Vorbemerkungen

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  Allgemeine Vorbemerkungen
  Der Bildungsplan zeichnet sich durch Inhalts- und Kompetenzorientierung aus. In jeder Bildungsplaneinheit (BPE) werden in kursiver Schrift die übergeordneten Ziele beschrieben, die durch Zielformulierungen sowie 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. Die für das jeweilige Fach relevanten Operatoren sowie deren fachspezifische Bedeutung sind 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 im Bildungsplan umfasst 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 fächerspezifischen Besonderheiten und 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 gleichwertige Feststellung von Schülerleistungen (GFS), Nachbesprechung zu Leistungsfeststellungen sowie Feedback-Gespräche umfassen.
  

  
  Fachbezogene Vorbemerkungen
  Physik ist eine lebendige Wissenschaft. In ihrer modernen Form ist sie in 400 Jahren seit Kepler und Galilei aus dem Bestreben erwachsen, Gesetzmäßigkeiten in den Abläufen der Naturphänomene und im Aufbau der materiellen Welt zu erkennen, sie zu beschreiben und immer wieder zu überprüfen. Dieser Grundgedanke spiegelt sich in den Denk- und Arbeitsweisen der Physik wider, die gemeinsam mit den physikalischen Inhalten unverzichtbarer Bestandteil eines modernen naturwissenschaftlichen Unterrichts sind. Im Fach Physik wird die naturwissenschaftliche Vorgehensweise, nämlich die empirische Erforschung der Welt im Wechselspiel mit der Theoriebildung, in ihrer Bedeutung für Technik und Zivilisation erkannt. Dabei wird auch deutlich, wie sich das naturwissenschaftliche Entdecken von dem reinen technischen Erfinden unterscheidet.
  Der Bildungsplan legt das Anforderungsniveau gemäß der Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss der Kultusministerkonferenz in diesem Fach zu Grunde. Am Beruflichen Gymnasium werden die Zusammenhänge von Physik mit Technik in Forschung, Wirtschaft und Umwelt vermittelt. Die Physik bildet nicht nur die Grundlage für technische und medizinische Entwicklungen, sondern sie prägt in vielerlei Hinsicht unser Leben in einer hochtechnisierten Gesellschaft. Technische Entwicklungen bergen neben Chancen auch Risiken mit teilweise weitreichenden Folgen für Umwelt und Gesellschaft. Es gilt, diese im Fach Physik zu erkennen und zu bewerten.
  Der Physikunterricht leistet wesentliche Beiträge zum Kompetenzaufbau der Schülerinnen und Schüler. In der natürlichen Umwelt finden sich vielfältige Phänomene, welche durch naturgesetzliche Zusammenhänge erklärbar sind. Ebenso gibt es physikalische Eigenschaften, Systeme und Objekte, die mit den menschlichen Sinnen nicht unmittelbar wahrnehmbar sind, wie beispielsweise elektrische Ladungen, Felder, Atome und Quanten, die erst durch die Physik zugänglich werden.
  Von besonderer Bedeutung sind die Erkenntnisse der modernen Physik. Umwälzende Entdeckungen seit Beginn des 20. Jahrhunderts haben das Weltbild der Physik – und in der Folge die Sicht des Menschen auf die Welt – grundlegend verändert. Die Grundzüge dieser weitreichenden Veränderungen mit ihren Folgen für das Selbstverständnis des Menschen und für unseren von den technischen Errungenschaften geprägten Alltag zu kennen, gehört im 21. Jahrhundert zur Allgemeinbildung.
  Physik setzt den Mut voraus, „sich seines eigenen Verstandes zu bedienen“ und sie verheißt Erfolg, wenn dies mit Anstrengung und mit Disziplin geschieht. Zur Anstrengung gehört das Beobachten, das Vermessen und Erklären, das Entwickeln treffender Begriffe, das Einüben der hierfür benötigten Sprache, der experimentellen und theoretischen Methoden.
  Ziel des Physikunterrichts ist es, dass die Schülerinnen und Schüler lernen, den Blick für Vorgänge in ihrer Umwelt zu schärfen und dass ihnen dabei das Aspekthafte des Bildes der Physik von der Welt bewusst wird. Derartige Betrachtungen geben Schülerinnen und Schülern Gelegenheit, ihre Umwelt bewusst und mit Neugier wahrzunehmen, Fragen zu stellen und ihr Vorwissen zu prüfen. Sie können durch eine physikalische Deutung ausgewählter Naturerscheinungen ihr Verständnis der Natur vertiefen.
  Getreu dem Leitgedanken, die Menschen zu stärken und die Sachen zu klären, findet im zeitgemäßen Physikunterricht neben der Entwicklung eines Physikverständnisses auch Persönlichkeitsbildung und eine Vorbereitung auf das Berufsleben statt. Zusätzlich zu den übergeordneten Erziehungszielen werden fachspezifische Erziehungsziele angestrebt, z. B.
  

