NWT

NWT

Naturwissenschaft und Technik (NWT) – Baden-Württemberg Klasse 9

1. Schwerpunkt der Fächer
   • Physik
   • Biologie
   • Chemie
   • Technik

NWT in Klasse 9

1. Ziele des Unterrichts
   • Vermittlung naturwissenschaftlicher Grundkenntnisse
     • Die Schüler sollen grundlegende Konzepte und Prinzipien aus den Bereichen Physik, Chemie, Biologie und Technik verstehen. Dazu gehören z. B. Gesetze der Mechanik oder die Funktionsweise elektrischer Schaltkreise.
   • Verknüpfung von Theorie und Praxis
     • Der Unterricht fördert die Anwendung theoretischer Kenntnisse in praktischen Kontexten, um das Verständnis zu vertiefen. Die Schüler führen Experimente durch, die ihnen helfen, abstrakte Konzepte greifbar zu machen.
   • Förderung technischer Problemlösungsfähigkeiten
     • Die Schüler sollen lernen, technische Probleme zu erkennen und Lösungsstrategien zu entwickeln, beispielsweise durch den Bau und die Optimierung von Modellen.
   • Förderung des interdisziplinären Denkens
     • NWT verbindet verschiedene naturwissenschaftliche Fächer, was den Schülern ermöglicht, übergreifende Zusammenhänge zu erkennen, wie zum Beispiel das Zusammenspiel von Mechanik und Energie oder die Rolle der Chemie in biologischen Prozessen.

Themenbereiche in Klasse 9

1. Physik
   • Elektrizitätslehre
     • Grundlagen elektrischer Stromkreise

Vorlage:Oooo Einführung in den elektrischen Stromfluss, Spannungen und Stromstärke sowie in die Funktion von Batterien und anderen Stromquellen. Vorlage:Oooo Ziel ist das Verständnis der grundlegenden Prinzipien von Stromkreisen, einschließlich serieller und paralleler Schaltungen.

1. • • Ohmsches Gesetz

Vorlage:Oooo Erarbeitung des Zusammenhangs zwischen Stromstärke, Spannung und Widerstand in einem Stromkreis. Vorlage:Oooo Durchführung von Experimenten zur Überprüfung des Ohmschen Gesetzes und Anwendung des Gesetzes auf einfache und komplexe Schaltungen.

1. • • Schaltungen und Widerstände

Vorlage:Oooo Unterscheidung verschiedener Widerstandstypen und deren Auswirkungen auf elektrische Schaltungen. Vorlage:Oooo Verständnis für reale Anwendungen wie Haushaltsgeräte oder elektronische Schaltkreise.

1. • Optik
     • Lichtbrechung und -reflexion

Vorlage:Oooo Untersuchung der Reflexion und Brechung von Licht an verschiedenen Oberflächen. Vorlage:Oooo Einführung in den Brechungsindex und seine Bedeutung in der Optik.

1. • • Linsen und deren Anwendungen

Vorlage:Oooo Arten von Linsen (konvex und konkav) und deren Eigenschaften. Vorlage:Oooo Verständnis für die Anwendung von Linsen in optischen Geräten wie Mikroskopen, Teleskopen und Kameras.

1. • Mechanik
     • Kräfte und Bewegung

Vorlage:Oooo Definition und Berechnung von Kräften, Einführung in die Newtonschen Gesetze. Vorlage:Oooo Analyse von Bewegungen (gleichförmig und beschleunigt), Berechnung von Geschwindigkeit, Beschleunigung und Wirkung von Kräften.

1. • • Energieerhaltungssatz

Vorlage:Oooo Einführung in das Prinzip der Energieerhaltung: Energie kann weder geschaffen noch zerstört werden, nur umgewandelt. Vorlage:Oooo Anwendung des Energieerhaltungssatzes auf mechanische Systeme, wie z. B. beim freien Fall oder der Bewegung auf einer schiefen Ebene.

1. Biologie
   • Genetik
     • Aufbau und Funktion von Genen

Vorlage:Oooo Einführung in die DNA als Träger der Erbinformation, Aufbau der DNA-Doppelhelix, Basenpaare und Chromosomen. Vorlage:Oooo Untersuchung des Prozesses der Genexpression und der Rolle von Genen bei der Proteinsynthese.

1. • • DNA-Replikation und Vererbung

Vorlage:Oooo Erlernen der Mechanismen der DNA-Verdopplung und deren Bedeutung für die Zellteilung (Mitose und Meiose). Vorlage:Oooo Vererbungsmuster und Mendelsche Regeln: Analyse einfacher und komplexer Erbgänge, z. B. dominante und rezessive Gene.

1. • Ökologie
     • Ökosysteme und Biodiversität

Vorlage:Oooo Verständnis für die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Organismen in einem Ökosystem, wie Räuber-Beute-Beziehungen und Symbiosen. Vorlage:Oooo Bedeutung der Biodiversität für die Stabilität von Ökosystemen und die Anpassungsfähigkeit an Umweltveränderungen.

