Lehrplan Fachoberschule Angewandte Physik

Lehrplan

Fachoberschule

Fachrichtung Technik

Angewandte Physik

2017/2020

Impressum

Die überarbeiteten Lehrpläne für die Fachoberschule treten am 1. August 2020 in Kraft.

Die Lehrpläne wurden erstellt durch Lehrerinnen und Lehrer der Fachoberschulen in Zusammenarbeit mit dem Sächsischen Bildungsinstitut.

Eine teilweise Überarbeitung des Lehrplans erfolgte durch Lehrerinnen und Lehrer der Fachoberschulen im Jahr 2020 in Zusammenarbeit mit dem

Landesamt für Schule und Bildung
Standort Radebeul
Dresdner Straße 78 c
01445 Radebeul
www.lasub.smk.sachsen.de

Herausgeber:
Sächsisches Staatsministerium für Kultus
Carolaplatz 1
01097 Dresden
www.smk.sachsen.de

Inhaltsverzeichnis

Teil Grundlagen

Aufbau und Verbindlichkeit der Lehrpläne

Ziele und Aufgaben der Fachoberschule

Fächerverbindender Unterricht

Lernen lernen

Teil Fachlehrplan Angewandte Physik

Ziele und Aufgaben des Faches Angewandte Physik

Übersicht über die Lernbereiche und Zeitrichtwerte

Ziele Klassenstufen 11 und 12

Klassenstufe 11

Klassenstufe 12

Teil Grundlagen

Aufbau und Verbindlichkeit der Lehrpläne

Grundstruktur

Im Teil Grundlagen enthält der Lehrplan Ziele und Aufgaben der Fachoberschule sowie Aussagen zum fächerverbindenden Unterricht und zur Entwicklung von Lernkompetenz. Im fachspezifischen Teil werden für das Fach allgemeine fachliche Ziele ausgewiesen, die in der Regel gemeinsam für die Klassenstufen 11 und 12 als spezielle fachliche Ziele differenziert beschrieben sind und dabei die Prozess- und Ergebnisorientierung des schulischen Lernens ausweisen.

Lernbereiche, Zeitrichtwerte

In den Klassenstufen 11 und 12 sind Lernbereiche mit Pflichtcharakter im Umfang von 25 Wochen verbindlich festgeschrieben. Zusätzlich kann in jeder Klassenstufe ein Lernbereich mit Wahlcharakter im Umfang von zwei Wochen bearbeitet werden.

Entscheidungen über eine zweckmäßige zeitliche Reihenfolge der Lernbereiche innerhalb der Klassenstufen bzw. zu Schwerpunkten innerhalb eines Lernbereiches liegen in der Verantwortung des Lehrers. Zeitrichtwerte können, soweit das Erreichen der Ziele gewährleistet ist, variiert werden.

tabellarische Darstellung der Lernbereiche

Die Gestaltung der Lernbereiche erfolgt in tabellarischer Darstellungsweise.

Bezeichnung des Lernbereiches	Zeitrichtwert
Lernziele und Lerninhalte	Bemerkungen

Verbindlichkeit der Lernziele und Lerninhalte

Lernziele und Lerninhalte sind verbindlich. Sie kennzeichnen grundlegende Anforderungen in den Bereichen Wissenserwerb, Kompetenzentwicklung und Werteorientierung.

Im Sinne der Vergleichbarkeit von Lernprozessen erfolgt die Beschreibung der Lernziele in der Regel unter Verwendung einheitlicher Begriffe. Diese verdeutlichen bei zunehmendem Umfang und steigender Komplexität der Lernanforderungen didaktische Schwerpunktsetzungen für die unterrichtliche Erarbeitung der Lerninhalte.

Eine gemeinsame Beschulung von ein- und zweijährigem Bildungsgang ist durch die Struktur der Lehrpläne möglich.

Bemerkungen

Bemerkungen haben Empfehlungscharakter. Gegenstand der Bemerkungen sind inhaltliche Erläuterungen, Hinweise auf geeignete Lehr- und Lernmethoden und Beispiele für Möglichkeiten einer differenzierten Förderung der Schüler. Sie umfassen Bezüge zu Lernzielen und Lerninhalten des gleichen Faches, zu anderen Fächern und zu den überfachlichen Bildungs- und Erziehungszielen der Fachoberschule.

Verweisdarstellungen

Verweise auf Lernbereiche des gleichen Faches und anderer Fächer sowie auf überfachliche Ziele werden mit Hilfe folgender grafischer Elemente veranschaulicht:

➔ LB 2

Verweis auf Lernbereich des gleichen Faches der gleichen Klassenstufe

➔ Kl. 11, LB 2

Verweis auf Lernbereich des gleichen Faches einer anderen Klassenstufe

➔ MA, Kl. 11, LB 2

Verweis auf Klassenstufe, Lernbereich eines anderen Faches

⇒ Lernkompetenz

Verweise auf ein Bildungs- und Erziehungsziel der Fachoberschule (s. Ziele und Aufgaben der Fachoberschule)

Verbindlichkeit an Fachschulen

Die Fachlehrpläne sind Grundlage für den Unterricht an der Fachschule und für die Zusatzausbildung zum Erwerb der Fachhochschulreife, sofern spezifische Fachlehrpläne für die Fachschule nicht existieren. Bei Kombination der Fachschulausbildung mit der Zusatzausbildung zum Erwerb der Fachhochschulreife ist sicherzustellen, dass die dafür erforderlichen Anforderungen der Fachlehrpläne unterrichtlich realisiert werden.

Beschreibung der Lernziele

Einblick gewinnen

Begegnung mit einem Gegenstandsbereich/Wirklichkeitsbereich oder mit Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden als grundlegende Orientierung, ohne tiefere Reflexion

Kennen

über Kenntnisse und Erfahrungen zu Sachverhalten und Zusammenhängen, zu Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden sowie zu typischen Anwendungsmustern aus einem begrenzten Gebiet im gelernten Kontext verfügen

Übertragen

Kenntnisse und Erfahrungen zu Sachverhalten und Zusammenhängen, im Umgang mit Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden in vergleichbaren Kontexten verwenden

Beherrschen

Handlungs- und Verfahrensweisen routinemäßig gebrauchen

Anwenden

Kenntnisse und Erfahrungen zu Sachverhalten und Zusammenhängen, im Umgang mit Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden durch Abstraktion und Transfer in unbekannten Kontexten verwenden

Beurteilen/Sich positionieren

begründete Sach- und/oder Werturteile entwickeln und darstellen, Sach- und/oder Wertvorstellungen in Toleranz gegenüber anderen annehmen oder ablehnen, vertreten, kritisch reflektieren und ggf. revidieren

Gestalten/Problemlösen

Handlungen/Aufgaben auf der Grundlage von Wissen zu komplexen Sachverhalten und Zusammenhängen, Lern- und Arbeitstechniken, geeigneten Fachmethoden sowie begründeten Sach- und/oder Werturteilen selbstständig planen, durchführen, kontrollieren sowie zu neuen Deutungen und Folgerungen gelangen

Abkürzungen

In den Lehrplänen der Fachoberschule werden folgende Abkürzungen verwendet:

ABIO	Agrarbiologie
A-B-U	Fachrichtung Agrarwirtschaft, Bio- und Umwelttechnologie
APH	Angewandte Physik
BIO	Biologie
CAS	Computer-Algebra-System
CH	Chemie
DaZ	Deutsch als Zweitsprache
DE	Deutsch
EF	Erschließungsfeld
EN	Englisch
ETH	Ethik
FOS	Fachoberschule
FPTA	Fachpraktischer Teil der Ausbildung
FR	Fachrichtung
G	Fachrichtung Gestaltung
GE	Geschichte (Oberschule)
GE/GK	Geschichte/Gemeinschaftskunde
GEO	Geographie (Oberschule)
GESA	Gesundheitsförderung und Soziale Arbeit
GESO	Fachrichtung Gesundheit und Soziales
GK	Gemeinschaftskunde/Rechtserziehung (Oberschule)
GTR	grafikfähiger Taschenrechner
INF	Informatik
KÄP	Künstlerisch-ästhetische Praxis
KKG	Kunst- und Kulturgeschichte
Kl.	Klassenstufe
KMK	Kultusministerkonferenz
KU	Kunst
LB	Lernbereich
LBW	Lernbereich mit Wahlcharakter
LDE	Lehrerdemonstrationsexperiment
LIT	Literatur
MA	Mathematik
MU	Musik
OS	Oberschule
PH	Physik
PTE	Produktionstechnologie
RE/e	Evangelische Religion
RE/k	Katholische Religion
RK	Rechtskunde
RS	Realschulbildungsgang
SE	Schülerexperiment
SPO	Sport
T	Fachrichtung Technik
TC	Technik/Computer (Oberschule)
TE	Technologie
Ustd.	Unterrichtsstunden
VBWL/RW	Volks- und Betriebswirtschaftslehre mit Rechnungswesen
WTH	Wirtschaft-Technik-Haushalt/Soziales (Oberschule)
WuV	Fachrichtung Wirtschaft und Verwaltung
2. FS	Zweite Fremdsprache

Die Bezeichnungen Schüler und Lehrer werden im Lehrplan allgemein für Schülerinnen und Schüler bzw. Lehrerinnen und Lehrer gebraucht.

Ziele und Aufgaben der Fachoberschule

Bildungs- und Erziehungsauftrag

Die Fachoberschule vermittelt eine allgemeine, fachtheoretische und fachpraktische Bildung. Sie ist eine Schulart der Sekundarstufe II, deren Bildungs- und Erziehungsprozess auf dem der Oberschule aufbaut und auf der Grundlage fachrichtungsbezogener Lehrpläne zu einem studienbefähigenden Abschluss führt.

Spezifische Lebens- und Berufserfahrungen der Schüler finden dahingehend Berücksichtigung, dass die Fachhochschulreife je nach Voraussetzungen in zwei Schuljahren oder in einem Schuljahr erworben werden kann. Unabhängig von der Dauer sichern die Bildungsgänge der Fachoberschule die für ein Studium an einer Fachhoch- und Hochschule oder einer Berufsakademie notwendige Studierfähigkeit und tragen den Anforderungen dieser praxisorientierten Studiengänge Rechnung. Der hohe Praxisbezug in der zweijährigen Fachoberschule ist neben dem Erlangen der Studienqualifizierung ein wichtiger Beitrag zur beruflichen Orientierung in der gewählten Fachrichtung.