  • genaues Beobachten und präzises Beschreiben von Naturphänomenen und Vorgängen üben,
  • eigene Vorstellungen (Präkonzepte) reflektieren sowie – gegebenenfalls – die Bereitschaft zum Konzeptwechsel stärken.

  
  

  

  Diese Kernelemente (siehe Abbildung) werden im Folgenden beschrieben und ihre gegenseitigen Wechselbeziehungen erläutert.
  

  
  Fachliche Aussagen zum Kompetenzerwerb in der Mittelstufe
  Naturwissenschaftliche Kompetenz zeigt sich darin, die charakteristischen Eigenschaften sowie die Bedeutung der Naturwissenschaften in unserer heutigen Welt zu verstehen. Sie befähigt die Lernenden, naturwissenschaftliches Wissen anzuwenden, um Fragestellungen zu erkennen, naturwissenschaftliche Phänomene zu beschreiben und aus Belegen Schlussfolgerungen zu ziehen. Diese Kompetenz schließt auch die Bereitschaft mit ein, sich reflektierend mit naturwissenschaftlichen Ideen und Themen auseinanderzusetzen und ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern darüber hinaus Problemstellungen zu bewältigen, die wir heute noch nicht kennen.
  Der Bildungsplan für den Physikunterricht zielt deshalb auf das Verständnis und die Anwendung grundlegender physikalischer Begriffe, Gesetze, Konzepte und Modelle ab. Gelungene naturwissenschaftliche Bildung zeigt sich in der Fähigkeit, physikalische Fragestellungen zu erkennen, physikalisches Wissen anzuwenden, aus physikalischen Fakten Schlussfolgerungen zu ziehen und Bewertungen aufgrund einer naturwissenschaftlich-rationalen Abwägung vorzunehmen. Dazu sind sowohl inhaltsbezogene als auch prozessbezogene Kompetenzen nötig.
  Die Bildungsstandards der KMK definieren bezüglich der physikalischen Fachkompetenz vier Fachkompetenzbereiche, die – wie auch in den anderen Naturwissenschaften – eine Inhaltsdimension und eine Handlungsdimension umfassen. Die Inhaltsdimension wird überwiegend im Kompetenzbereich Fachwissen, die Handlungsdimension in den Kompetenzbereichen Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung dargestellt. Inhalts- und handlungsbezogene Kompetenzen greifen ineinander und werden in der Regel gemeinsam erworben. Durch das Zusammenwirken der vier Fachkompetenzbereiche entwickelt sich die physikalische Fachkompetenz.
  

  

  Die Kompetenzbereiche im Einzelnen umfassen im Wesentlichen:
  