1. • • Energieflüsse und Stoffkreisläufe

Vorlage:Oooo Untersuchung des Energieflusses in einem Ökosystem, z. B. durch Nahrungsketten und -netze. Vorlage:Oooo Stoffkreisläufe (z. B. Kohlenstoff-, Stickstoff- und Wasserkreislauf) und deren Bedeutung für das Leben auf der Erde.

1. • Evolution
     • Natürliche Selektion

Vorlage:Oooo Erklärung der natürlichen Selektion als Mechanismus der Evolution, basierend auf Variation, Überproduktion, Anpassung und Selektion. Vorlage:Oooo Beispiele für natürliche Selektion und ihre Auswirkungen auf die Entwicklung von Arten.

1. • • Anpassung und Artenbildung

Vorlage:Oooo Untersuchung, wie sich Organismen an ihre Umwelt anpassen und wie neue Arten durch evolutionäre Prozesse entstehen.

1. Chemie
   • Stoffeigenschaften und Reaktionen
     • Chemische Bindungen

Vorlage:Oooo Unterscheidung zwischen Ionen-, Atombindungen und metallischen Bindungen. Vorlage:Oooo Untersuchung der Eigenschaften von Stoffen in Abhängigkeit von der Art der Bindung, z. B. Leitfähigkeit, Schmelz- und Siedepunkte.

1. • • Säuren und Basen

Vorlage:Oooo Definition und Eigenschaften von Säuren und Basen, pH-Wert und seine Messung. Vorlage:Oooo Reaktionen von Säuren und Basen, insbesondere Neutralisationsreaktionen und ihre Anwendungen in der Industrie und im Alltag.

1. • Periodensystem der Elemente
     • Elemente und deren Eigenschaften

Vorlage:Oooo Einführung in das Periodensystem und seine Struktur: Hauptgruppen, Perioden, Metalle und Nichtmetalle. Vorlage:Oooo Untersuchung der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Elemente anhand ihrer Position im Periodensystem.

1. • • Reaktionsgleichungen

Vorlage:Oooo Aufstellen und Ausgleichen von chemischen Reaktionsgleichungen. Vorlage:Oooo Anwendung dieser Gleichungen zur Vorhersage von Reaktionsprodukten und zur Berechnung der Stoffmengen in Reaktionen.

1. • Umweltchemie
     • Schadstoffe und Umweltschutz

Vorlage:Oooo Analyse von Umweltschadstoffen wie Abgasen, Plastikmüll oder Pestiziden und deren Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit. Vorlage:Oooo Maßnahmen zur Reduzierung von Schadstoffen und die Rolle der Chemie in der Entwicklung umweltfreundlicherer Technologien.

1. • • Recycling und nachhaltige Nutzung von Ressourcen

Vorlage:Oooo Bedeutung des Recyclings zur Schonung natürlicher Ressourcen und Reduzierung von Abfall. Vorlage:Oooo Untersuchung von chemischen Prozessen, die im Recycling und in der Kreislaufwirtschaft eine Rolle spielen.

1. Technik
   • Konstruktion und Fertigung
     • Planung und Bau technischer Modelle

Vorlage:Oooo Entwicklung von Modellen und Prototypen, um technische Lösungen zu simulieren oder zu testen. Vorlage:Oooo Anwendung von CAD-Programmen (Computer-Aided Design) zur Erstellung technischer Zeichnungen und Modelle.

1. • • Nutzung von Werkstoffen

Vorlage:Oooo Analyse verschiedener Werkstoffe (Metalle, Kunststoffe, Holz etc.) und ihrer Eigenschaften, um geeignete Materialien für technische Projekte auszuwählen. Vorlage:Oooo Untersuchung der Umweltauswirkungen von Werkstoffen und die Bedeutung nachhaltiger Materialien.

1. • Energieversorgung und -nutzung
     • Erneuerbare Energien

Vorlage:Oooo Untersuchung erneuerbarer Energiequellen wie Solarenergie, Windkraft und Wasserkraft und deren Potenzial zur Deckung des Energiebedarfs. Vorlage:Oooo Analyse der Vor- und Nachteile erneuerbarer Energien im Vergleich zu fossilen Brennstoffen.

1. • • Wirkungsgrad und Energiespeicherung

Vorlage:Oooo Einführung in den Begriff des Wirkungsgrads bei Energieumwandlungen und -nutzungen. Vorlage:Oooo Untersuchung von Methoden zur Energiespeicherung, z. B. Batterien oder Pumpspeicherkraftwerke, und deren Bedeutung für die Energiewende.

1. • Digitalisierung und Automatisierung
     • Robotik und Steuerungssysteme

Vorlage:Oooo Einführung in Grundlagen der Robotik, z. B. Sensoren, Aktoren und einfache Steuerungssysteme. Vorlage:Oooo Bau und Programmierung einfacher Roboter oder automatisierter Systeme, um technische Prozesse zu simulieren.