Die Entwicklung und Stärkung der Persönlichkeit sowie die Möglichkeit zur Gestaltung des eigenen Lebens in sozialer Verantwortung und die Befähigung zur Mitwirkung in der demokratischen Gesellschaft gehören zum Auftrag dieser Schulart. Es werden die Grundlagen für lebenslanges Lernen in einer sich ständig verändernden Gesellschaft stabilisiert und ausgebaut sowie ein flexibler Rahmen für die weitere individuelle Leistungsförderung und die spezifische Interessen- und Neigungsentwicklung der Schüler geschaffen.

Die Fachoberschule verknüpft die theoretischen Grundlagen mit einer praxisbezogenen Wissensvermittlung. Das Suchen nach kreativen Lösungen, kritisches Hinterfragen, kategoriales und vernetztes Denken, distanzierte Reflexion und Urteilsfähigkeit sind ebenso zu fördern wie Phantasie, Intensität der Beschäftigung und Leistungsbereitschaft.

Die Fachoberschule wird nach zentralen Prüfungen mit dem Erwerb der Fachhochschulreife abgeschlossen. Diese gewährleistet den Zugang zu Studiengängen der Fachhoch- und Hochschulen sowie Berufsakademien. Die an der Fachoberschule besuchte Fachrichtung ist dabei nicht bindend für die Studienrichtung. Darüber hinaus ist mit dem Erwerb des Bildungsabschlusses Fachhochschulreife nach zwei Schuljahren die Verkürzung der Dauer einer dualen Berufsausbildung um zwölf Monate möglich.

Bildungs- und Erziehungsziele

Die Fachoberschule bereitet junge Menschen darauf vor, selbstbestimmt zu leben, sich selbst zu verwirklichen und in sozialer Verantwortung zu handeln. Im Bildungs- und Erziehungsprozess der Fachoberschule sind

der Erwerb intelligenten und anwendungsfähigen Wissens,
die Entwicklung von Lern-, Methoden- und Sozialkompetenz und
die Werteorientierung

in allen fachlichen und überfachlichen Zielen miteinander zu verknüpfen.

Die überfachlichen Ziele beschreiben darüber hinaus Intentionen, die auf die Persönlichkeitsentwicklung der Schüler gerichtet sind und in jedem Fach konkretisiert und umgesetzt werden müssen.

Eine besondere Bedeutung kommt der politischen Bildung als aktivem Beitrag zur Entwicklung der Mündigkeit junger Menschen und zur Stärkung der Zivilgesellschaft zu.

Als ein übergeordnetes Bildungs- und Erziehungsziel der Fachoberschule ist politische Bildung im Sächsischen Schulgesetz verankert und muss in allen Fächern angemessen Beachtung finden. Zudem ist sie integrativ, insbesondere in den überfachlichen Zielen Werteorientierung, Bildung für nachhaltige Entwicklung, Reflexions- und Diskursfähigkeit sowie Verantwortungsbereitschaft enthalten.

Folgende überfachlichen Ziele sind für die Fachoberschule formuliert:

Die Schüler erweitern systematisch ihr Wissen, das von ihnen in unterschiedlichen Zusammenhängen genutzt und zunehmend selbstständig angewendet werden kann. [Wissen]

Sie erweitern ihr Wissen über die Gültigkeitsbedingungen spezifischer Erkenntnismethoden und lernen, dass Erkenntnisse von den eingesetzten Methoden abhängig sind. Dabei entwickeln sie ein differenziertes Weltbild. [Methodenbewusstsein]

Die Schüler entwickeln die Fähigkeit weiter, Informationen zu gewinnen, einzuordnen und zu nutzen, um ihr Wissen zu erweitern, neu zu strukturieren und anzuwenden. Sie vertiefen ihre Fähigkeiten, moderne Informations- und Kommunikationstechnologien sicher, sachgerecht, situativ-zweckmäßig, verantwortungs- und gesundheitsbewusst zu nutzen. Sie nutzen deren Funktionsweisen zur kreativen Lösung von Problemen. [informatische Bildung]

Sie erweitern und vertiefen ihre Kenntnisse über Medien sowie deren Funktions-, Gestaltungs- und Wirkungsweisen. Traditionelle und digitale Medien nutzen sie selbstständig für das eigene Lernen. Sie analysieren mediengeprägte Probleme und stärken ihre medienkritische Reflexion. [Medienbildung]

Die Schüler eignen sich studienqualifizierende Denkweisen und Arbeitsmethoden an. Sie wenden selbstständig und zielorientiert Lernstrategien an, die selbstorganisiertes und selbstverantwortetes Lernen unterstützen und auf lebenslanges Lernen vorbereiten. [Lernkompetenz]

Sie erwerben weiterführendes fachrichtungsspezifisches Wissen, erkennen ökonomische Zusammenhänge und sind in der Lage, dieses bei der Lösung interdisziplinärer Problemstellungen anzuwenden. Sie vertiefen erworbene Problemlösestrategien und entwickeln das Vermögen weiter, zielgerichtet zu beobachten, zu beschreiben, zu analysieren, zu ordnen und zu synthetisieren. Sie sind zunehmend in der Lage, problembezogen deduktiv oder induktiv vorzugehen, Hypothesen zu bilden und zu überprüfen sowie gewonnene Erkenntnisse auf einen anderen Sachverhalt zu übertragen. Sie lernen in Alternativen zu denken, Phantasie und Kreativität weiterzuentwickeln und Lösungen auf ihre Machbarkeit zu überprüfen. [Problemlösestrategien]

Die Schüler entwickeln ihre Reflexions- und Diskursfähigkeit weiter, um ihr Leben selbstbestimmt und verantwortlich zu führen. Sie lernen, Positionen, Lösungen und Lösungswege kritisch zu hinterfragen. Sie erwerben die Fähigkeit, differenziert Stellung zu beziehen und die eigene Meinung sachgerecht zu begründen. Sie eignen sich die Fähigkeit an, komplexe Sachverhalte unter Verwendung der entsprechenden Fachsprache sowohl mündlich als auch schriftlich logisch strukturiert und schlüssig darzulegen. [Reflexions- und Diskursfähigkeit]

Sie entwickeln die Fähigkeit weiter, effizient mit Zeit und Ressourcen umzugehen, indem sie Arbeitsabläufe zweckmäßig planen, gestalten, reflektieren und selbstständig kontrollieren. Sie erwerben diagnostische Fähigkeiten und beherrschen geistige und manuelle Operationen. [Arbeitsorganisation]

Die Schüler vertiefen die Fähigkeit zu interdisziplinärem Arbeiten, bereiten sich auf den Umgang mit vielschichtigen und vielgestaltigen Problemen und Themen vor und lernen, diese mehrperspektivisch zu betrachten. [Interdisziplinarität, Mehrperspektivität]

Sie entwickeln ihre Kommunikations- und Teamfähigkeit weiter. Sie sind zunehmend in der Lage, sich auch in einer Fremdsprache adressaten-, situations- und wirkungsbezogen zu verständigen und erfahren, dass Kooperation für die Problemlösung zweckdienlich ist. [Kommunikationsfähigkeit]

Die Schüler entwickeln die Fähigkeit zu Empathie und Perspektivwechsel weiter und sind sensibilisiert, sich für die Rechte und Bedürfnisse anderer einzusetzen. Sie kennen verschiedene Weltanschauungen, erkennen unterschiedliche philosophische Hintergründe und setzen sich mit unterschiedlichen Positionen und Wertvorstellungen auseinander, um sowohl eigene Positionen einzunehmen als auch anderen gegenüber Toleranz zu entwickeln. [Empathie und Perspektivwechsel]

Sie stärken ihre interkulturelle Kompetenz, um offen zu sein, sich mit anderen zu verständigen und angemessen handeln zu können. [Interkulturalität]

Die Schüler setzen sich, ausgehend von den eigenen Lebensweltbezügen, einschließlich ihrer Erfahrungen mit der Vielfalt und Einzigartigkeit der Natur, mit lokalen, regionalen und globalen Entwicklungen auseinander. Sie entwickeln ihre Fähigkeit weiter, Auswirkungen von Entscheidungen auf das Leben der Menschen, die Umwelt und die Wirtschaft zu bewerten.

Sie setzen sich bewusst für eine ökologisch, sozial und ökonomisch nachhaltige Entwicklung ein und wirken gestaltend daran mit. Dabei nutzen sie Partizipationsmöglichkeiten. [Bildung für nachhaltige Entwicklung]

Die Schüler entwickeln ihre eigenen Wertvorstellungen auf der Grundlage der freiheitlichen demokratischen Grundordnung weiter, indem sie Werte im schulischen Alltag erleben, kritisch reflektieren und diskutieren. Dazu gehören insbesondere Erfahrungen der Toleranz, der Akzeptanz, der Anerkennung und der Wertschätzung im Umgang mit Vielfalt sowie Respekt vor dem Leben, dem Menschen und vor zukünftigen Generationen. Sie entwickeln die Fähigkeit und Bereitschaft weiter, sich vor dem Hintergrund demokratischer Handlungsoptionen aktiv in die freiheitliche Demokratie einzubringen. [Werteorientierung]

Sie entwickeln eine persönliche Motivation für die Übernahme von Verantwortung in Schule und Gesellschaft. [Verantwortungsbereitschaft]

Gestaltung des Bildungs- und Erziehungsprozesses

Die Unterrichtsgestaltung an der Fachoberschule erfordert eine zielgerichtete Weiterentwicklung der Lehr- und Lernkultur. Die Lernenden müssen vor dem Hintergrund unterschiedlicher Lebens- und Berufserfahrungen sowie Leistungsvoraussetzungen in ihrer Individualität angenommen werden. Durch unterschiedliche Formen der inneren Differenzierung wird fachliches und soziales Lernen besonders gefördert.

Der Unterricht an der Fachoberschule geht auch von der Selbsttätigkeit, den erweiterten Erfahrungen und dem zunehmenden Abstraktionsvermögen der Schüler aus. Durch eine gezielte Auswahl geeigneter Methoden und Verfahren der Unterrichtsführung ist diesem Anspruch Rechnung zu tragen. Die Schüler der Fachoberschule werden an der Unterrichtsgestaltung beteiligt und übernehmen für die zielgerichtete Planung und Realisierung von Lernprozessen Mitverantwortung.

