Der naturwissenschaftliche Unterricht in der Realschule ermöglicht den Erwerb von Kompetenzen, die insgesamt naturwissenschaftliche Grundbildung ausmachen. Das Fach Physik leistet dazu wichtige Beiträge.

Kompetenzbereiche

In naturwissenschaftlichen Arbeitsprozessen werden meist Kompetenzen aus mehreren, nicht immer scharf voneinander abzugrenzenden Bereichen benötigt. Dieser Kernlehrplan unterscheidet die vier Kompetenzbereiche

• Umgang mit Fachwissen,
• Erkenntnisgewinnung,
• Kommunikation,
• Bewertung.

Der Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen bezieht sich auf die Fähigkeit von Schülerinnen und Schülern, zur Lösung von Aufgaben und Problemen fachbezogene Konzepte auszuwählen und zu nutzen. Ein Verständnis ihrer Bedeutung einschließlich der Abgrenzung zu ähnlichen Konzepten ist notwendig, um Wissen in variablen Situationen zuverlässig einsetzen zu können. Schülerinnen und Schüler können bei fachlichen Problemen besser auf ihr Wissen zugreifen, wenn sie dieses angemessen organisieren und strukturieren. Gut strukturierte Wissensbestände erleichtern ebenfalls die Integration und Vernetzung von neuem und vorhandenem Wissen.

Der Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung beinhaltet die Fähigkeiten und methodischen Fertigkeiten von Schülerinnen und Schülern, naturwissenschaftliche Fragestellungen zu erkennen, diese mit Experimenten und anderen Methoden hypothesengeleitet zu untersuchen und Ergebnisse zu verallgemeinern. Naturwissenschaftliche Erkenntnis basiert im Wesentlichen auf einer Modellierung der Wirklichkeit. Modelle, von einfachen Analogien bis hin zu mathematisch-formalen Modellen, dienen dabei zur Veranschaulichung, Erklärung und Vorhersage. Eine Reflexion der Erkenntnismethoden verdeutlicht den besonderen Charakter der Naturwissenschaften mit seinen spezifischen Denk- und Arbeitsweisen und grenzt sie von anderen Möglichkeiten der Weltbegegnung ab.

Der Kompetenzbereich Kommunikation beschreibt erforderliche Fähigkeiten für einen produktiven fachlichen Austausch. Kennzeichnend dafür ist, mit Daten und Informationsquellen sachgerecht und kritisch umzugehen sowie fachsprachliche Ausführungen in schriftlicher und mündlicher Form verstehen und selbst präsentieren zu können. Dazu gehört auch, gebräuchliche Darstellungsformen wie Tabellen, Graphiken, Diagramme zu beherrschen sowie bewährte Regeln der fachlichen Argumentation einzuhalten. Charakteristisch für die Naturwissenschaften sind außerdem das Offenlegen eigener Überlegungen bzw. die Akzeptanz fremder Ideen und das Arbeiten in Gemeinschaften und Teams.

Der Kompetenzbereich Bewertung bezieht sich auf die Fähigkeit, überlegt zu urteilen. Dazu gehört, Kriterien und Handlungsmöglichkeiten sorgfältig zusammenzutragen und gegeneinander abzuwägen. Auf dieser Grundlage ist es möglich, Entscheidungen zu finden und dafür zielführend zu argumentieren und Position zu beziehen. Für gesellschaftliche und persönliche Entscheidungen sind diesbezüglich die Kenntnis und Berücksichtigung von normativen und ethischen Maßstäben bedeutsam, nach denen Interessen und Folgen naturwissenschaftlicher Forschung beurteilt werden können.

Inhaltsfelder im Fach Physik

Kompetenzen sind stets an fachliche Inhalte gebunden und basieren auf einem gut abrufbaren strukturierten Fachwissen. Dieses wird in den folgenden Inhaltsfeldern erworben, die hinreichend Gelegenheiten bieten, physikalische Fragestellungen, Sachverhalte, Konzepte und Arbeitsweisen zu erschließen. Das Fachwissen wird über die verschiedenen Inhaltsfelder hinweg durch die Basiskonzepte strukturiert und vernetzt.

Die Nummerierung der Inhaltsfelder dient der Orientierung in den nachfolgenden Kapiteln des Lehrplans. Bei der Überführung der Inhaltsfelder und der zugeordneten inhaltlichen Schwerpunkte in konkrete Unterrichtsvorhaben können nach Entscheidung der Fachkonferenz von den Vorgaben abweichende Zuordnungen entstehen, sofern diese innerhalb der vorgegebenen Progressionsstufen erfolgen.

Strom und Magnetismus (1)

Elektrische Geräte und elektrische Schaltungen begleiten das tägliche Leben. Elektrizität wird dabei über grundlegende Phänomene wie Entladungen und über die unterschiedlichen Wirkungen des elektrischen Stroms erfahrbar. Magnetische Kräfte wirken, ohne dass Körper sich unmittelbar berühren müssen. Die Kenntnis dieser Wirkungen und einfache Modelle für ihre Ursachen helfen auch dabei, alltägliche elektrische Geräte unter Beachtung energetischer Aspekte verstehen und sicher nutzen zu können. Ein Bewusstsein für die Gefährdung durch elektrischen Stromschlag ist lebenswichtig und ermöglicht einen sachgerechten Umgang mit Elektrizität.

Sonnenenergie und Wärme (2)

Erfahrungen mit Wärme und Sonnenstrahlung im Ablauf der Jahreszeiten gehören zu den elementaren Begegnungen mit der natürlichen Welt. Hier spielen bedeutende energetische Vorgänge eine Rolle, etwa Mechanismen des Wärmetransports und der Energieumwandlung, die zu messbaren Temperaturänderungen führen. Wärmephänomene können mit einfachen Teilchen- und Wechselwirkungsmodellen in Ansätzen beschrieben werden. Auf dieser Grundlage lassen sich auch die Jahreszeiten und in ihnen auftretende Wettererscheinungen erklären, die in einem größeren Maßstab unser Klima beeinflussen. Kenntnisse dieser Vorgänge bilden die Basis für einen verantwortlichen Umgang mit Energie.