  • Fachwissen: Die physikalischen Fachinhalte (wie z. B. physikalische Phänomene, grundlegende Begriffe und Modelle und deren Gültigkeitsbereiche) können auf vier Basiskonzepte (Materie, Wechselwirkung, System und Energie) zurückgeführt und mit deren Hilfe strukturiert und sowohl horizontal wie vertikal vernetzt werden.
  • Erkenntnisgewinnung: Die Denk- und Arbeitsweise in der Physik findet in diesem Fachkompetenzbereich ihren Niederschlag. Durch das Experimentieren und das Entwickeln von Fragestellungen werden Kompetenzen neu erworben oder vorhandene weiterentwickelt. Die Verknüpfung gewonnener Erkenntnisse mit bereits geläufigen Konzepten, Fragestellungen und Theorien führt zur Fähigkeit, physikalische Phänomene zu erkennen und zu erklären.
  • Kommunikation: Für einen fachbezogenen reflektierenden Informationsaustausch gilt es eine Kommunikationskompetenz zu entwickeln, in der eine sachgemäße Verknüpfung von Alltags- und Fachsprache gelingt. Neben der verbalen Form des Kommunizierens lassen sich physikalische Zusammenhänge je nach Kontext und Inhalt auch in anderen Formen wie der symbolischen und mathematischen Form darstellen.
  • Bewertung: Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung ist das Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse, um physikalisch-technische und gesellschaftliche Entscheidungen zu bewerten.

  
  Zu beachten ist, dass die Vermittlung sowohl der inhaltsbezogenen wie auch der prozessbezogenen Kompetenzen gezielt in der Unterrichtsplanung und in den Lernzielkontrollen zu berücksichtigen ist. Damit wird es zu einem wichtigen Ziel des Physikunterrichts, die Schülerinnen und Schüler zum selbstständigen Anwenden physikalischer Denk- und Arbeitsweisen zu führen und explizit eine möglichst weitgehende Durchdringung von naturwissenschaftlichen Zusammenhängen zu ermöglichen.
  Denk- und Arbeitsweisen
  Die Schülerinnen und Schüler lernen im Physikunterricht Denk- und Arbeitsweisen kennen und wenden diese integrativ über alle Schuljahre an.
  Die Schülerinnen und Schüler ab der Klasse 8
  

  • beschreiben ihre Beobachtungen bei Naturerscheinungen und Experimenten und stellen getrennt davon mögliche Erklärungen dar.
  • ermitteln wichtige Bestandteile und Eigenschaften unter einer gegebenen Fragestellung.
  • ordnen die zur Beschreibung von beobachteten Phänomenen möglichen physikalischen Größen hinsichtlich ihrer Relevanz.
  • erörtern Vermutungen zum möglichen Zusammenhang zwischen physikalischen Größen.
  • bauen Experimente auf, um Vermutungen zu überprüfen, führen die Experimente durch, werten die Ergebnisse der Experimente aus.
  • ermitteln aus einer Proportionalität eine Definitionsgleichung.
  • stellen einfache Zusammenhänge zwischen zwei physikalischen Größen in einem Diagramm dar und erläutern bei einem gegebenen Diagramm den Zusammenhang zwischen den beiden gegeneinander aufgetragenen Größen.
  • schätzen bei Aufgaben Größenordnungen ab und führen bei Lösungen von Aufgaben Plausibilitätsbetrachtungen durch.
  • führen einfache Berechnungen unter Berücksichtigung der Maßeinheiten durch, beschreiben einfachste Formeln verbal und erläutern den Wirkungszusammenhang der in einfachsten Formeln enthaltenen physikalischen Größen.
  • stellen in einfacher Form Aspekte der modernen Physik dar.

  
  Die Schülerinnen und Schüler ab der Klasse 9
  

  • ermitteln und interpretieren Informationen aus einem Diagramm.
  • beschreiben einfache Formeln und erläutern den Wirkungszusammenhang der in einfachen Formeln enthaltenen physikalischen Größen.
  • überprüfen die Aussage und die Gültigkeit eines physikalischen Gesetzes.
  • entwickeln einfache Modelle und zeigen den Unterschied zwischen den Phänomenen und den Modellen auf.

  
  Die Schülerinnen und Schüler ab der Klasse 10
  

  • beschreiben Zusammenhänge zwischen mehr als zwei physikalischen Größen und stellen Vermutungen über die Zusammenhänge dieser Größen dar. Die Schülerinnen und Schüler entwickeln Versuchsstrategien zur Überprüfung der Vermutungen.
  • erläutern die Gültigkeit von Modellen.