Der Unterricht knüpft an die Erfahrungs- und Lebenswelt der Schüler an. Komplexe Themen und Probleme werden zum Unterrichtsgegenstand. Bei der Unterrichtsgestaltung sind Methoden, Strategien und Techniken der Wissensaneignung zu vermitteln und den Schülern in Anwendungssituationen bewusst zu machen. Dadurch sollen die Schüler lernen, ihren Lernweg selbstbestimmt zu gestalten, Lernerfolge zu erzielen und Lernprozesse und -ergebnisse selbstständig und kritisch einzuschätzen.

Dabei sind die Selbstständigkeit der Schüler fördernde Arbeitsformen zu suchen. Der systematische und zielgerichtete Einsatz von traditionellen und digitalen Medien fördert das selbstgesteuerte, problemorientierte und kooperative Lernen. Der Unterricht wird schülerzentriert gestaltet. Im Mittelpunkt steht die Förderung der Aktivität der jungen Erwachsenen bei der Gestaltung des Lernprozesses.

Der Unterricht an der Fachoberschule muss sich in großem Umfang um eine Sicht bemühen, die über das Einzelfach hinausgeht. Die Lebenswelt ist in ihrer Komplexität nur begrenzt aus der Perspektive des Einzelfaches zu erfassen. Fachübergreifendes und fächerverbindendes Lernen trägt dazu bei, andere Perspektiven einzunehmen, Bekanntes und Neuartiges in Beziehung zu setzen und nach möglichen gemeinsamen Lösungen zu suchen. Hierbei sind den Schülern die für ein Fachhoch- und Hochschulstudium oder Studium an einer Berufsakademie erforderlichen Lern- und Arbeitstechniken zu vermitteln. Ein vielfältiger Einsatz von traditionellen und digitalen Medien befähigt die Schüler, diese kritisch zu hinterfragen und für das selbstständige Lernen zu nutzen.

Anzustreben ist ein anregungs- und erfahrungsreiches Schulleben, das über den Unterricht hinaus vielfältige Angebote und die Pflege von Traditionen einschließt. Wesentliche Kriterien eines guten Schulklimas an der Fachoberschule als Teil eines Beruflichen Schulzentrums sind Transparenz der Entscheidungen, Gerechtigkeit und Toleranz sowie Achtung und Verlässlichkeit im Umgang aller an Schule Beteiligten. Wichtige Partner sind neben den Eltern und anderen Familienangehörigen auch Kirchen, Verbände, Vereine und Initiativen, die den schulischen Bildungs- und Erziehungsauftrag unterstützen, aktiv am Schulleben partizipieren sowie nach Möglichkeit Ressourcen und Kompetenzen zur Verfügung stellen sollen.

Die Schüler sollen dazu angeregt werden, sich über den Unterricht hinaus zu engagieren. Auf Grund der Eingliederung der Fachoberschule in ein Berufliches Schulzentrum bieten sich genügend Betätigungsfelder, die von der Arbeit in den Mitwirkungsgremien bis hin zu kulturellen und gemeinschaftlichen Aufgaben reichen.

Die gezielte Nutzung der Kooperationsbeziehungen des Beruflichen Schulzentrums mit Betrieben und Einrichtungen sowie Fachhoch- und Hochschulen sowie Berufsakademien bietet die Möglichkeit, den Schülern der Fachoberschule einen Einblick in berufliche Tätigkeiten zu geben oder diesen zu vertiefen. Damit öffnet sich das Berufliche Schulzentrum stärker gegenüber seinem gesellschaftlichen Umfeld. Des Weiteren können besondere Lernorte entstehen, wenn Schüler nachbarschaftliche oder soziale Dienste leisten. Dadurch werden individuelles und soziales Engagement mit Verantwortung für sich selbst und für die Gemeinschaft verbunden. Dazu bietet der Fachpraktische Teil der Ausbildung im zweijährigen Bildungsgang der Fachoberschule ein besonderes Betätigungsfeld.

Schulinterne Evaluation, auch unter Einbeziehung der Schüler, muss zu einem selbstverständlichen Bestandteil der Lehr- und Lern- wie auch Arbeitskultur werden. Dadurch können Planungen bestätigt, modifiziert oder verworfen werden. Die Evaluation unterstützt die Kommunikation und die Partizipation der Betroffenen bei der Gestaltung von Schule und Unterricht.

Fächerverbindender Unterricht

Während fachübergreifendes Arbeiten durchgängiges Unterrichtsprinzip ist, setzt fächerverbindender Unterricht ein Thema voraus, das von einzelnen Fächern nicht oder nur teilweise erfasst werden kann.

Das Thema wird unter Anwendung von Fragestellungen und Verfahrensweisen verschiedener Fächer bearbeitet. Bezugspunkte für die Themenfindung sind Perspektiven und thematische Bereiche. Perspektiven beinhalten Grundfragen und Grundkonstanten des menschlichen Lebens:

Perspektiven

Raum und Zeit

Sprache und Denken

Individualität und Sozialität

Natur und Kultur

thematische Bereiche

Die thematischen Bereiche umfassen:

Verkehr
Medien
Kommunikation
Kunst
Verhältnis der Generationen
Gerechtigkeit
Eine Welt
Arbeit
Beruf
Gesundheit
Umwelt
Wirtschaft
Technik

Politische Bildung, Medienbildung und Digitalisierung sowie Bildung für nachhaltige Entwicklung sind besonders geeignet für den fächerverbindenden Unterricht.

Konzeption

Jede Schule kann zur Realisierung des fächerverbindenden Unterrichts eine Konzeption entwickeln. Ausgangspunkt dafür können folgende Überlegungen sein:

Man geht von Vorstellungen zu einem Thema aus. Über die Einordnung in einen thematischen Bereich und eine Perspektive wird das konkrete Thema festgelegt.
Man geht von einem thematischen Bereich aus, ordnet ihn in eine Perspektive ein und leitet daraus das Thema ab.
Man entscheidet sich für eine Perspektive, wählt dann einen thematischen Bereich und kommt schließlich zum Thema.

Nach diesen Festlegungen werden Ziele, Inhalte und geeignete Organisationsformen bestimmt.

Bei einer Zusammenarbeit von fachrichtungsbezogenen und allgemeinbildenden Fächern ist eine Zuordnung zu einer Perspektive oder einem Themenbereich nicht zwingend erforderlich.

Lernen lernen

Lernkompetenz

Die Entwicklung von Lernkompetenz zielt darauf, das Lernen zu lernen. Unter Lernkompetenz wird die Fähigkeit verstanden, selbstständig Lernvorgänge zu planen, zu strukturieren, durchzuführen, zu überwachen, ggf. zu korrigieren und abschließend auszuwerten. Zur Lernkompetenz gehören als motivationale Komponente das eigene Interesse am Lernen und die Fähigkeit, das eigene Lernen zu steuern.

Strategien

Im Mittelpunkt der Entwicklung von Lernkompetenz stehen Lernstrategien. Diese umfassen:

Basisstrategien, welche vorrangig dem Erwerb, dem Verstehen, der Festigung, der Überprüfung und dem Abruf von Wissen dienen
Regulationsstrategien, die zur Selbstreflexion und Selbststeuerung hinsichtlich des eigenen Lernprozesses befähigen
Stützstrategien, die ein gutes Lernklima sowie die Entwicklung von Motivation und Konzentration fördern

Techniken

Um diese genannten Strategien einsetzen zu können, müssen die Schüler die an der Oberschule erworbenen konkreten Lern- und Arbeitstechniken selbstständig anwenden und ggf. deren Anzahl gezielt erweitern. Bei diesen Techniken handelt es sich um:

Techniken der Beschaffung, Überprüfung, Verarbeitung und Aufbereitung von Informationen (z. B. Lese-, Schreib-, Mnemo-, Recherche-, Strukturierungs-, Visualisierungs- und Präsentationstechniken)
Techniken der Arbeits-, Zeit- und Lernregulation (z. B. Arbeitsplatzgestaltung, Hausaufgabenmanagement, Arbeits- und Prüfungsvorbereitung, Selbstkontrolle)
Motivations- und Konzentrationstechniken (z. B. Selbstmotivation, Entspannung, Prüfung und Stärkung des Konzentrationsvermögens)
Kooperations- und Kommunikationstechniken (z. B. Gesprächstechniken, Arbeit in verschiedenen Sozialformen)

Ziel

Ziel der Entwicklung von Lernkompetenz ist es, dass Schüler ihre eigenen Lernvoraussetzungen realistisch einschätzen können und in der Lage sind, individuell geeignete Techniken und Medien situationsgerecht zu nutzen und für das selbstbestimmte Lernen einzusetzen.

Verbindlichkeit

Für eine nachhaltige Wirksamkeit muss der Lernprozess selbst zum Unterrichtsgegenstand werden. Gebunden an Fachinhalte sollte ein Teil der Unterrichtszeit dem Lernen des Lernens gewidmet sein. Die Lehrpläne bieten dazu Ansatzpunkte und Anregungen.

Teil Fachlehrplan Angewandte Physik

Ziele und Aufgaben des Faches Angewandte Physik

Beitrag zur allgemeinen Bildung

Das Fach Angewandte Physik fördert die Auseinandersetzung mit der natürlichen und technischen Lebenswelt. Der Beitrag des Faches für die allgemeine Bildung ergibt sich aus der Bedeutung physikalischer Gesetzmäßigkeiten und Methoden für Erkenntnisgewinnung, technische Entwicklungen und damit verbundene gesellschaftliche Veränderungen. Die Schüler erweitern und vertiefen ihre physikalischen Kenntnisse, indem sie anwendungsbezogene Problemstellungen sowohl theoretisch als auch praktisch bearbeiten. Dabei entwickeln sie ihre Fähigkeit, Entscheidungen und Entwicklungen in Technik, Umwelt und Gesellschaft zu beurteilen. Der Unterricht im Fach Angewandte Physik regt zu zukunftsfähigem Denken und Handeln im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung an und erzeugt bei den Schülern ein Bewusstsein für lokale, regionale und globale Herausforderungen unserer Zeit. Lösungsansätze ermöglichen eine nachhaltige Entwicklung und regen damit zu zukunftsfähigem Denken und Handeln an. Hierbei kommt der Bildung für nachhaltige Entwicklung eine wichtige Rolle zu.