Licht und Schall (3)

Mit Hilfe ihrer Sinnesorgane nehmen die Schülerinnen und Schüler ihre Umwelt war. Sinneswahrnehmungen wie Sehen und Hören basieren auf Vorgängen, die sich physikalisch beschreiben lassen. Mit einfachen Modellen der Ausbreitung von Schall und Licht lassen sich Funktionsweisen, aber auch Möglichkeiten und Grenzen der Sinnesorgane erklären, die am Beispiel optischer Täuschungen demonstriert werden können. Augen und Ohren sind vielfältigen Gefährdungen ausgesetzt. Schutzmaßnahmen dagegen sind möglich bei Kenntnis von Gefahrenquellen und Gefährdungsmechanismen.

Optische Instrumente und die Erforschung des Weltalls (4)

Ebenso wie in den Augen basieren die Abbildungseigenschaften optischer Geräte auf der Wirkung von Linsen. Sehhilfen korrigieren Sehfehler, optische Geräte werden genutzt, um Bilder festzuhalten oder Informationen zu präsentieren. Die Grenzen der Wahrnehmung durch die Augen werden durch optische Instrumente bedeutend erweitert. Die Welt des winzig Kleinen (Mikrokosmos) und die Welt des riesig Großen (Makrokosmos) lassen sich damit für den Menschen erschließen. Fernrohre und Satelliten ermöglichen den Blick in prinzipiell unzugängliche Bereiche und tragen zu einer Erweiterung unseres Weltbildes bei.

Stromkreise (5)

Ohne Elektrizität ist ein Leben in unserer Gesellschaft undenkbar. Die Nutzung von Elektrizität geschieht mit Geräten, in denen unterschiedliche Stromkreise für jeweils spezifische Funktionen eingesetzt werden. Kenntnisse von Gesetzmäßigkeiten bezüglich des Zusammenwirkens von Spannung, Strom und Widerstand in einem Stromkreis ermöglichen das Verständnis technischer Vorgänge und eine sichere Anwendung der Elektrizität. Natürliche elektrische Phänomene wie die Entstehung und der Ablauf eines Gewitters können damit erklärt werden. Modellvorstellungen vom elektrischen Strom vermitteln notwendige Einsichten in elektrische Vorgänge, deren Verständnis im Alltag hilfreich und in elektro- und informationstechnischen Berufsfeldern unabdingbar ist.

Kräfte und Maschinen (6)

Die Beschreibung von Kraftwirkungen ist ein zentrales Anliegen der Physik. Mit dem Wirken von Kräften lassen sich die wesentlichen Ursachen für Veränderungen erklären. Um den körperlichen Kraftaufwand zu verringern und Arbeiten zu erleichtern, entwickelten Menschen Werkzeuge und Maschinen. Diese wandeln Energieformen in andere um. Dabei ist für eine effektive Energienutzung ein hoher Wirkungsgrad günstig. Moderne Maschinen setzen häufig Elektromotoren ein. Am Elektromotor wird die Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie mit Hilfe elektromagnetischer Kräfte deutlich.

Elektrische Energieversorgung (7)

Durch die Nutzbarmachung der elektrischen Energie haben sich die Lebens- und Arbeitsverhältnisse der Menschen in unserer Gesellschaft grundlegend verändert. Die Sicherung der elektrischen Energieversorgung berührt damit zentrale Handlungsfelder, die heute nicht nur aus einer physikalisch-technischen Sicht intensiv diskutiert werden. Sachkenntnisse in den Bereichen Energiebereitstellung, elektromagnetische Energieumwandlung und elektrischer Energietransport bieten die Grundlage, sich in seinem Verhalten - etwa bei der Nutzung von regenerativen Energiequellen - langfristig auf notwendige Veränderungen einstellen zu können. Sie sind auch Voraussetzung zur Beteiligung am gesellschaftlichen Diskurs über Formen einer zukünftigen Energieversorgung.

Kernenergie und Radioaktivität (8)

Die Entdeckung der Radioaktivität und der Kernspaltung haben der Physik bedeutende Impulse in ihrem Bestreben gegeben, Substrukturen von Atomen und die zwischen ihnen anzutreffenden Wechselwirkungen zu beschreiben, die die Stabilität der Atome und ihrer Kerne bestimmen. Die Verwendung von radioaktiven Zerfällen und Kernenergie in der Medizin bzw. in der Energiewirtschaft und im militärischen Bereich hat nachhaltige Konsequenzen für den Einzelnen und die Gesellschaft. Grundlegendes Wissen über Strahlungsarten und ihre Wirkungen sowie zur Kernspaltung muss vorhanden sein, um in der aktuellen Energiediskussion Nutzen und Risiken des Einsatzes der Kernenergie begründet abschätzen und Position beziehen zu können. Dabei geht es auch um die ethische Verantwortung der Physik.

Informationsübertragung (9)

Medienerziehung ist ein verpflichtender Bildungsinhalt in der Realschule. Der Physikunter­richt macht physikalische Grundlagen der Signalverarbeitung und Signalübertragung zum Inhalt. Dazu gehören auch die Funktionsweise von wichtigen Kommunikationsmedien und deren Wirkungen auf menschliche Wahrnehmung. Die moderne Lebens- und Berufswelt wird außerdem zunehmend durch Kommunikation von technischen Geräten mit der Umwelt bestimmt. Die Signalumwandlung durch Sensoren basiert auf einfachen physikalischen Prinzipien und ist in vielen technischen Geräten zu finden.

Bewegungen und ihre Ursachen (10)

Mobilität gilt als Vorraussetzung von und als Kennzeichen für gesellschaftlich-ökonomischen Fortschritt. Das Verständnis zentraler Konzepte zur Beschreibung von Bewegungen und von Kräften zur Erklärung der Ursachen für Bewegungsänderungen ist damit als notwendiges Basiswissen in einer modernen Welt zu sehen. Es wird nicht nur in naturwissenschaftlich-technischen Berufsfeldern benötigt, sondern kommt auch in vielfältigen Alltagssituationen, etwa beim Einschätzen von Verkehrssituationen oder bei der Wahl geeigneter Transportmittel, zur Anwendung.

Der Unterricht soll es den Schülerinnen und Schülern ermöglichen, am Ende einer ersten Progressionsstufe, die in der Regel nach etwa einem Drittel der bis Ende des Jg. 10 vorgesehenen Unterrichtszeit erreicht wird, über die im Folgenden genannten Kompetenzen zu verfügen. Dabei werden zunächst die Kompetenzbereiche in Form übergeordneter Kompetenzen ausdifferenziert, wobei auch deren Weiterentwicklung in der zweiten Progressionsstufe (s. Kap. 2.3) gesehen werden muss. Die übergeordneten Kompetenzen werden im Anschluss daran mit den verpflichtenden Inhalten zu Kompetenzerwartungen zusammengeführt und somit inhaltsfeldbezogen konkretisiert.

Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen

Schülerinnen und Schüler können …

UF1 Fakten wiedergeben und erläutern	Phänomene und Vorgänge mit einfachen physikalischen Konzepten beschreiben und erläutern.
UF2 Konzepte unterscheiden und auswählen	bei der Beschreibung physikalischer Sachverhalte Fachbegriffe angemessen und korrekt verwenden.
UF3 Sachverhalte ordnen und strukturieren	physikalische Objekte und Vorgänge nach vorgegebenen Kriterien ordnen.
UF4 Wissen vernetzen	Alltagsvorstellungen kritisch infrage stellen und gegebenenfalls durch physikalische Konzepte ergänzen oder ersetzen.

Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Schülerinnen und Schüler können …

E1 Fragestellungen erkennen	physikalische Fragestellungen von anderen Fragestellungen unterscheiden.
E2 Bewusst wahrnehmen	Phänomene nach vorgegebenen Kriterien beobachten und zwischen der Beschreibung und der Deutung einer Beobachtung unterscheiden.
E3 Hypothesen entwickeln	Vermutungen zu physikalischen Fragestellungen mit Hilfe von Alltagswissen und einfachen fachlichen Konzepten begründen.
E4 Untersuchungen und Experimente planen	vorgegebene Versuche begründen und einfache Versuche selbst entwickeln.
E5 Untersuchungen und Experimente durchführen	Untersuchungsmaterialien nach Vorgaben zusammenstellen und unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten nutzen.
E6 Untersuchungen und Experimente auswerten	Beobachtungen und Messdaten mit Bezug auf eine Fragestellung schriftlich festhalten, daraus Schlussfolgerungen ableiten und Ergebnisse verallgemeinern.
E7 Modelle auswählen und Modellgrenzen angeben	einfache Modelle zur Veranschaulichung physikalischer Zusammenhänge beschreiben und Abweichungen der Modelle von der Realität angeben.
E8 Modelle anwenden	physikalische Phänomene mit einfachen Modellvorstellungen erklären.
E9 Arbeits- und Denkweisen reflektieren	in einfachen physikalischen Zusammenhängen Aussagen auf Stimmigkeit überprüfen.

Kompetenzbereich Kommunikation

Schülerinnen und Schüler können …

K1 Texte lesen und erstellen	altersgemäße Texte mit physikalischen Inhalten Sinn entnehmend lesen und sinnvoll zusammenfassen.
K2 Informationen identifizieren	relevante Inhalte fachtypischer bildlicher Darstellungen wiedergeben sowie Werte aus Tabellen und einfachen Diagrammen ablesen.
K3 Untersuchungen dokumentieren	bei Untersuchungen und Experimenten Fragestellungen, Handlungen, Beobachtungen und Ergebnisse nachvollziehbar schriftlich festhalten.
K4 Daten aufzeichnen und darstellen	Beobachtungs- und Messdaten in Tabellen übersichtlich aufzeichnen und in vorgegebenen einfachen Diagrammen darstellen.
K5 Recherchieren	Informationen zu vorgegebenen Begriffen in ausgewählten Quellen finden und zusammenfassen.
K6 Informationen umsetzen	auf der Grundlage vorgegebener Informationen Handlungsmöglichkeiten benennen.
K7 Beschreiben, präsentieren, begründen	physikalische Sachverhalte, Handlungen und Handlungsergebnisse für andere nachvollziehbar beschreiben und begründen.
K8 Zuhören, hinterfragen	bei der Klärung physikalischer Fragestellungen anderen konzentriert zuhören, deren Beiträge zusammenfassen und bei Unklarheiten sachbezogen nachfragen.
K9 Kooperieren und im Team arbeiten	mit einem Partner oder in einer Gruppe gleichberechtigt, zielgerichtet und zuverlässig arbeiten und dabei unterschiedliche Sichtweisen achten.

Kompetenzbereich Bewertung

Schülerinnen und Schüler können …

B1 Bewertungen an Kriterien orientieren	in einfachen Zusammenhängen eigene Bewertungen und Entscheidungen unter Verwendung physikalischen Wissens begründen.
B2 Argumentieren und Position beziehen	bei gegensätzlichen Ansichten Sachverhalte nach vorgegebenen Kriterien und vorliegenden Fakten beurteilen.
B3 Werte und Normen berücksichtigen	Wertvorstellungen, Regeln und Vorschriften in physikalisch-technischen Zusammenhängen hinterfragen und begründen.

Im Folgenden werden die Inhaltsfelder, in denen sich Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler entwickeln, näher beschrieben. Zur Eingrenzung und Konkretisierung der Inhaltsfelder sind verbindliche inhaltliche Schwerpunkte angegeben. Ebenfalls angegeben sind mögliche Kontexte, in denen die Inhalte erarbeitet werden können. Diese Vorschläge können durch sinnvolle andere Kontexte ersetzt werden, wenn sie in gleicher Weise problemorientiertes und aktives Lernen sowie den Erwerb der geforderten Kompetenzen ermöglichen.

Die Beschreibung der Inhaltsfelder wird ergänzt durch Angaben zu anschlussfähigen fachlichen Konzepten, über die Schülerinnen und Schüler im Rahmen der verbindlichen Kompetenzerwartungen verfügen sollen. Die Strukturierung durch Basiskonzepte entspricht dabei deren doppelter Funktion, Inhalte situationsübergreifend zu vernetzen und Perspektiven für Fragestellungen zu eröffnen. Die genannten fachlichen Konzepte besitzen nicht nur Bedeutung im jeweiligen Inhaltsfeld, sondern sollten in unterschiedlichen Zusammenhängen immer wieder aufgegriffen und vertieft werden.

Bezieht man die übergeordneten Kompetenzerwartungen sowie die Inhaltsfelder aufeinander, so ergeben sich die nachfolgenden konkretisierten Kompetenzerwartungen. Sie beschreiben verbindliche Erwartungen an die Kompetenzen von Schülerinnen und Schülern am Ende einer ersten Progressionsstufe der Kompetenzentwicklung. Sie schreiben jedoch keinen besonderen Unterrichtsgang zum Erwerb dieser Kompetenzen vor. Es wird erwartet, dass Schülerinnen und Schüler nicht nur im beschriebenen Zusammenhang, sondern auch in anderen Situationen zeigen, dass sie die geforderten Kompetenzen besitzen.