  
  

  
  Fachliche Inhalte
  Die fachlichen Inhalte sind exemplarisch aus dem Fächerkanon Physik ausgewählt und vermitteln den Schülerinnen und Schülern das unabdingbare Basiswissen, das zum Aufbau der Fachkompetenz notwendig ist. Bei der Stoffauswahl kann keine vollständige Übersicht über die typischen kanonischen Themen erreicht werden. Vielmehr wird eine möglichst effiziente Darstellung der grundlegenden Konzepte, also der physikalischen Kernideen, angestrebt. Im Zweifelsfall geht Tiefe vor Breite.
  

  
  Basiskonzepte zur Strukturierung der fachlichen Inhalte
  Die Fachinhalte des vorliegenden Bildungsplanes sind in thematische Bildungsplaneinheiten strukturiert und nehmen Bezug auf die Basiskonzepte Materie, System, Wechselwirkungen und Energie.
  Diese grundlegenden fachlichen Konzepte besitzen über einzelne Sachgebiete hinweg in der Physik, den Natur- und Ingenieurwissenschaften eine große Bedeutung für den Aufbau, die Strukturierung und die Vernetzung von Fachwissen.
  Sie beinhalten:
  

  • zentrale, aufeinander bezogene Begriffe, Prozesse und Modellvorstellungen,
  • themenverbindende, übergeordnete Regeln und Prinzipien,
  • konvergierende und verknüpfbare Handlungsmöglichkeiten.

  
  Die Basiskonzepte werden über die Klassenstufen hinweg in unterschiedlichen fachlichen Zusammenhängen wiederholt aufgegriffen, thematisiert und ausdifferenziert. Das kumulative Lernen führt zu einer kontinuierlichen Entwicklung von Fachkompetenzen. Die Basiskonzepte unterstützen einen systematischen Wissensaufbau und somit den Erwerb eines strukturierten und mit anderen Natur- und Ingenieurwissenschaften vielseitig vernetzten Wissens. Mit ihrer Hilfe sind die Lernenden in der Lage, detailliertes Fachwissen in größere fachliche und lebensweltliche Zusammenhänge einzuordnen. Sie bieten den Lernenden eine Orientierung gegenüber ständig neuen Erkenntnissen und Herausforderungen und ermöglichen es ihnen, Sachverhalte situationsübergreifend aus bestimmten Perspektiven anzugehen.
  Physikalisches Fachwissen, wie es durch die vier Basiskonzepte charakterisiert und strukturiert wird und das Verständnis von Zusammenhängen, Konzepten und Modellen dienen der weiteren Erkenntnisgewinnung und der Problembearbeitung offener, kontextbezogener Aufgabenstellungen. Die Basiskonzepte für den Mittleren Schulabschluss wurden im Jahr 2004 von der Kultusministerkonferenz beschlossen. Sie lassen sich durch Zuordnung von fachlichen Inhalten konkretisieren.
  

  
  Die wechselseitigen Beziehungen zwischen Kompetenzen, Inhalten und Basiskonzepten
  Die Wechselbeziehungen zwischen Kompetenzen, Inhalten und Basiskonzepten gehen aus der folgenden Abbildung hervor:
  

  

  Die Bedeutung der physikalischen Inhalte wird durch die Kompetenzorientierung nicht herabgestuft, sondern verändert: Die physikalischen Kompetenzen werden an Inhalten erworben, welche durch die Basiskonzepte strukturiert sind.
  Didaktische Hinweise
  Die Gestaltung eines Physikunterrichts, der die Entwicklung der geforderten Kompetenzen unterstützt, sollte sich an den im Folgenden beschriebenen (fach‑) didaktischen Hinweisen orientieren.
  

  

