	II
entwickeln, entwerfen, gestalten	Wissen und Methoden zielgerichtet und ggf. kreativ miteinander verknüpfen, um eine eigenständige Antwort auf eine Annahme oder eine Lösung für eine Problemstellung zu erarbeiten oder weiterzuentwickeln	III
erklären	Strukturen, Prozesse oder Zusammenhänge eines Sachverhalts nachvollziehbar, verständlich und fachlich begründet zum Ausdruck bringen	I, II
erläutern	Wesentliches eines Sachverhalts, Gegenstands, Vorgangs etc. mithilfe von anschaulichen Beispielen oder durch zusätzliche Informationen verdeutlichen	II
ermitteln	einen Zusammenhang oder eine Lösung finden und das Ergebnis formulieren	I, II
erschließen	geforderte Informationen herausarbeiten oder Sachverhalte herleiten, die nicht explizit in dem zugrunde liegenden Material genannt werden	II
formulieren	Gefordertes knapp und präzise zum Ausdruck bringen	I
herstellen	nach anerkannten Regeln Zubereitungen aus Stoffen gewinnen, anfertigen, zubereiten, be- oder verarbeiten, umfüllen, abfüllen, abpacken und kennzeichnen	II, III
implementieren	Strukturen und/oder Prozesse mit Blick auf gegebene Rahmenbedingungen, Zielanforderungen sowie etwaige Regeln in einem System umsetzen	II, III
informieren	fachliche Informationen zielgruppengerecht aufbereiten und strukturieren	II
interpretieren, deuten	auf der Grundlage einer beschreibenden Analyse Erklärungsmöglichkeiten für Zusammenhänge und Wirkungsweisen mit Blick auf ein schlüssiges Gesamtverständnis aufzeigen	III
kennzeichnen	Markierungen, Symbole, Zeichen oder Etiketten anbringen, die geltenden Konventionen und/oder gesetzlichen Vorschriften entsprechen	II
optimieren	einen gegebenen technischen Sachverhalt, einen Quellcode oder eine gegebene technische Einrichtung so verändern, dass die geforderten Kriterien unter einem bestimmten Aspekt erfüllt werden	II, III
planen	die Schritte eines Arbeitsprozesses antizipieren und eine nachvollziehbare ergebnisorientierte Anordnung der Schritte vornehmen	III
präsentieren	Sachverhalte strukturiert, mediengestützt und adressatengerecht vortragen	II
skizzieren	Sachverhalte, Objekte, Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentliche reduzieren und übersichtlich darstellen	I
übersetzen	einen Sachverhalt oder einzelne Wörter und Phrasen wortgetreu in einer anderen Sprache wiedergeben	II
validieren, testen	Erbringung eines dokumentierten Nachweises, dass ein bestimmter Prozess oder ein System kontinuierlich eine Funktionalität/Produkt erzeugt, das die zuvor definierten Spezifikationen und Qualitätsmerkmale erfüllt	I
verallgemeinern	aus einer Einsicht eine Aussage formulieren, die für verschiedene Anwendungsbereiche Gültigkeit besitzt	II
verdrahten	Betriebsmittel nach einem vorgegebenen Anschluss-/ Stromlaufplan systematisch elektrisch miteinander verbinden	I, II
vergleichen, gegenüberstellen, unterscheiden	nach vorgegebenen oder selbst gewählten Gesichtspunkten problembezogen Gemeinsamkeiten, Ähnlichkeiten und Unterschiede ermitteln und gegenüberstellen sowie auf dieser Grundlage ggf. ein gewichtetes Ergebnis formulieren	II
wiedergeben	wesentliche Information und/oder deren Zusammenhänge strukturiert zusammenfassen	I
zeichnen	einen beobachtbaren oder gegebenen Sachverhalt mit grafischen Mitteln und ggf. unter Einhaltung von fachlichen Konventionen (z. B. Symbole, Perspektiven etc.) darstellen	I, II
zeigen, aufzeigen	Sachverhalte, Prozesse o. a. sachlich beschreiben und erläutern	I, II
zusammenfassen	das Wesentliche sachbezogen, konzentriert sowie inhaltlich und sprachlich strukturiert mit eigenen Worten wiedergeben	I, II

An­ge­wand­te Phy­sik und Che­mie

Vor­be­mer­kun­gen

Bil­dungs­plan­über­sicht

Schul­jahr 1

Ope­ra­to­ren­lis­te

Angewandte Physik und Chemie