Hinter den inhaltsbezogenen Kompetenzbeschreibungen ist jeweils in Klammern angegeben, welche übergeordneten Kompetenzerwartungen durch diese konkretisiert werden. Mehrfachnennungen verdeutlichen, dass in der Praxis oft mehrere Komponenten kompetenten Handelns wirksam werden, wobei Schwerpunkte an erster Stelle genannt werden.

Inhaltsfeld Strom und Magnetismus (1)

Inhaltliche Schwerpunkte	Mögliche Kontexte
Magnetismus Stromkreise und Schaltungen Elektrische Geräte und Stromwirkungen	Elektrische Geräte im Alltag Orientierung mit dem Kompass Trennen von Wertstoffen
Basiskonzept System Stromkreis, Parallel- und Reihenschaltungen, Schaltung und Funktion einfacher Geräte Basiskonzept Wechselwirkung Kräfte und Felder zwischen Magneten, Stromwirkungen Basiskonzept Energie Energietransport durch elektrischen Strom, Energieumwandlungen Basiskonzept Struktur der Materie magnetisierbare Stoffe, Leiter und Nichtleiter, einfaches Modell des elektrischen Stroms

Umgang mit Fachwissen

Die Schülerinnen und Schüler können …

• magnetisierbare Stoffe nennen und magnetische Felder als Ursache für Anziehung bzw. Abstoßung zwischen Magneten benennen. (UF3, UF1)
• den Aufbau, die Eigenschaften und Anwendungen von Elektromagneten erläutern. (UF1)
• verschiedene Materialien als Leiter oder Nichtleiter einordnen. (UF3)
• notwendige Elemente eines elektrischen Stromkreises nennen und zwischen einfachen Reihen- und Parallelschaltungen unterscheiden. (UF1, UF2)
• Aufbau und Funktionsweise einfacher elektrischer Geräte beschreiben und dabei die relevanten Stromwirkungen (Wärme, Licht, Magnetismus) und Energieumwandlungen benennen. (UF2, UF1)

Erkenntnisgewinnung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Magnetfelder mit der Modellvorstellung von Feldlinien beschreiben und veranschaulichen. (E7)
• Magnetismus mit dem Modell der Elementarmagnete erklären. (E8).
• einfache elektrische Schaltungen (u. a. UND/ODER Schaltungen) nach dem Stromkreiskonzept planen, aufbauen und auf Fehler überprüfen. (E5)
• Vorgänge in einem Stromkreis mithilfe einfacher Modelle erklären. (E8)

Kommunikation

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Stromkreise durch Schaltsymbole und Schaltpläne darstellen sowie einfache Schaltungen nach Schaltplänen aufbauen. (K2, K6)
• einfache Schaltpläne erläutern und die Funktionszusammenhänge in einer Schaltung begründen. (K7)
• sachbezogen Erklärungen zur Funktion einfacher elektrischer Geräte erfragen. (K8)
• mit Hilfe von Funktions- und Sicherheitshinweisen in Gebrauchsanweisungen elektrische Geräte sachgerecht bedienen. (K6, B3)
• bei Versuchen in Kleingruppen Initiative und Verantwortung übernehmen, Aufgaben fair verteilen und diese im verabredeten Zeitrahmen sorgfältig erfüllen. (K9, E5)

Bewertung

• Die Schülerinnen und Schüler können …
• Sicherheitsregeln für den Umgang mit Elektrizität begründen und zum Schutz der Gesundheit einhalten. (B3)

Inhaltsfeld Sonnenenergie und Wärme (2)

Inhaltliche Schwerpunkte	Mögliche Kontexte
Sonne und Jahreszeiten Temperatur und Wärme Wetterphänomene	Energie von der Sonne Wärmedämmung in Natur und Technik Leben in den Jahreszeiten
Basiskonzept System Wärmetransport als Temperaturausgleich, Wärme- und Wasserkreislauf, die Erde im Sonnensystem, Tag und Nacht, Jahreszeiten Basiskonzept Wechselwirkung Absorption und Reflexion von Strahlung, Wärmeisolierung Basiskonzept Energie Wärme, Temperatur, Wärmetransport, UV-Strahlung Basiskonzept Struktur der Materie Einfaches Teilchenmodell, Aggregatzustände, Wärmebewegung, Wärmeausdehnung

Umgang mit Fachwissen

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Jahres- und Tagesrhythmus durch die gleichbleibende Achsneigung auf der Umlaufbahn bzw. die Drehung der Erde im Sonnensystem an einer Modelldarstellung erklären. (UF1)
• Wärme als Energieform benennen und die Begriffe Temperatur und Wärme unterscheiden. (UF1, UF2)
• die Funktionsweise eines Thermometers erläutern. (UF1)
• an Vorgängen aus ihrem Erfahrungsbereich Beispiele für die Speicherung, den Transport und die Umwandlung von Energie angeben. (UF1)
• Auswirkungen der Anomalie des Wassers bei alltäglichen Vorgängen beschreiben. (UF4)

Erkenntnisgewinnung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• mit einem Teilchenmodell Übergänge zwischen Aggregatzuständen sowie die Wärmeausdehnung von Stoffen erklären. (E8)
• die Jahreszeiten aus naturwissenschaftlicher Sicht beschreiben und Fragestellungen zu Wärmephänomenen benennen. (E1, UF1)
• Messreihen (u. a. zu Temperaturänderungen) durchführen und zur Aufzeichnung der Messdaten einen angemessenen Messbereich und sinnvolle Zeitintervalle wählen. (E5, K3)
• Langzeitbeobachtungen (u. a. zum Wetter) regelmäßig und sorgfältig durchführen und dabei zentrale Messgrößen systematisch aufzeichnen. (E2, E4, UF3)

Kommunikation

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Texte mit physikalischen Inhalten in Schulbüchern, in altersgemäßen populärwissenschaftlichen Schriften und in vorgegebenen Internetquellen Sinn entnehmend lesen und zusammenfassen. (K1, K2, K5)
• aus Tabellen und Diagrammen Temperaturen und andere Werte ablesen sowie Messergebnisse in ein Diagramm eintragen und durch eine Messkurve verbinden. (K4, K2)
• die wesentlichen Aussagen schematischer Darstellungen (u. a. Erde im Sonnensystem, Wasserkreislauf, einfache Wetterkarten) in vollständigen Sätzen verständlich erläutern. (K2, K7)
• Beiträgen anderer bei Diskussionen über physikalische Ideen und Sachverhalte konzentriert zuhören und bei eigenen Beiträgen sachlich Bezug auf deren Aussagen nehmen. (K8)