Das Fach Angewandte Physik schafft Voraussetzungen für den Erwerb der Fachhochschulreife. Es vermittelt Denkweisen und Arbeitsmethoden für wissenschaftliches Arbeiten und fördert die Entwicklung von Fähigkeiten zur Problemlösung. Die Schüler erfassen Bedeutung und Grenzen von Experimenten, Hypothesen, Modellen und Theorien für die Gewinnung physikalischer Erkenntnisse und deren Umsetzung in der Praxis. Die Auseinandersetzung mit physikalischen Sachverhalten unterstützt die Herausbildung wichtiger Persönlichkeitseigenschaften wie Zielstrebigkeit, Ausdauer und Gewissenhaftigkeit. Individuelles und gemeinsames Experimentieren fördern die Kommunikations- und Teamfähigkeit. Im Diskurs um physikalisch-technische Entwicklungen und deren mögliche gesellschaftliche Auswirkungen positionieren sich die Schüler und entwickeln Toleranz gegenüber anderen Meinungen. Weiterhin fördert das Fach Interesse und Freude an der Beschäftigung mit Themen aus Natur, Technik und Politik und orientiert auf spezifische berufliche Tätigkeitsfelder.

allgemeine fachliche Ziele

Abgeleitet aus dem Beitrag des Faches zur allgemeinen Bildung werden folgende allgemeine fachliche Ziele formuliert:

Entwickeln eines differenzierten Weltbildes hinsichtlich physikalischer Aspekte verschiedener Lebensbereiche,
Aneignen physikalischer Denk- und Arbeitsweisen,
Entwickeln von Strategien zur Bearbeitung physikalischer Aufgaben- und Problemstellungen,
Nutzen der Fachsprache sowie fachspezifischer Darstellungsformen.

Strukturierung

Im Lehrplan werden fachrichtungsspezifische Besonderheiten der Fachrichtung Technik bei der Formulierung der Ziele sowie bei der Auswahl der Inhalte berücksichtigt.

Die Lernbereiche orientieren sich entweder an Teilgebieten der Physik oder sind zur Vernetzung von Wissen gebietsübergreifend gestaltet. Ziele und Inhalte der Lernbereiche mit Wahlpflichtcharakter sind in besonderem Maße themen- bzw. anwendungsorientiert.

didaktische Grundsätze

Bei der Gestaltung des Unterrichts im Fach Angewandte Physik werden physikalische Inhalte mit der Erfahrungs- und Lebenswelt der Schüler verknüpft, um Lernmotivation und -erfolg zu fördern. Die im Fachpraktischen Teil der Ausbildung bzw. in der Berufsausbildung oder in der Berufstätigkeit gewonnenen relevanten Erfahrungen sind einzubeziehen.

Der Unterricht im Fach Angewandte Physik ist vielfach handlungsorientiert. Dazu sind auch offene Formen des Unterrichts wie Frei- und Projektarbeit zu nutzen. Eine individuelle Förderung der Schüler ist mithilfe von differenzierten Aufgaben zu sichern. Durch Gruppenarbeit wird sowohl fachliches als auch soziales Lernen unterstützt.

Der Selbsttätigkeit der Schüler, insbesondere beim eigenständigen Experimentieren und Lösen von physikalischen Problemstellungen, kommt große Bedeutung zu. Das Experiment wird so eingesetzt, dass seine zentrale Bedeutung für die physikalische Erkenntnisgewinnung verstanden, Zusammenhänge veranschaulicht und gleichzeitig Interesse an der Physik entwickelt werden.

Im Fach Angewandte Physik sollten digitale Medien zielgerichtet, situationsangemessen und kreativ zur Wissensaneignung, zur Veranschaulichung physikalischer Sachverhalte und zur Informationsbeschaffung eingesetzt werden, um die Medienbildung in den Lehr- und Lernprozess zu integrieren.

Bei Inhalten mit politischem Gehalt werden auch die damit in Verbindung stehenden fachspezifischen Arbeitsmethoden der politischen Bildung eingesetzt. Bei Inhalten mit Anknüpfungspunkten zur Bildung für nachhaltige Entwicklung eignen sich insbesondere die didaktischen Prinzipien der Visionsorientierung, des Vernetzenden Lernens sowie der Partizipation. Vernetztes Denken bedeutet hier die Verbindung von Gegenwart und Zukunft einerseits und ökologischen, ökonomischen und sozialen Dimensionen des eigenen Handelns andererseits.

Übersicht über die Lernbereiche und Zeitrichtwerte

		Zeitrichtwert
Klassenstufe 11
Lernbereich 1	Strahlenoptik	18 Ustd.
Lernbereich 2	Wärmelehre	22 Ustd.
Lernbereich 3	Kernphysik	23 Ustd.
Lernbereiche mit Wahlcharakter
Wahlbereich 1	Wärmelehre im Bauwesen
Wahlbereich 2	Auge und Kamera
Wahlbereich 3	Wetter und Klima
Wahlbereich 4	Mechanik der Fluide
Klassenstufe 12
Lernbereich 1	Mechanik	58 Ustd.
Lernbereich 2	Felder	58 Ustd.
Lernbereich 3	Schwingungen und Wellen	20 Ustd.
Lernbereich 4	Optik	14 Ustd.
Lernbereiche mit Wahlcharakter
Wahlbereich 1	Elektromagnetische Wellen
Wahlbereich 2	Anwendungen der Optik
Wahlbereich 3	Elektrophysikalische Effekte
Wahlbereich 4	Mechanik im Straßenverkehr

Ziele Klassenstufen 11 und 12

Entwickeln eines differenzierten Weltbildes hinsichtlich physikalischer Aspekte verschiedener Lebensbereiche

Die Schüler vertiefen ihr physikalisches Wissen zu Licht, Wärme, Grundlagen der Mechanik und Struktur der Materie im Zusammenhang mit Anwendungen in Forschung und Technik. Sie vernetzen ihr Wissen zu Gravitation, Elektrizität und Magnetismus sowie zu Arbeit und Energie. Die Schüler wissen um Möglichkeiten und Grenzen physikalischer Modelle hinsichtlich der Erkennbarkeit der Welt. Sie verstehen, dass die zur Beschreibung physikalischer Prozesse und Zustände notwendigen Gesetze nur in Geltungsbereichen anwendbar sind. Sie erkennen den wechselseitigen Zusammenhang zwischen Gewinnung von Erkenntnissen über physikalische Effekte und Entwicklung technischer Verfahren. Die Schüler diskutieren Probleme aus Physik, Technik und Umwelt. Sie erkennen zunehmend die Notwendigkeit, mehr auf Nachhaltigkeit im privaten wie gesellschaftlichen Handeln zu achten.

Die Schüler können Methoden und Modelle auf die Analyse komplexer technischer Systeme übertragen und gewinnen Einblick in Konzepte der Arbeit von Technikerinnen und Technikern sowie Ingenieurinnen und Ingenieuren. Sie positionieren sich zu Möglichkeiten technischer Entwicklungen und erfassen die Bedeutung der Physik für Wirtschaft und Gesellschaft. Ihnen wird bewusst, dass das physikalisch-technisch Machbare nur innerhalb ökonomischer und moralisch-ethischer Grenzen Anwendung finden darf. Sie nutzen ihr physikalisches Wissen zur Bewertung von Möglichkeiten zur Material-, Masse- und Energieeinsparung.

Aneignen physikalischer Denk- und Arbeitsweisen

Die Schüler sind in der Lage, Hypothesen oder Prognosen im Zusammenhang mit physikalischen Gesetzen zu prüfen. Sie entwickeln ihre Fähigkeiten weiter, Experimente selbstständig zu planen, zu dokumentieren, die Ergebnisse auszuwerten und kritisch zu hinterfragen. Sie lernen, wie mit elektronischen Hilfsmitteln Messwerte erfasst und mit geeigneten digitalen Werkzeugen ausgewertet werden können. Die Schüler klassifizieren Messunsicherheiten und beurteilen diese nach deren Einfluss auf das Messergebnis. Sie leiten aus Diagrammen physikalische Aussagen ab und wenden ihr mathematisches Wissen über Funktionen, Gleichungen und Gleichungssysteme an. Sie nutzen Vektoren und Elemente der Infinitesimalrechnung zum Beschreiben von physikalischen Größen, Prozessen und Zuständen. Die Schüler erkennen den Sinn und die Notwendigkeit von Idealisierung und Abstraktion. Sie nutzen Modelle zum Beschreiben und Erklären physikalischer Sachverhalte.

Die Schüler erfassen den Unterschied zwischen Prozess- und Zustandsgrößen. Sie erkennen die Bedeutung von Erhaltungsprinzipien und -größen in der Physik und wenden diese an. Die Schüler führen Kausalitätsbetrachtungen durch, um ihre Fähigkeiten im Erklären von Zusammenhängen zu vertiefen. Sie nutzen Analogiebetrachtungen, um ihr Wissen auf vergleichbare Sachverhalte zu übertragen. Sie beherrschen deduktive sowie induktive Vorgehensweisen.

Entwickeln von Strategien zur Bearbeitung physikalischer Aufgaben- und Problemstellungen

Zur Bearbeitung physikalischer Aufgaben- und Problemstellungen beschreiben die Schüler Erscheinungen, erklären Zusammenhänge, interpretieren Gleichungen und Diagramme. Sie suchen nach Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen und erschließen sich über die Stufen Satzgleichung – Wortgleichung – Symbolgleichung einen Algorithmus. Die Schüler wenden geeignete Methoden und Modelle zur Lösung an und erlangen Sicherheit bei der Auswahl von Funktionsgleichungen, Bilanzen und Erhaltungssätzen zur Berechnung physikalischer Größen. Sie können bei der Ermittlung physikalischer Größen vorab die Größenordnung der Ergebnisse durch Überschlag eingrenzen und die quantitativen Ergebnisse mit sinnvoller Genauigkeit angeben. Die Schüler überprüfen die gefundene Lösung und sind in der Lage, das Ergebnis kritisch einzuschätzen und bezüglich der Problemstellung zu interpretieren. Sie vergleichen verschiedene Lösungswege und beurteilen deren Effizienz und Praktikabilität.

Die Schüler eignen sich zunehmend selbstständig Unterrichtsinhalte an und systematisieren ihr Wissen. Dabei nutzen sie Darstellungen und Veröffentlichungen aus verschiedenen traditionellen und digitalen Medien, wie Nachschlagewerken, Lernsoftware, Datenbanken.