1. • • 3D-Druck und neue Fertigungstechniken

Vorlage:Oooo Untersuchung neuer Fertigungstechnologien wie 3D-Druck und deren Anwendung in der Industrie. Vorlage:Oooo Analyse der Auswirkungen dieser Technologien auf Produktionsprozesse und die Möglichkeit der individuellen Fertigung.

Praktische Anwendung

1. Projekte und Experimente
   • Interdisziplinäre Projekte
     • Verbindung von Physik, Chemie und Biologie

Vorlage:Oooo Durchführung von Projekten, bei denen Wissen aus verschiedenen naturwissenschaftlichen Disziplinen kombiniert wird, um komplexe Fragestellungen zu bearbeiten, z. B. die Entwicklung eines energieeffizienten Modells eines Hauses.

1. • Technische Projekte
     • Konstruktion von Modellen oder Pro

totypen Vorlage:Oooo Eigenständige Entwicklung technischer Lösungen, die verschiedene physikalische, chemische und technische Prinzipien nutzen, z. B. der Bau eines Brückenmodells oder einer Solaranlage.

1. • Experimente zur Festigung theoretischer Konzepte
     • Messungen und Auswertungen in verschiedenen Themenfeldern

Vorlage:Oooo Die Schüler führen Experimente durch, um theoretische Konzepte wie das Ohmsche Gesetz, die Kraftmessung oder chemische Reaktionen zu überprüfen und besser zu verstehen. Vorlage:Oooo Erlernen der wissenschaftlichen Methode durch Hypothesenbildung, Experimentplanung, Datenerhebung und -analyse sowie Ergebnispräsentation.

Methodenkompetenz

1. Forschendes Lernen
   • Entwicklung von Fragestellungen
     • Die Schüler lernen, eigene wissenschaftliche Fragestellungen zu entwickeln, die sie im Rahmen von Experimenten und Projekten bearbeiten können.
   • Durchführung von Experimenten
     • Sie planen und führen Experimente selbstständig durch, lernen dabei den Umgang mit Laborgeräten und die sichere Durchführung von Versuchen.
   • Analyse von Daten und Ergebnissen
     • Die Ergebnisse der Experimente werden systematisch ausgewertet und auf Plausibilität geprüft. Die Schüler lernen, Daten zu interpretieren und Schlussfolgerungen zu ziehen.
2. Teamarbeit und Projektmanagement
   • Zusammenarbeit in Gruppen
     • Die Schüler arbeiten in Teams an Projekten, lernen dabei, effektiv zu kommunizieren, Aufgaben zu verteilen und gemeinsam Lösungen zu entwickeln.
   • Projektplanung und -durchführung
     • Sie erlernen Techniken des Projektmanagements, wie die Strukturierung von Aufgaben, Zeitmanagement und den Einsatz geeigneter Werkzeuge zur Erreichung der Projektziele.
   • Präsentation der Ergebnisse
     • Am Ende des Projekts präsentieren die Schüler ihre Ergebnisse vor der Klasse oder in einer größeren Runde und erhalten dabei Feedback, um ihre Präsentationsfähigkeiten zu verbessern.

Berufsorientierung

1. Berufsorientierung im MINT-Bereich
   • Einblick in naturwissenschaftlich-technische Berufe
     • Die Schüler erhalten Einblicke in Berufe aus den Bereichen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT), z. B. durch Expertenvorträge oder Exkursionen.
   • Anwendung von NWT-Wissen in der Berufswelt
     • Sie erfahren, wie das im Unterricht erworbene Wissen in der Berufswelt angewendet wird, z. B. in der Forschung, Entwicklung oder technischen Produktion.
   • Praktika und außerschulische Lernorte
     • Die Schüler haben die Möglichkeit, Praktika zu absolvieren oder außerschulische Lernorte wie Museen, Forschungseinrichtungen oder Unternehmen zu besuchen, um einen praxisnahen Bezug zu den im Unterricht behandelten Themen zu erhalten.

Kompetenzentwicklung

1. Sachkompetenz
   • Vertiefung von Wissen in Naturwissenschaft und Technik
     • Die Schüler erweitern ihr Fachwissen in den Bereichen Physik, Chemie, Biologie und Technik und lernen, dieses Wissen auf praktische Probleme anzuwenden.
2. Methodenkompetenz
   • Problemlösungsstrategien entwickeln
     • Durch eigenständige Projekte und Experimente erlernen die Schüler verschiedene Problemlösungsstrategien, die sie auf unterschiedliche technische und naturwissenschaftliche Fragestellungen anwenden können.
3. Selbstkompetenz
   • Eigenständiges Lernen und Forschen
     • Die Schüler entwickeln die Fähigkeit, eigenständig wissenschaftliche Fragestellungen zu bearbeiten, Informationen zu recherchieren und Lösungen zu finden.
4. Sozialkompetenz
   • Kommunikation und Zusammenarbeit im Team
     • Sie lernen, effektiv in Gruppen zu arbeiten, Aufgaben zu delegieren und gemeinsam Ziele zu erreichen. Kommunikation und Teamfähigkeit stehen dabei im Vordergrund.

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