Bewertung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• die isolierende Wirkung von Stoffen (u. a. Kleidung und Baustoffe) mit Mechanismen des Wärmetransports erklären und bewerten. (B1, E8)
• Gefährdungen der Gesundheit durch UV-Strahlung bzw. hohe Temperaturen beschreiben und Sicherheitsmaßnahmen erläutern und einhalten. (B3, E5)

Inhaltsfeld Licht und Schall (3)

Inhaltliche Schwerpunkte	Mögliche Kontexte
Sinne und Wahrnehmung Ausbreitung von Licht Schallschwingungen und Schallwellen	Musikinstrumente Sicherheit im Straßenverkehr Hilfen zur Unterstützung der Wahrnehmung
Basiskonzept System Auge und Ohr, Frequenz, Amplitude, Bildentstehung, Schatten Basiskonzept Wechselwirkung Absorption, Reflexion und Streuung, Schallschwingungen Basiskonzept Energie Licht, Schall Basiskonzept Struktur der Materie Schallausbreitung im Teilchenmodell

Umgang mit Fachwissen

Die Schülerinnen und Schüler können …

• den Aufbau des Auges erläutern und das Sehen mit einem einfachen Sender-Empfänger-Modell beschreiben. (UF1, UF4)
• Schwingungen als Ursache von Schall beschreiben sowie die Grundgrößen Frequenz und Amplitude erläutern. (UF2)
• das Hören als Empfang und Verarbeitung von Schwingungen erklären. (UF1)
• das Aussehen von Gegenständen mit dem Verhalten von Licht an ihren Oberflächen (Reflexion, Streuung oder Absorption) erläutern. (UF3)

Erkenntnisgewinnung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• einfache Versuche zum Sehen und Hören nach vorgegebenen Fragestellungen durchführen und Handlungen und Beobachtungen nachvollziehbar beschreiben. (E2, E5, K3)
• Versuchsergebnisse zum Hören bzw. zum Sehen vergleichen, daraus Schlussfolgerungen ziehen und einfache Regeln ableiten. (E6, K8)
• Vermutungen zur Entstehung von Schattenphänomenen (u. a. der Mondphasen) begründen und mit Modellexperimenten überprüfen. (E3, E9)
• das Modell der Lichtstrahlen für die Erklärung von Finsternissen und die Entstehung von Tag und Nacht nutzen. (E7, E8)
• Schallausbreitung mit einem einfachen Teilchenmodell erklären. (E8)

Kommunikation

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Informationen aus Sachtexten und Filmsequenzen entnehmen und wiedergeben (u. a. zu wesentlichen Bestandteilen von Auge und Ohr und deren Funktionen). (K2)
• im Internet mit einer vorgegebenen altersgerechten Suchmaschine eingegrenzte Informationen finden (z. B. Beispiele für optische Täuschungen). (K5)
• mit einem Partner bei der gemeinsamen Bearbeitung von Aufgaben (u. a. zur Licht- und Schallwahrnehmung) Absprachen treffen und einhalten. (K9)

Bewertung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Beurteilungen (u. a. zur Lärmschädigung des Ohrs) auf der Grundlage vorliegender Informationen bewerten und dazu persönlich Stellung nehmen. (B2)
• Konsequenzen aus Kenntnissen über die Wirkung von Lärm für eigenes Verhalten ziehen. (B3)

Der Unterricht der zweiten Progressionsstufe baut auf der Kompetenzentwicklung der ersten Stufe auf, nutzt die dort erworbenen Kompetenzen und erweitert sie entsprechend. Bis zum Ende der Jahrgangsstufe 10 sollen die Schülerinnen und Schüler über die im Folgenden genannten Kompetenzen verfügen. Dabei werden zunächst übergeordnete Kompetenzen zu allen Kompetenzbereichen aufgeführt. Diese werden im Anschluss an die Erläuterung des Inhaltsfelds zusätzlich inhaltsfeldbezogen konkretisiert.

Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen

Schülerinnen und Schüler können …

UF1 Fakten wiedergeben und erläutern	Konzepte der Physik an Beispielen erläutern und dabei Bezüge zu Basiskonzepten und übergeordneten Prinzipien herstellen.
UF2 Konzepte unterscheiden und auswählen	physikalische Konzepte und Analogien für Problemlösungen begründet auswählen und dabei zwischen wesentlichen und unwesentlichen Aspekten unterscheiden.
UF3 Sachverhalte ordnen und strukturieren	Prinzipien zur Strukturierung und zur Verallgemeinerung physikalischer Sachverhalte entwickeln und anwenden.
UF4 Wissen vernetzen	vielfältige Verbindungen zwischen Erfahrungen und Konzepten innerhalb und außerhalb der Physik herstellen und anwenden.

Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Schülerinnen und Schüler können …

E1 Fragestellungen erkennen	physikalische Probleme erkennen, in Teilprobleme zerlegen und dazu Fragestellungen formulieren.
E2 Bewusst wahrnehmen	Kriterien für Beobachtungen entwickeln und die Beschreibung einer Beobachtung von ihrer Deutung klar abgrenzen.
E3 Hypothesen entwickeln	zu physikalischen Fragestellungen begründete Hypothesen formulieren und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben.
E4 Untersuchungen und Experimente planen	zu untersuchende Variablen identifizieren und diese in Experimenten systematisch verändern bzw. konstant halten.
E5 Untersuchungen und Experimente durchführen	Untersuchungen und Experimente selbstständig, zielorientiert und sachgerecht durchführen und dabei mögliche Fehlerquellen benennen.
E6 Untersuchungen und Experimente auswerten	Aufzeichnungen von Beobachtungen und Messdaten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese formal beschreiben.
E7 Modelle auswählen und Modellgrenzen angeben	Modelle zur Erklärung von Phänomenen begründet auswählen und dabei ihre Grenzen und Gültigkeitsbereiche. angeben.
E8 Modelle anwenden	Modelle, auch in formalisierter oder mathematischer Form, zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage verwenden.
E9 Arbeits- und Denkweisen reflektieren	anhand historischer Beispiele die Vorläufigkeit physikalischer Regeln, Gesetze und theoretischer Modelle beschreiben.