Nutzen der Fachsprache sowie fachspezifischer Darstellungsformen

Die Schüler beherrschen Grundlagen der physikalischen Begriffs-, Größen- und Einheitensysteme. Sie erschließen sich Texte, Tabellen und grafische Darstellungen, u. a. Prinzipskizzen technischer Systeme oder Schaltpläne, und können physikalisch-technische Zusammenhänge mithilfe der Fachsprache darstellen. Sie sind in der Lage, Arbeitsergebnisse zu dokumentieren und zeitgemäß, adressaten- und situationsgerecht zu präsentieren. Sie nutzen dazu traditionelle sowie digitale Medien.

Klassenstufe 11

Lernbereich 1: Strahlenoptik 18 Ustd.

Anwenden der Modellvorstellung Lichtstrahl	➔ OS, PH, Kl. 10, LB 2 ➔ OS, PH, Kl. 10, LB 3
Grundannahmen des Denkmodells Lichtstrahl	⇒ Methodenbewusstsein: Möglichkeiten und Grenzen von Modellen
Reflexionsgesetz
Brechungsgesetz $\frac{\sin (α)}{\sin (β)} = \frac{c_{1}}{c_{2}} = \frac{n_{2}}{n_{1}}$
Brechzahl
Totalreflexion, Grenzwinkel	Lichtleiter
Dispersion	⇒ Kommunikationsfähigkeit: Beschreiben von Experimenten und Beobachtungsergebnissen
Bildentstehung bei optischen Linsen	zeichnerische Darstellung mittels ausgewählter Strahlen
Abbildungsgleichung und -maßstab $\frac{1}{f} = \frac{1}{g} + \frac{1}{b}$ $\frac{G}{B} = \frac{g}{b}$	Brennweitenbestimmung nach Bessel
reelle und virtuelle Bilder
SE zu Reflexion und Brechung	Bildentstehung bei optischen Linsen, Dispersionskurve eines Prismas, Bildentstehung am ebenen Spiegel und diffuse Reflexion, Bildentstehung am Hohlspiegel, Strahlengang durch eine planparallele Glasplatte
Übertragen der Kenntnisse über den Lichtstrahl auf die Funktionsweise optischer Geräte	Fernrohr, Prismenfernglas, Mikroskop, Lupe, Auge Linsenfehler und Korrekturmöglichkeiten ➔ BIO, Kl. 11, LBW 4

Lernbereich 2: Wärmelehre 22 Ustd.

Anwenden der Kenntnisse über stoffgebundene Wärme und Energiespeicherung	➔ OS, PH, Kl. 8, LB 3 ➔ CH, Kl. 11, LB 2
Temperaturmessung	Widerstandsthermometer, Thermoelement ⇒ informatische Bildung: digitale Erfassung von Messwerten
Arten der Wärmeübertragung, Systeme und Systemgrenzen	Wärmetransport und Isolation
Grundgleichung der Wärmelehre $Q = c \cdot m \cdot ∆ T$
Wärmebilanzen	Richmann‘sche Mischungsregel ⇒ Kommunikationsfähigkeit: Beschreiben von Experimenten und Beobachtungsergebnissen ⇒ Problemlösestrategien: mehrere Körper
SE zur Kalorimetrie	Bestimmung der Wärmekapazität eines Kalorimeters, Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität eines Festkörpers bzw. einer Flüssigkeit
Energiespeicherung bei Phasenübergängen und Erwärmungen bzw. Abkühlungen $Q_{S} = q_{S} \cdot m$ $Q_{V} = q_{V} \cdot m$
T-Q-Diagramm	Wasser, Metalle Berechnung von Erwärmungen und Übergängen Interpretation grafischer Darstellungen ⇒ Methodenbewusstsein: Diagrammdarstellung
Beispiele aus Natur und Technik	Wärmepumpen, Kühlanlagen, Wetterphänomene, Druckabhängigkeit des Siedepunktes, Begriff Taupunkt, Anomalie des Wassers
Anwenden der Gleichungen zur Berechnung von Längen- und Volumenänderungen bei Temperaturänderung fester und flüssiger Stoffe $∆ l = α \cdot l_{0} \cdot ∆ T$ $∆ V = γ \cdot V_{0} \cdot ∆ T$	Erkundungsaufgabe: technische Anwendungen, Probleme in Natur und Technik
Stoffkombination	Bimetallstreifen, kraftstoffgefüllter Metalltank, Verbundwerkstoffe SE: Längen- und Volumenänderung bei Temperaturänderungen
Kennen des Denkmodells ideales Gas
Anwenden der Zustandsgleichung des idealen Gases	Möglichkeiten und Grenzen der makrophysikalischen Betrachtungsweise
$\frac{p \cdot V}{T} = konstant$	Zustandsgrößen Fallunterscheidung: Zustandsänderungen in der Technik
allgemeine Gasgleichung	allgemeine Gaskonstante R Unterscheidung von c_p und c_v
Einblick gewinnen in die kinetisch-statistische Betrachtungsweise thermodynamischer Vorgänge	Clausius 1857: kinetische Gastheorie
Anwenden von Methoden zur Ermittlung der Volumenänderungsarbeit	Flächenermittlung
grafisch
rechnerisch für p = konstant $W = \overset{}{F \cdot ∆ s = - p \cdot ∆ V}$	Äquivalenz zwischen mechanischer Arbeit und Arbeit am Gas
Kennen der Zustandsänderungen
isotherm, isochor, isobar und adiabatisch	Kompressoren, Verbrennungsmotoren, Kühlaggregate grafische Darstellung auch mithilfe digitaler Medien, Zusammenarbeit mit INF
Anwenden von Energiebetrachtungen
Zusammenhänge bei der Umwandlung chemischer Energie
$∆ E_{c h} \to ∆ U \to Q$	Berechnungen von Energieinhalten von Brennstoffen $E_{c h} = H \cdot m und E_{c h} = H_{V} \cdot V$
Wärmeleistung $P = \frac{m \cdot H}{t}$	Leistungsberechnungen
1. Hauptsatz $∆ U = Q + W$	Bedeutung der Vorzeichen
Energiebilanzen bei Verbrennungsmotoren, technische Möglichkeiten zur Erhöhung der Arbeit	Zukunft der Verbrennungsmotoren, Vergleich der Umweltbilanzen verschiedener Antriebsarten mit Blick auf Herstellung, Betrieb und Entsorgung ⇒ Reflexions- und Diskursfähigkeit: Diskussion um das Sinnvolle und Machbare ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: Energie- und Umweltbilanzen
Carnot-Prozess	reversible und irreversible Vorgänge
ein weiterer Kreisprozess	Dieselmotor, Kraftwerksprozess, Stirlingmotor
Beurteilen der Möglichkeiten der Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades	2. Hauptsatz der Thermodynamik ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: Wirkungsgrad maximal und real, Verbrauchskennfeld eines Verbrennungsmotors ⇒ Problemlösestrategien: kreatives Denken in Alternativen
allgemeine Wirkungsgradermittlung $η = \frac{E_{2}}{E_{1}} = \frac{W_{2}}{W_{1}} = \frac{P_{2}}{P_{1}}$
thermischer Wirkungsgrad $η_{t h} = \frac{T_{2} - T_{1}}{T_{2}}$	Möglichkeiten und Grenzen der Erhöhung von $∆ T$ : Dieselmotor, Brennstoffzellen SE: Wirkungsgrad von Wärmequellen ⇒ Werteorientierung: kritische Reflexion

Lernbereich 3: Kernphysik 23 Ustd.

Kennen des Aufbaus und der Systematik der Atomkerne	➔ OS, PH, Kl. 9, LB 2
Nukleonen	Proton und Neutron als Kernbausteine
Nuklide	Nuklidkarte, Isotope, Isobare
Masse und Radius der Kerne	relative Atommasse, atomare Masseneinheit
Anwenden der Kenntnisse über Bindungsenergie und Massendefekt	Kernspaltung, Kernfusion, Paarzerstrahlung
Masse-Energie-Äquivalenz $E = ∆ m \cdot c^{2}$
Bindungsenergie	Potenzialtopfmodell
Beurteilen der Wirkungen von Kernstrahlung
Arten, Charakter und Eigenschaften der Kernstrahlung	$α$ -, $β$ -, $γ$ -Strahlung, Positron, Myon, Lepton, Neutrino, biologische Wirksamkeit und Schädigung (somatisch und genetisch)
Zerfall und Zerfallsreihen	$α$ -, $β$ ^--, $β$ ⁺-Zerfall, $γ$ -Strahlung Verschiebungssätze
Formen natürlicher Radioaktivität	verschiedenartige Entstehungsursachen: Höhenstrahlung, terrestrische Strahlung
Verfahren zur Messung der Kernstrahlung	Geiger-Müller-Zählrohr Wilson‘sche Expansionsnebelkammer Szintillationszähler, Halbleiterdetektor
Zerfallsgesetz $N (t) = N_{0} \cdot e^{- λ \cdot t}$	Halbwertszeit, Zerfallskonstante Demonstration mithilfe digitaler Medien, Zusammenarbeit mit INF ➔ MA, Kl. 12, LB 4
Strahlenschutz	Strahlenschutzverordnung der Bundesrepublik Deutschland, Äquivalentdosis, Vorkommen und Anwendung von Radionukliden im Alltag Projekt ⇒ Problemlösestrategien: zielgerichtete Analyse ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: Auswirkungen auf das Leben der Menschen, die Umwelt und die Wirtschaft ➔ EN, Kl. 12, LB 4
Kennen der Kernspaltung am Beispiel ${}_{0}^{1}n + {}_{92}^{235}U$
unkontrollierte Kettenreaktion	Umwandlung von Bindungsenergie
kontrollierte Kettenreaktion	Prinzip des Kernreaktors
Sich positionieren zu Chancen und Risiken der Nutzung radioaktiver Substanzen und der Kernenergie	Pro-Kontra-Diskussion: Sicherheit von Kernreaktoren, Wiederaufarbeitung, Endlagerung, Energie der Zukunft, Kernkraftausstieg ⇒ Reflexions- und Diskursfähigkeit: Chancen und Risiken der Kernenergie ⇒ Empathie und Perspektivwechsel: Argumente der Befürworter und der Gegner der Kernenergienutzung ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: verantwortungsvoller Umgang mit umweltpolitischen Entscheidungen ➔ ETH, Kl. 11 und 12, LB 3 ➔ ETH, Kl. 11 und 12, LBW 7 ➔ RE/e, Kl. 11 und 12, LB 3 ➔ RE/k, Kl. 11 und 12, LB 3
Einblick gewinnen in die Vorgänge der Kernfusion