  Staunen über Phänomene
  Voraussetzung für die Entwicklung des naturwissenschaftlichen Verständnisses ist die Fähigkeit, über Naturvorgänge und Gesetzmäßigkeiten beim Ablauf dieser Naturvorgänge staunen zu können. Aus dieser Fähigkeit ergibt sich einerseits der Drang, naturwissenschaftliche Fragen zu stellen und andererseits entsteht hieraus die notwendige Motivation, sich mit möglichen Lösungsansätzen auseinanderzusetzen.
  Kontextorientierung
  Die größtmögliche Einbeziehung der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler in den Physikunterricht schafft eine gute motivationale Grundlage für das Lehren und Lernen.
  Handlungsorientierung – Experimente
  Prozessbezogene Kompetenzen werden durch das eigene Tun erworben.
  Binnendifferenzierung und individuelle Förderung
  Auf eine heterogene Klassenzusammensetzung soll durch angemessene Binnendifferenzierung und durch individuelle Förderung reagiert werden.
  Nachhaltigkeit
  Ein zentrales Ziel des Physikunterrichts ist ein nachhaltiges Physikverständnis. Entscheidend hierfür sind das Üben, das Wiederholen und das Vertiefen. Der angemessene Einsatz moderner digitaler Medien, offene Aufgaben und Problemstellungen, die verschiedene Lösungswege zulassen, sichern die Anwendbarkeit des erlernten Wissens und der erworbenen Kompetenzen auch auf neue, unbekannte Zusammenhänge in der Zukunft.
  Systematik
  Bei der Übertragung erarbeiteter Konzepte auf unbekannte Gebiete werden gemeinsame Strukturen zunächst unterschiedlich scheinender Sachgebiete erkannt. Dabei stehen nicht die willkürliche Anhäufung von Detailwissen, sondern das exemplarische Erarbeiten wesentlicher Zusammenhänge in einem Bereich und das anschließende Übertragen auf einen anderen Bereich im Vordergrund.
  Modellbildung
  Bei der Entwicklung einer physikalischen Betrachtungsweise der Naturvorgänge spielt die Modellbildung eine zentrale Rolle: Die Schülerinnen und Schüler erleben an ausgewählten Beispielen den Modellbildungsprozess, begreifen, worin sich brauchbare von weniger gut brauchbaren Modellen unterscheiden und erkennen, dass und wo naturwissenschaftliches Denken seine Grenzen hat.
  Präkonzepte
  Ausgehend von den Naturphänomenen werden physikalische Begriffe und Konzepte entwickelt und dann fach- und situationsgerecht angewendet. Sofern vorhanden, werden dabei Präkonzepte kritisch überprüft und – falls sich die Präkonzepte als Misskonzepte herausstellen sollten – überwunden.
  Fachsprache
  Ausgehend von der Alltagssprache werden die Schülerinnen und Schüler im Verlaufe des Unterrichts zunehmend sicherer im Gebrauch der Fachsprache und stärken ihre Fähigkeit zur Abstraktion. Physikalische Sachverhalte sind grundsätzlich zunächst verbal zu formulieren und erst im zweiten Schritt zu mathematisieren.
  Größen und Einheiten
  Die Schülerinnen und Schüler gehen mit physikalischen Größen und den Einheiten fachgerecht um. Sie entwickeln die Fähigkeit, in Größenordnungen zu denken, bzw. Größenordnungen bei offenen Fragestellungen abzuschätzen (Stichwort: „Fermis Lösung“).
  Digitale Medien
  Medien, wie Modellbildungssysteme, Simulationen, Computeralgebra-Systeme, Videos usw., sind dann für den Lernerfolg gewinnbringend, wenn sie zielgerichtet eingesetzt werden. Simulationen und ähnliche Programme sollten jedoch in keinem Fall im Physikunterricht ein ausführbares Experiment ersetzen.
  

  
  Hinweise zum Aufbau und zur Umsetzung des Bildungsplans
  Der Aufbau des Bildungsplans gibt den Fachlehrerinnen und Fachlehrern die Möglichkeit, auf die jeweilige Situation an der Schule einzugehen.
  Die den Fachgebieten zugeordneten Zeitrichtwerte sollen den vorgesehenen Tiefgang verdeutlichen. Die im Bildungsplan vorgenommene Zuordnung der einzelnen Themen zu den Schuljahren ist einzuhalten. Veränderungen der vorgeschlagenen Abfolge der Bildungsplaneinheiten innerhalb eines Schuljahres sind möglich.
  Die in den einzelnen Schuljahren ausgewiesene Einheit „Aspekte der modernen Physik“ (Physik des 20. und des 21. Jahrhunderts) kann als eigenständige Einheit oder integriert in den anderen Bildungsplaneinheiten unterrichtet werden.