Kompetenzbereich Kommunikation

Schülerinnen und Schüler können …

K1 Texte lesen und erstellen	physikalische Zusammenhänge sachlich und sachlogisch strukturiert schriftlich darstellen.
K2 Informationen identifizieren	in Texten, Tabellen oder grafischen Darstellungen mit physikalischen Inhalten die relevanten Informationen identifizieren und sachgerecht interpretieren.
K3 Untersuchungen dokumentieren	Fragestellungen, Überlegungen, Handlungen und Erkenntnisse bei Untersuchungen strukturiert dokumentieren und stimmig rekonstruieren.
K4 Daten aufzeichnen und darstellen	zur Darstellung von Daten angemessene Tabellen und Diagramme anlegen und skalieren, auch mit Tabellenkalkulationsprogrammen.
K5 Recherchieren	selbstständig physikalische und technische Informationen aus verschiedenen Quellen beschaffen, einschätzen, zusammenfassen und auswerten.
K6 Informationen umsetzen	aus Informationen sinnvolle Handlungsschritte ableiten und auf dieser Grundlage zielgerichtet handeln.
K7 Beschreiben, präsentieren, begründen	Arbeitsergebnisse adressatengerecht und mit angemessenen Medien und Präsentationsformen fachlich korrekt und überzeugend präsentieren.
K8 Zuhören, hinterfragen	bei Diskussionen über physikalische Themen Kernaussagen eigener und fremder Ideen vergleichend darstellen und dabei die Perspektive wechseln.
K9 Kooperieren und im Team arbeiten	beim naturwissenschaftlichen Arbeiten im Team Verantwortung für Arbeitsprozesse und Produkte übernehmen und Ziele und Aufgaben sachbezogen aushandeln.

Kompetenzbereich Bewertung

Schülerinnen und Schüler können …

B1 Bewertungen an Kriterien orientieren	für Entscheidungen in physikalisch-technischen Zusammenhängen Bewertungskriterien angeben und begründet gewichten.
B2 Argumentieren und Position beziehen	in Situationen mit mehreren Entscheidungsmöglichkeiten kriteriengeleitet Argumente abwägen, einen Standpunkt beziehen und diesen gegenüber anderen Positionen begründet vertreten.
B3 Werte und Normen berücksichtigen	Konfliktsituationen erkennen und bei Entscheidungen ethische Maßstäbe sowie Auswirkungen eigenen und fremden Handelns auf Natur, Gesellschaft und Gesundheit berücksichtigen.

Die folgende Übersicht beschreibt die Inhaltsfelder der zweiten Progressionsstufe sowie die ihnen zugeordneten konkretisierten Kompetenzerwartungen. Die Darstellung folgt dabei den Gesichtspunkten, die bereits für die erste Stufe beschrieben wurden. Kompetenzerwerb ist kumulativ. Es wird deshalb erwartet, dass Schülerinnen und Schüler bereits früher erworbene Kompetenzen sowie die in diesem Kapitel beschriebenen Kompetenzen im weiteren Unterricht vertiefen und auch in anderen Zusammenhängen nutzen.

Inhaltsfeld Optische Instrumente und die Erforschung des Weltalls (4)

Inhaltliche Schwerpunkte	Mögliche Kontexte
Optische Geräte Abbildungen mit Linsen und Spiegeln Aufbau des Universums	Untersuchungen beim Augenarzt Kino Die Erde im Weltall
Basiskonzept System Linsen, Bildentstehung, Himmelsobjekte, Weltbilder Basiskonzept Wechselwirkung Lichtbrechung, Totalreflexion, Gravitation Basiskonzept Energie Sonnenenergie, Farbspektrum (IR bis UV) Basiskonzept Struktur der Materie Massenanziehung, Materie im Weltall

Umgang mit Fachwissen

Die Schülerinnen und Schüler können …

• den Aufbau und die Funktion von Kameras, Fernrohren, Sehhilfen in ihren wesentlichen Aspekten erläutern. (UF1)
• typische optische Geräte kriteriengeleitet nach Gerätegruppen ordnen. (UF3)
• an Beispielen qualitativ erläutern, wie Licht an Grenzflächen zwischen durchsichtigen Medien gebrochen oder totalreflektiert bzw. in Spektralfarben zerlegt wird. (UF3)
• Strahlengänge bei Abbildungen mit Linsen und Spiegeln und bei einfachen Linsenkombinationen (Auge, Brille, Fernrohr) beschreiben und zwischen reellen und virtuellen Bildern unterscheiden. (UF2)
• Eigenschaften von Lichtspektren vom Infraroten über den sichtbaren Bereich bis zum Ultravioletten beschreiben. (UF1)
• Gravitation als Kraft zwischen Massen beschreiben. (UF1)
• wesentliche Eigenschaften der kosmischen Objekte Planeten, Kometen, Sterne, Galaxien und Schwarze Löcher erläutern. (UF3, UF2)

Erkenntnisgewinnung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Vermutungen (u. a. zu Abbildungseigenschaften von Linsen) in Form einer einfachen je – desto – Beziehung formulieren und diese experimentell überprüfen. (E3, E4)
• mit Hilfe einfacher Analogien erläutern, wie Erkenntnisse über Objekte des Weltalls gewonnen werden können. (u. a. Entfernung). (E7, E9)

Kommunikation

Die Schülerinnen und Schüler können …

• schematische Darstellungen (u. a. zu Aufbau und Funktion des Auges und optischer Instrumente) eigenständig interpretieren. (K2, UF4)
• in einem strukturierten Protokoll (u. a. zu optischen Experimenten) Fragestellungen, Überlegungen, Vorgehensweisen und Ergebnisse nachvollziehbar dokumentieren. (K3)
• Ergebnisse optischer Experimente mit angemessenen Medien fachlich korrekt und anschaulich präsentieren. (K7)
• in einem Sachtext nach vorgegebenen Kriterien die Funktion von Geräten (u. a. optischen Instrumenten) beschreiben. (K1)
• altersgemäße, populärwissenschaftliche Texte zum Weltall Sinn entnehmend lesen und die wesentlichen Aussagen wiedergeben. (K2)
• anhand bildlicher Darstellungen aktuelle Vorstellungen zur Entstehung des Universums erläutern. (K2)

Bewertung

Die Schülerinnen und Schüler können …

in Grundzügen am Beispiel der historischen Auseinandersetzung um ein heliozentrisches Weltbild darstellen, warum gesellschaftliche Umbrüche auch in den Naturwissenschaften zu Umwälzungen führen können. (B2, B3, E7, E9)