Wahlbereich 1: Wärmelehre im Bauwesen

Kennen der Arten des Wärmetransportes	LDE: Wärmeleitung, -strömung
Wärmeleitung	Einfluss der Windgeschwindigkeit auf den Wärmeübergang
Wärmestrahlung
Wärmeströmung (Konvektion)	gefühlte Temperatur
Wärmeübergang
Wärmedurchgang
Übertragen der Kenntnisse des Wärmetransportes auf den Wärmedurchgangskoeffizienten	Möglichkeiten zur Verminderung des Wärmedurchgangskoeffizienten durch Wärmedämmung und geeignete Bauweisen
ein- und mehrschichtige Wand	⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: Schutz von Ressourcen
Zusammenhang der Größen
Wärmedurchgangskoeffizient
Wärmeübergangswiderstand innen und außen	aktuelle Vorschriften und Normen
Wärmeleitfähigheit
Wandstärke
rechnerische Ermittlung des Wärmedurchgangskoeffizienten
Übertragen der Kenntnisse auf die Wärmebedarfsberechnung eines einfachen Gebäudes $Q = U \cdot A \cdot t \cdot ∆ T$	energetisch optimierte Gebäude, Verglasungen, Türen
Beurteilen des Wärmebedarfes von Gebäuden und der Möglichkeiten zur Verminderung der Schadstoffemissionen bei der Beheizung von Gebäuden	anthropogener Treibhauseffekt Anteil der Raumwärmebereitstellung am anthropogenen Treibhauseffekt Möglichkeiten zur Deckung des Heizwärmebedarfes mit Hilfe regenerativer Energiequellen ökonomische Aspekte ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: Auswirkungen auf das eigene Leben und das Leben anderer

Wahlbereich 2: Auge und Kamera

Einblick gewinnen in Bau und Funktion des menschlichen Auges	⇒ Kommunikationsfähigkeit: Beschreiben von Beobachtungsergebnissen ➔ OS, BIO, Kl. 8, LB 1
Physiologie des Auges	Zusammenwirken des Auges mit dem Gehirn
optisches System des Auges	Zeichnen des Strahlengangs
Sehfehler und deren Kompensation
Übertragen optischer Kenntnisse auf Bau und Funktion einer Kamera	Vergleich zum Auge, Lochkamera
Aufbauform	Einstellungsmechanismen
Regelung der Lichtmenge und Bildschärfe	Projekt: Handhabung von Kameras für Sport- und Kunstaufnahmen
Bildeffekte

Wahlbereich 3: Wetter und Klima

Einblick gewinnen in die Bedeutung des Strahlungsfeldes der Sonne für das Leben auf der Erde	⇒ informatische Bildung: Informationen gewinnen, einordnen und nutzen
Strahlungsarten	Feldstärken in radialsymmetrischen Feldern
Rolle der Lufthülle, des Wassers und der Eismassen	⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: Wärmeaufnahme und ihre Folgen, Absorption, Reflexion
Erdrotation und Neigung der Erdachse
Anwenden einiger wetterbeschreibender Größen	Möglichkeiten, Grenzen der Wettervorhersage Gruppenarbeit: Messverfahren unterschiedlicher meteorologischer Größen ⇒ informatische Bildung: digitale Erfassung von Messwerten ➔ OS, GEO, Kl. 10, LB 1
Hoch- und Tiefdruckgebiete
Warm- und Kaltfront	Begriff Taupunkt
Windentstehung

Wahlbereich 4: Mechanik der Fluide

Einblick gewinnen in das statische Verhalten von Flüssigkeiten und Gasen
Stoffeigenschaften	Dichte, Kompressibilität
Druck, Druckmessung	hydrostatisch, aerostatisch
statische Auftriebskraft	Kolben-, Schwere-, Bodendruck
Einblick gewinnen in das dynamische Verhalten von Flüssigkeiten und Gasen
Größen der Strömungslehre	Viskosität, Stau-, Gesamtdruck
ideale Strömung	Kontinuitätsgleichung, Bernoulli-Gleichung
reale Strömung

Klassenstufe 12

Lernbereich 1: Mechanik 58 Ustd.

Beurteilen von Bewegungsvorgängen	LDE: Bewegungsvorgänge
Translation, Kreisbewegung und Rotation, Oszillation	weitere Klassifizierungen: gleich- und ungleichförmig; gerade und krummlinig
Bezugssystem, Ortsvektor, Massepunkt	Grundfrage der klassischen Mechanik
vektorielle Größen	⇒ Methodenbewusstsein: Vektorbeschreibung physikalischer Größen
Anwenden kinematischer Gesetze auf Sachverhalte aus Natur, Technik und Alltag	Strategien zur Aufgabenlösung ➔ OS, PH, Kl. 9, LB 4 ➔ MA, Kl. 12, LB 2 ➔ MA, Kl. 12, LB 3
gleichförmige Bewegung
$s (t) = v \cdot t + s_{0}$	Herleitung und experimentelle Bestätigung der Bewegungsgesetze
Bewegungsdiagramme	⇒ Methodenbewusstsein: grafische Lösungsmethode, Nutzung des GTR ohne CAS
gleichmäßig beschleunigte Bewegung	⇒ informatische Bildung: Messen von Beschleunigungen mit digitalen Endgeräten
$v (t) = a \cdot t + v_{0}$	Herleitung und experimentelle Bestätigung der Bewegungsgesetze
$s (t) = \frac{a}{2} \cdot t^{2} + v_{0} \cdot t + s_{0}$	Vergleichen mit Messungen nach traditionellen Methoden
freier Fall	Gültigkeitsbedingungen
Wurfbewegungen	Beispiele mit GTR ohne CAS bzw. interaktive Simulation
senkrechter Wurf
waagerechter Wurf	Superpositionsprinzip, Zerlegung des Geschwindigkeitsvektors, interaktive Simulation Differenzierung: schräger Wurf
Bewegungsdiagramme	Systematisierung als Schülerübung Bedeutung von Anstieg und Flächeninhalt im Diagramm ⇒ Methodenbewusstsein: grafische Lösungsmethode, Nutzung des GTR ohne CAS
SE	Bestimmung von g, gleichmäßig beschleunigte Bewegung
Anwenden der Newton‘schen Gesetze	➔ OS, PH, Kl. 9, LB 4 ➔ MA, Kl. 12, LB 1
Trägheitsgesetz	Masse als Maß für die Trägheit Sicherheitseinrichtungen in Fahrzeugen, Gurtstraffer, aktive Kopfstütze, Pkw mit Anhänger, Atwood‘sche Fallmaschine
Grundgesetz der Mechanik $\vec{F} = m \cdot \vec{a}$	Beschleunigungs- und Bremsverhalten von Fahrzeugen
Wechselwirkungsgesetz	Erkundungsaufgabe: Kräfte treten paarweise auf
Anwenden der Kenntnisse über Kraftarten	⇒ Problemlösestrategien: Kraftansätze
Gewichtskraft	Ortsabhängigkeit
Beschleunigungskraft
Reibungskraft $F_{R} = μ \cdot F_{N}$	Haft-, Gleit-, Rollreibung Fahrwiderstand; Bewegung in Luft Abrieb von Reifen, Kupplungen und Bremsen als Ursache von Umweltverschmutzung ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: Umweltverschmutzung
Federkraft $F = D \cdot x$	SE: Bestimmung der Federkonstante
geneigte Ebene, grafische und rechnerische Kräftezerlegung	Zerlegung des Beschleunigungsvektors in Komponenten ➔ TE, Kl. 12, LB 3
Kennen der physikalischen Größen	Schülervortrag
Kraftstoß $∆ \vec{p} = \vec{F} \cdot ∆ t$
Impuls $\vec{p} = m \cdot \vec{v}$	Beschränkung auf zwei Körper, eindimensional Impulserhaltungssatz Verkehrsunfall, Rangierwerk
Übertragen der Kenntnisse der Kinematik und Dynamik auf die Rotation	➔ OS, PH, Kl. 7, LB 1
gleichförmige Kreisbewegung $ω = \frac{2 \cdot π}{T} = 2 \cdot π \cdot n$ $v = ω \cdot r$	Analogiebetrachtungen zwischen Translation und Kreisbewegung ⇒ Lernkompetenz: Nutzen von Analogien
Radialkraft $F_{r} = m \cdot \frac{v^{2}}{r}$	LDE: Radialkraftgerät SE: Radialkraft
Drehmoment $\vec{M} = \vec{r} \times \vec{F}$	Drehmomentschlüssel, statische Auflagekräfte Hebelgesetz Grundgesetz der Dynamik der Rotation $M = J \cdot α$
Rotationsenergie	Rotor eines Generators, Wirbelsturm
Anwenden der physikalischen Größe mechanische Arbeit	➔ OS, PH, RS Kl. 7, LB 1
$W = \vec{F} \cdot \vec{s}$ , Spezialfälle und Gültigkeitsbedingung	Beachtung des Winkels zwischen Kraft und Weg: Schieben eines Einkaufswagens, Schrägaufzug einer Umzugsfirma, Skifahrerin bzw. Skifahrer an einem Schlepplift
grafische Ermittlung
Berechnung spezieller Arten
Hubarbeit
Beschleunigungsarbeit
Reibungsarbeit	Verschiebungsarbeit
Federspannarbeit	Verformungsarbeit
Problemlösen durch komplexes Anwenden des Energieerhaltungssatzes	Berechnen von Spannwegen, Wurfhöhen, Bremswegen
physikalische Größe mechanische Energie $W = ∆ E$	Energie als gespeicherte Arbeitsfähigkeit
Formen mechanischer Energie
potenzielle Energie $E_{p o t} = m \cdot g \cdot h$ und $E_{S p} = \frac{1}{2} \cdot D \cdot x^{2}$
kinetische Energie $E_{k i n} = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^{2}$
Energieerhaltungssatz	abgeschlossene und offene Systeme Perpetuum mobile ⇒ Problemlösestrategien: Effizienz, Speicherung ➔ OS, PH, Kl. 9, LB 4 ➔ CH, Kl. 11, LB 2
$E = E_{p o t} + E_{k i n}$ im konservativen System, $∆ E_{p o t} + ∆ E_{k i n} = 0$	Strategien zur Aufgabenlösung
$E = E_{p o t} + E_{k i n} + Q$ im nichtkonservativen System
Beurteilen der Leistung und des Wirkungsgrades eines Systems	⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: Wirkungsgrad
mittlere Leistung $\bar{P} = \frac{W}{t}$	Gültigkeitsbedingung
Momentanleistung $P (t) = F \cdot v (t)$	$P (t) = \frac{d W}{d t}$
Leistung bei Drehbewegung	Abbremsen einer rotierenden Welle, Anlaufen einer Drehmaschine
$η = \frac{E_{2}}{E_{1}} = \frac{W_{2}}{W_{1}} = \frac{P_{2}}{P_{1}}$	Wirkungsgraderhöhung, Problemdiskussion Wirkungsgradberechnung unter Beachtung nichtmechanischer Energieformen

Lernbereich 2: Felder 58 Ustd.