Inhaltsfeld Stromkreise (5)

Inhaltliche Schwerpunkte	Mögliche Kontexte
Elektrische Ladungen Elektrische Energie Gesetze des Stromkreises	Gewitter Stromrechnung und Energiesparen Der Sicherungskasten im Haushalt
Basiskonzept System Stromstärke, Spannung, Widerstand, Parallel- und Reihenschaltungen Basiskonzept Wechselwirkung Kräfte zwischen Ladungen, elektrisches Feld Basiskonzept Energie Spannung, elektrische Energie, elektrische Leistung Basiskonzept Struktur der Materie Kern-Hülle Modell des Atoms, Eigenschaften von Ladungen, Gittermodell der Metalle

Umgang mit Fachwissen

Die Schülerinnen und Schüler können …

• einfache elektrostatische Phänomene mithilfe der Eigenschaften von positiven und negativen Ladungen erklären. (UF2)
• Kräfte zwischen Ladungen beschreiben sowie elektrische von magnetischen Feldern unterscheiden. (UF2, UF1)
• den Zusammenhang zwischen elektrischer Energie und elektrischer Leistung beschreiben und den physikalischen Leistungsbegriff vom Alltagsbegriff abgrenzen. (UF2, UF4)
• mit Hilfe eines einfachen Kern-Hülle-Modells und einer Modellvorstellung zum elektrischen Stromkreis die Begriffe Ladung, Stromstärke, Spannung und Widerstand und ihren Zusammenhang erläutern. (UF1, E8, K7)
• die Abhängigkeit des elektrischen Widerstands eines Leiters von dessen Eigenschaften erläutern (Länge, Querschnitt, Material, Temperatur). (UF1)
• bei elektrischen Stromkreisen begründet Reihenschaltungen und Parallelschaltungen identifizieren und die Aufteilung von Strömen und Spannungen erläutern. (UF3)
• verschiedene Möglichkeiten der Spannungserzeugung in Natur und Technik mithilfe von Ladungstrennung beschreiben. (UF1)

Erkenntnisgewinnung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• physikalische Vorgänge, die zu Aufladungen und zur Entstehung von Blitzen führen, beschreiben und mit einfachen Modellen erklären. (E1, E7)
• Spannungs- und Stromstärkemessungen planen und unter sachgerechter Verwendung der Messgeräte durchführen. (E5, E4)
• die Leistung sowie den Widerstand in elektrischen Stromkreisen aus den Werten für Spannung und Stromstärke bestimmen. (E6)
• Messdaten zu Stromstärke und Spannung in Reihen- und Parallelschaltungen auswerten und Gesetzmäßigkeiten formulieren. (E6)
• die Temperaturabhängigkeit von Widerständen mithilfe des Metallgittermodells vorhersagen und experimentell überprüfen. (E8, E3)
• Vorzüge und Grenzen verschiedener Analogiemodelle zu elektrischen Stromkreisen erläutern. (E7)
• für Messungen und Berechnungen (u. a. bei Stromkreisen) Größengleichungen verwenden und die korrekten Maßeinheiten (z. B. Volt V bzw. Ampère A, mA) verwenden. (E5)

Kommunikation

Die Schülerinnen und Schüler können …

• für eine Messreihe mit mehreren Variablen (u. a. zu elektrischen Schaltungen) selbstständig eine geeignete Tabelle anlegen. (K2)
• bei der Auswertung technischer Daten von Elektrogeräten die für die Ermittlung des Energiebedarfs wesentlichen Angaben identifizieren. (K2)
• den Energiebedarf eines Haushalts mit verschiedenen Diagrammformen darstellen und Vor- und Nachteile verschiedener Diagrammformen benennen. (K4)
• Informationen zu Schutzmaßnahmen bei Gewittern in sinnvolle Verhaltensregeln umsetzen. (K6)

Bewertung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Möglichkeiten zum sparsamen Gebrauch von Elektrizität im Haushalt nennen und unter dem Kriterium der Nachhaltigkeit bewerten. (B3)
• Sicherheitsregeln und Schutzmaßnahmen bei der Nutzung elektrischer Anlagen und bei Gewittern begründen und diese verantwortungsvoll anwenden. (B3)

Inhaltsfeld Kräfte und Maschinen (6)

Inhaltliche Schwerpunkte	Mögliche Kontexte
Kräfte, Energie und Leistung Maschinen Elektromotor	Werkzeuge Technische Erfindungen Das Leben Isaac Newtons
Basiskonzept System Kraftwandler, Hebel, Elektromotor Basiskonzept Wechselwirkung Kräfte, magnetische Kräfte und Felder Basiskonzept Energie Energie und Leistung (mechanisch und elektrisch), Energieerhaltung Basiskonzept Struktur der Materie Masse

Umgang mit Fachwissen

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Bewegungsänderungen oder Verformungen von Körpern auf das Wirken von Kräften zurückführen. (UF3)
• das physikalische Verständnis von Kräften von einem umgangssprachlichen Verständnis unterscheiden. (UF4, UF2)
• für eine Masse die wirkende Gewichtskraft angeben. (UF2)
• an Beispielen Beziehungen zwischen Kräften, Energie und Leistung darstellen. (UF2)
• den Aufbau von Elektromotoren erläutern und ihre Funktionsweise u. a. mit dem Wirken magnetischer Kräfte erklären. (UF1)
• die Goldene Regel der Mechanik zur Funktion einfacher Maschinen als Spezialfall des Energieerhaltungssatzes deuten. (UF1)

Erkenntnisgewinnung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• bei der Beobachtung von Vorgängen (u. a. an einfachen Maschinen) zwischen der Beschreibung der Beobachtungen und der Deutung dieser Beobachtungen unterscheiden. (E2)
• bei Versuchen (u. a. mit Kraftwandlern und einfachen Maschinen wie Hebel und Flaschenzug) die zu messenden Größen selbstständig benennen und systematisch den Einfluss dieser Größen untersuchen. (E4)

Kommunikation

Die Schülerinnen und Schüler können …

• in Zeichnungen die Wirkung und das Zusammenwirken von Kräften durch Vektorpfeile darstellen. (K2)
• in Abbildungen physikalischer Sachverhalte Kräfteverhältnisse darstellen bzw. interpretieren. (K4, K2)