Kennen des physikalischen Modells Feld	Experimente zur Fernwirkung von elektrostatischen, magnetischen und Gravitationskräften ⇒ Methodenbewusstsein: Möglichkeiten und Grenzen von Modellen ➔ OS, PH, Kl. 7, LB 3 ➔ OS, PH, Kl. 10, LB 1
Feldlinien als Kraftwirkungslinien	Feldlinie als Raumkurve
homogene und inhomogene Felder	Interpretation von Dichte und Richtung der Feldlinien
Beherrschen der Berechnung der Kraft im Gravitationsfeld	⇒ Problemlösestrategien: erdnahes und radiales Gravitationsfeld
Gravitation und Gravitationsfeld	Gravitationsfeldstärke
Newton‘sches Gravitationsgesetz $F = γ \cdot \frac{m \cdot M}{r^{2}}$	Gravitationsdrehwaage
Übertragen der Kenntnisse über das Feldmodell auf das elektrische Feld	⇒ Lernkompetenz: Analogiebetrachtungen
Trennung und Nachweis von Ladungen	Elementarladung Influenz, dielektrische Polarisation (Dipol) LDE: Ladungseigenschaften, Elektroskop
Feldlinienbilder typischer Ladungsanordnungen
elektrische Feldstärke als feldcharakterisierende Größe $\vec{E} = \frac{\vec{F}}{Q}$	LDE: Kraftwirkung auf Probeladung im Plattenkondensator
Abschirmung elektrischer Felder	Faraday‘scher Käfig Erkundungsaufgabe: technische Anwendungen
Übertragen der Kenntnisse auf das radiale elektrische Feld
Coulomb‘sches Gesetz $F = \frac{1}{4 \cdot π \cdot ε_{0} \cdot ε_{r}} \cdot \frac{q \cdot Q}{r^{2}}$	wechselseitige Kraftwirkung zweier Punktladungen ⇒ Lernkompetenz: Analogiebetrachtungen zum Gravitationsfeld
elektrische Feldstärke $E = \frac{1}{4 \cdot π \cdot ε_{0} \cdot ε_{r}} \cdot \frac{Q}{r^{2}}$
Kennen des Kondensators als Anordnung zur Speicherung elektrischer Energie	Plattenkondensator
elektrische Spannung $U = \frac{W_{e l}}{q}$	Probeladung q Spannung als Potenzialdifferenz
Proportionalität zwischen Ladungsmenge und Spannung, $Q = C \cdot U$
Kapazität $C = \frac{Q}{U}$ und $C = ε_{0} \cdot ε_{r} \cdot \frac{A}{d}$	Bedeutung des Dielektrikums in einem Kondensator
Energie des elektrischen Feldes $E_{e l} = \frac{1}{2} \cdot C \cdot U^{2}$
Auf- und Entladevorgang eines Kondensators im Gleichstromkreis	Auf- und Entladezeit, Zeitkonstante $τ$ rechnerisch und grafisch
Milikanversuch	Elementarladung Schülervortrag
SE	Entladekurve Kondensator
Anwenden von Energiebilanzen auf die Bewegung von Ladungsträgern im homogenen elektrischen Feld
Bewegung parallel zu den Feldlinien	Linearbeschleuniger
Bewegung senkrecht zu den Feldlinien	Bahnparabel und deren Gleichung
Übertragen der Kenntnisse auf elektrische Leitungsvorgänge	LDE: elektrische Leitungsvorgänge ➔ OS, PH, Kl. 9, LB 1
Voraussetzungen
elektrischer Strom als gerichtete Bewegung freibeweglicher Ladungsträger, $I = \frac{∆ Q}{∆ t}$	Differenzierung für leistungsstarke Schüler: $I = \frac{d Q}{d t}$
Anwenden grundlegender Gesetze des elektrischen Gleichstromkreises	LDE/SE: Widerstandsschaltungen ⇒ Werteorientierung: exaktes Arbeiten
Reihenschaltung und Parallelschaltung Ohm‘scher Widerstände	Gruppenarbeit: Berechnung von Widerständen, Strömen und Spannungen, Vorwiderstand für LED, Betrachtungen zur elektrischen Leistung und Energie ⇒ Kommunikationsfähigkeit: Beschreiben von Vorgängen und Ergebnissen
Übertragen der Kenntnisse über das Feldmodell auf das magnetische Feld	⇒ Lernkompetenz: Erarbeitung von Analogien ➔ OS, PH, Kl. 10, LB 1
Feldlinienbilder von Stab-, Hufeisenmagnet, stromdurchflossenen Leiter und stromdurchflossener Spule	LDE: Permanent- und Elektromagnete LDE: gerader Leiter, Oersted-Experiment, Stromwaage Werkstoffe im Magnetfeld
bewegte Ladungen als Ursache des Magnetismus	im stromdurchflossenen Leiter, im Erdinneren, im Permanentmagnet
magnetische Flussdichte $\vec{B}$ als feldcharakterisierende Größe
homogenes Magnetfeld im Inneren einer stromdurchflossenen Spule $B = μ_{0} \cdot μ_{r} \cdot \frac{N \cdot I}{l}$
Anwenden der Kraftwirkung auf im Magnetfeld bewegte Ladungsträger und stromdurchflossene Leiter	Ablenkung des Elektronenstrahls in der Elektronenstrahlröhre Halleffekt und -sensor Teilchenbeschleuniger (Synchrotron)
Lorentz-Kraft $\vec{F_{L}} = q \cdot (\vec{v} \times \vec{B})$	LDE: Fadenstrahlrohr ⇒ Methodenbewusstsein: Handregel ➔ MA, Kl. 12, LB 1
Kraft auf einen langen, geraden, stromdurchflossenen Leiter $\vec{F} = l \cdot (\vec{I} \times \vec{B})$	Ampere-Definition
Anwenden der Kenntnisse auf die elektromagnetische Induktion	➔ OS, PH, Kl. 10, LB 1
magnetischer Fluss $ϕ = \vec{B} \cdot \vec{A}$
Induktionsvorgänge in einer Spule $U_{i n d} = - N \cdot \frac{d ϕ}{d t}$ mit folgenden Fällen:	LDE: Induktionsvorgänge Induktionsgesetz, Lenz‘sche Regel
B = konstant und A veränderlich	Generator
A = konstant und B veränderlich	Transformator SE: Transformator
Selbstinduktion und Induktivität einer Spule $U_{i n d} = - L \cdot \frac{∆ I}{∆ t}$ mit $L = μ_{r} \cdot μ_{0} \cdot N^{2} \cdot \frac{A}{l}$	LDE: Selbstinduktion
Energie des Magnetfeldes $E_{m a g} = \frac{1}{2} \cdot L \cdot I^{2}$	Feldenergiedichte ⇒ Lernkompetenz: Analogien
Wirbelströme	Wirbelstromanwendungen in der Technik Verluste durch Wirbelströme
Beurteilen der Bedeutung der elektromagnetischen Induktion

Lernbereich 3: Schwingungen und Wellen 20 Ustd.

Anwenden der Merkmale harmonischer mechanischer Schwingungen	Veranschaulichung an Beispielen ⇒ Methodenbewusstsein: rechnerische und grafische Beschreibung ➔ OS, PH, Kl. 9, LB 4
schwingende Masse und Rückstellkraft	LDE: Vergleich unterschiedlicher Oszillatoren
Elongation, Amplitude, Frequenz, Schwingungsdauer	Verbindung zu Bewegungsarten Translation und Kreisbewegung ➔ LB 1
lineares Kraftgesetz $\vec{F} = - D \cdot \vec{y}$	Richtgröße D für unterschiedliche Systeme
Bewegungsgesetze $y (t) = y_{m a x} \cdot \sin (ω \cdot t + φ_{0})$ $v (t) = y_{m a x} \cdot ω \cdot \cos (ω \cdot t + φ_{0})$ $a (t) = - y_{m a x} \cdot ω^{2} \cdot \sin (ω \cdot t + φ_{0})$ Beschränken auf $φ_{0} = 0 und φ_{0} = \pm \frac{π}{2}$	Diagrammerstellung mit Tabellenkalkulationssoftware $v (t) = \frac{d y}{d t}; a (t) = \frac{d^{2} y}{d t^{2}}$
Federschwinger $T = 2 \cdot π \cdot \sqrt{\frac{m}{D}}$	dynamische Bestimmung von Periodendauer oder Federkonstante mit digitalen Endgeräten ⇒ informatische Bildung: Auswertung von Experimenten mit GTR ohne CAS bzw. Tabellenkalkulation
mathematisches Pendel $T = 2 \cdot π \cdot \sqrt{\frac{l}{g}}$	Gültigkeitsbedingungen
Energieumwandlungen bei ungedämpften Schwingungen
Dämpfung	Fallunterscheidung: Dämpfungsarten
Resonanz, Resonanzbedingung $f_{E} = f_{0}$	Bautechnik, Entkopplung interaktive Simulation Phasenverschiebung $φ = \frac{π}{2}$ Bedeutung des Feder-Masse-Systems für die Technik
SE	Bestimmung von g mit einem Pendel Periodendauer Federschwinger, Fadenpendel
Übertragen der Kenntnisse auf mechanische Wellen	Schall-, Seil-, Erdbebenwellen Bautechnik ➔ OS, PH, Kl. 10, LB 2
Longitudinal-, Transversalwellen
Wellenlänge, Frequenz	y(t)- und y(x)- Diagramm
Ausbreitungsgeschwindigkeit $c = λ \cdot f$	⇒ Lernkompetenz: Analogiebetrachtung zur Optik
Einblick gewinnen in akustische Sachverhalte	Erkundungsaufgabe: Musikinstrumente Bestimmen der Schallgeschwindigkeit mit digitalen Endgeräten
Tonhöhe und Lautstärke	⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: Lärmschutz, Auswirkungen auf Organismus ⇒ Reflexions- und Diskursfähigkeit: Möglichkeiten der politischen Entscheidungsgremien, Abwägung wirtschaftlicher, gesamtgesellschaftlicher und individueller Interessen
Reflexion und Interferenz
Anwenden der Kenntnisse über das Verhalten der Bauelemente R, L, C und deren Schaltungen im Wechselstromkreis	⇒ Werteorientierung: exaktes Arbeiten
Kennwerte sinusförmiger Wechselspannung	f, U_eff, I_eff
frequenzabhängige Widerstände $X_{L} = ω \cdot L; X_{C} = \frac{1}{ω \cdot C}$	X(f)-Diagramme
Reihenschaltung von R, L und C	LDE: Bestimmung von L
Zeigerdiagramme und Phasenverschiebung	Beispiel: Frequenzfilter Wirkleistung und Scheinleistung
$Z^{2} = R^{2} + {(X_{L} - X_{C})}^{2}$
Schwingkreis	⇒ informatische Bildung: interaktive Simulation zur Visualisierung
$f = \frac{1}{2 \cdot π \cdot \sqrt{L \cdot C}}$	Resonanz SE: Reihenschwingkreis
Sich positionieren zur Bedeutung ausgewählter Bereiche des elektromagnetischen Spektrums	Pro-Kontra-Diskussion: biologische Wechselwirkungen und Strahlenschutz, gesetzliche Bestimmungen zu elektromagnetischer Verträglichkeit ⇒ Verantwortungsbereitschaft: Chancen und Risiken der Nutzung in Technik und Medizin ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: elektromagnetische Verträglichkeit ➔ ETH, Kl. 11 und 12, LB 3 ➔ ETH, Kl. 11 und 12, LBW 7 ➔ RE/e, Kl. 11 und 12, LB 3 ➔ RE/k, Kl. 11 und 12, LB 3
Erzeugung elektromagnetischer Wellen am offenen Schwingkreis	Sender, Übertragungsstrecke, Empfänger
Informationsübertragung mithilfe elektromagnetischer Wellen	Modulationsarten

Lernbereich 4: Optik 14 Ustd.

Anwenden der Welleneigenschaften des Lichts	➔ OS, PH, Kl. 10, LB 3
Licht als Bestandteil des elektromagnetischen Spektrums
Wellenmodell und seine Anwendung auf das Licht	Veranschaulichung durch Beispiele zu Wasser- und Schallwellen
Wellenfront, -normale, optisch dichtes und optisch dünnes Medium	Energieausbreitung ohne Stofftransport $λ = f (c)$
Reflexion, Brechung, Beugung, Interferenz	Polarisation
Interferenz am Doppelspalt und am Gitter	zeichnerische Darstellung von Interferenz am Doppelspalt mittels Huygens‘schen Prinzips
Interferenzgleichung $\frac{k \cdot λ}{b} = \frac{s_{k}}{e_{k}} = \sin α_{k}$	Interferenz an dünnen Schichten Alltagserscheinungen; technische Anwendungen
SE	Ermittlung der Wellenlänge einfarbigen Lichts Bestimmung des Spurabstandes einer CD
Kennen quantenphysikalischer Eigenschaften des Lichts	⇒ Methodenbewusstsein: Bedeutung des Experiments im Erkenntnisprozess
äußerer lichtelektrischer Effekt	Schülervortrag: historische Entwicklung
Gegenfeldmethode	$U \cdot e = \frac{m_{e}}{2} \cdot v^{2}$
Photon, $E_{P h o t o n} = h \cdot f$	Photonen als Quantenobjekte
Einstein‘sche Gleichung und Gerade $h \cdot f = W_{A} + E_{k i n}$	Bestimmung der Grenzfrequenz
Zusammenhang von Wellen- und Teilcheneigenschaften	Richard Feynman: „Quantenobjekte sind weder Welle noch Teilchen, sondern etwas Drittes!“ de-Broglie-Wellenlänge Masse und Impuls eines Photons Vergleich Licht- und Elektronenmikroskop ⇒ informatische Bildung: Welleneigenschaften von Teilchen
Kennen ausgewählter Prozesse in der Atomhülle	LDE: Spektralanalyse, Franck-Hertz-Versuch
Energieniveauschema der Hülle des Wasserstoffatoms	Energiebilanz bei Niveauübergängen und Berechnung von Wellenlängen ausgesendeten Lichts ➔ CH, Kl. 11, LB 1
Emission und Absorption elektromagnetischer Strahlung	Wärmestrahlung, Licht, Röntgenstrahlung, Laser

Wahlbereich 1: Elektromagnetische Wellen

Kennen der physikalischen Grundlagen hochfrequenter elektromagnetischer Wechselfelder	⇒ Medienbildung: Recherche in traditionellen und digitalen Medien
Kenn- und Grenzwerte	Strahlenschutzbestimmungen
digitale Modulationsverfahren und deren Eigenschaften
Energie elektromagnetischer Wellen	Feldstärke und Frequenz
biologische Wechselwirkungen	physiologische Wirksamkeit
Sich positionieren zu Anwendungen hochfrequenter elektromagnetischer Wechselfelder	Mikrowellentechnik, Mobilfunk, Satellitennavigation, Bluetooth, WLAN Projekt

Wahlbereich 2: Anwendungen der Optik

Übertragen des Grundwissens Optik auf technische Anwendungen
Entwicklung der Theorien zur Natur des Lichts und Bestimmung von c	Schülervortrag: Römer, Fizeau, Foucault, Michelson
Vergrößerung und Auflösungsvermögen optischer Geräte	Stationslernen: optische Geräte Elektronen-, Rasterelektronenmikroskop ➔ BIO, Kl. 11, LBW 4
optische Phänomene und Täuschungen	Regenbogen, Halos, Morgen- und Abendrot ⇒ Kommunikationsfähigkeit: Beschreiben von Beobachtungsergebnissen
Grundwissen zur Technik der Holographie	Wiedergabe eines Hologramms
Problemlösen beim Bau eines einfachen Lasers	⇒ Problemlösestrategien: Experimente mit dem Laser

Wahlbereich 3: Elektrophysikalische Effekte

Kennen ausgewählter physikalischer Effekte zur Energieumwandlung und ihre Anwendung in der Messtechnik	Gruppenarbeit ⇒ Kommunikationsfähigkeit: Beschreiben von Experimenten und Beobachtungsergebnissen
Generatorprinzip
Reibungselektrizität, Influenz
elektrochemische Spannungsquellen	Primär- und Sekundärelement elektrochemische Spannungsreihe ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: Umgang mit Batterien und Akkumulatoren
photovoltaisches Prinzip	⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: Photo-, Solarzelle
thermoelektrischer Effekt	Seebeck-Effekt, Radionuklidbatterie, Temperaturmessung
Piezoeffekt	Hinweise auf die Umkehreffekte
Halleffekt	Hallgenerator, Experimente

Wahlbereich 4: Mechanik im Straßenverkehr

Kennen der Kräfte am Fahrzeug
Steigungswiderstand	Einfluss von A und c_W auf F_W
Rollwiderstand	energiesparendes Fahren
Beschleunigungswiderstand
Haft- und Gleitreibungskraft	Problemorientierung: Abhängigkeit der Gesamtwiderstandskraft von der Geschwindigkeit
Luftwiderstand $F_{W} = \frac{ρ}{2} \cdot c_{W} \cdot A \cdot v^{2}$	Problemorientierung: Abhängigkeit der Gesamtwiderstandskraft von der Geschwindigkeit ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: Auswirkungen eines Tempolimits auf die Umwelt ⇒ Problemlösestrategien: Bilden und Überprüfen von Hypothesen
Anwenden der Kenntnisse über Kräfte am Fahrzeug auf
Kurvenfahrt	Kamm‘scher Reibungskreis
Fahrt im Gebirge
Berechnung von Anhaltewegen	Notwendigkeit des Sicherheitsabstandes ⇒ Verantwortungsbereitschaft: Verkehrserziehung, Verhütung von Verkehrsunfällen
Berechnung des Leistungsbedarfes
Übertragen auf die Besonderheiten des Zweirades	Neigungswinkel bei Kurvenfahrt ⇒ Verantwortungsbereitschaft: Grenzen der Neigung des Zweirades, Verhütung von Unfällen

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Inhaltsverzeichnis

Teil Grundlagen

Aufbau und Verbindlichkeit der Lehrpläne

Beschreibung der Lernziele

Abkürzungen

Ziele und Aufgaben der Fachoberschule

Fächerverbindender Unterricht

Lernen lernen

Teil Fachlehrplan Angewandte Physik

Ziele und Aufgaben des Faches Angewandte Physik

Übersicht über die Lernbereiche und Zeitrichtwerte

Zeitrichtwert

Klassenstufe 11

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Klassenstufe 12

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Ziele Klassenstufen 11 und 12

Klassenstufe 11

Lernbereich 1: Strahlenoptik 18 Ustd.

Lernbereich 2: Wärmelehre 22 Ustd.

Lernbereich 3: Kernphysik 23 Ustd.

Wahlbereich 1: Wärmelehre im Bauwesen

Wahlbereich 2: Auge und Kamera

Wahlbereich 3: Wetter und Klima

Wahlbereich 4: Mechanik der Fluide

Klassenstufe 12

Lernbereich 1: Mechanik 58 Ustd.

Lernbereich 2: Felder 58 Ustd.

Lernbereich 3: Schwingungen und Wellen 20 Ustd.

Lernbereich 4: Optik 14 Ustd.

Wahlbereich 1: Elektromagnetische Wellen

Wahlbereich 2: Anwendungen der Optik

Wahlbereich 3: Elektrophysikalische Effekte

Wahlbereich 4: Mechanik im Straßenverkehr