Bewertung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• in einfachen Zusammenhängen Überlegungen und Entscheidungen zur Arbeitsökonomie und zur Wahl von Werkzeugen und Maschinen physikalisch begründen. (B1)

Inhaltsfeld Elektrische Energieversorgung (7)

Inhaltliche Schwerpunkte	Mögliche Kontexte
Elektromagnetismus und Induktion Generatoren Kraftwerke und Nachhaltigkeit	Niedrig-Energie-Häuser Stromversorgung Energiebedarf und Klimawandel
Basiskonzept System Kraftwerke, regenerative Energiequellen, Transformator, Generator, Stromnetze, Treibhauseffekt Basiskonzept Wechselwirkung Magnetfelder von Leitern und Spulen, elektrische Felder, Induktion Basiskonzept Energie Energietransport, Wirkungsgrad, Energieentwertung Basiskonzept Struktur der Materie Fossile und regenerative Energieträger

Umgang mit Fachwissen

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Beispiele für nicht erneuerbare und regenerative Energiequellen beschreiben und die wesentlichen Unterschiede erläutern. (UF2, UF3)
• Aufbau und Funktion von Generatoren und Transformatoren beschreiben und mit Hilfe der elektromagnetischen Induktion erklären. (UF1)
• Energieumwandlungsketten von einem Kraftwerk bis zu den Haushalten unter Berücksichtigung der Energieentwertung und des Wirkungsgrades darstellen und erläutern. (UF1, K7)
• Gemeinsamkeiten und Unterschiede elektrischer, magnetischer und Gravitationsfelder beschreiben. (UF4, UF3)

Erkenntnisgewinnung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Versuche und Experimente (u. a. zur Induktion) auf der Grundlage selbst entwickelter Beobachtungskriterien systematisch durchführen sowie Beobachtungsergebnisse strukturiert beschreiben und verallgemeinernd deuten. (E2)
• das Problem zukünftiger Energieversorgung in physikalisch relevante Teilprobleme zerlegen. (E1)
• an Beispielen (z. B. Modell des anthropogenen Treibhauseffekts) die Bedeutung und Funktion theoretischer Modelle erläutern. (E9)

Kommunikation

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Informationen aus verschiedenen Quellen (u. a. zur effektiven Bereitstellung und Übertragung von Energie) zusammenfassend darstellen. (K5)
• aus Darstellungen zur Energieversorgung die Anteile der Energieträger herauslesen und angemessen – auch computergestützt – visualisieren. (K4, K2).
• in einem sachlich formulierten und strukturierten naturwissenschaftlichen Text physikalisch-technische Zusammenhänge (z. B. zwischen Energienutzung und der Problematik der Klimaveränderung) darstellen. (K1)

Bewertung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Vor- und Nachteile nicht erneuerbarer und regenerativer Energiequellen an je einem Beispiel im Hinblick auf eine physikalisch-technische, wirtschaftliche und ökologische Nutzung auch mit Bezug zum Klimawandel begründet gegeneinander abwägen und bewerten. (B1, B3)

Inhaltsfeld Kernenergie und Radioaktivität (8)

Inhaltliche Schwerpunkte	Mögliche Kontexte
Atombau und Atomkerne Ionisierende Strahlung Kernspaltung	Der Streit um die Kernenergie Strahlung in Medizin und Technik Die Verantwortung der Wissenschaften
Basiskonzept System Kernkraftwerke, Kettenreaktion, Halbwertszeiten Basiskonzept Wechselwirkung Kernkräfte, a-,b-,g-Strahlung, Röntgenstrahlung Basiskonzept Energie Kernenergie, Energie ionisierender Strahlung Basiskonzept Struktur der Materie Atome, Atomkerne, Kernspaltung, radioaktiver Zerfall

Umgang mit Fachwissen

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Eigenschaften, Wirkungen und Nachweismöglichkeiten verschiedener Arten radioaktiver Strahlung und von Röntgenstrahlung beschreiben. (UF1)
• Halbwertszeiten auf statistische Zerfallsprozesse großer Anzahlen von Atomkernen zurückführen. (UF1, UF4, E8)
• die Wechselwirkung ionisierender Strahlung mit Materie erläutern und damit Anwendungen sowie Gefährdungen und Schutzmaßnahmen erklären. (UF1, UF2)
• die Kernspaltung in einer kontrollierten Kettenreaktion in einem Kernreaktor und die damit verbundenen Stoff-. und Energieumwandlungen erläutern. (UF1, E7)

Erkenntnisgewinnung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• den Aufbau des Atomkerns, die Bildung von Isotopen und die Kernspaltung sowie die Kernfusion mit einem angemessenen Atommodell beschreiben. (E7)
• Zerfallskurven und Halbwertszeiten zur Vorhersage von Zerfallsprozessen nutzen. (E8)
• Probleme der Nutzung der Kernenergie und der Behandlung von radioaktiven Abfällen erläutern und die daraus resultierenden physikalischen, technischen und gesellschaftlichen Fragestellungen differenziert darstellen. (E1, K7)
• die Veränderungen in Physik, Technik und Gesellschaft durch die Entdeckung radioaktiver Strahlung und Kernspaltung beschreiben. (E9)

Kommunikation

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Informationen und Positionen zur Nutzung der Kernenergie und anderer Energiearten differenziert und sachlich darstellen sowie hinsichtlich ihrer Intentionen überprüfen und bewerten. (K5, K8)

Bewertung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Nutzen und Risiken radioaktiver Strahlung und von Röntgenstrahlung auf der Grundlage physikalischer und biologischer Fakten begründet abwägen. (B1)
• eine eigene Position zur Nutzung der Kernenergie einnehmen, dabei Kriterien angeben und ihre Position durch stringente und nachvollziehbare Argumente stützen. (B2)

Inhaltsfeld Informationsübertragung (9)

Inhaltliche Schwerpunkte	Mögliche Kontexte
Elektromagnetismus Sensoren Farben	Geschichte der Kommunikationstechnik Handy und Multimedia Farben und Beleuchtung Die Informationsgesellschaft
Basiskonzept System Analoge und digitale Kodierung, elektromagnetische Strahlung, Sensorschaltungen Basiskonzept Wechselwirkung Elektroakustische Signalwandlung, subtraktive und additive Farbmischung Basiskonzept Energie Elektromagnetische Energieumwandlungen Basiskonzept Struktur der Materie Dioden und Transistoren

Umgang mit Fachwissen

Die Schülerinnen und Schüler können …

• die Umwandlung zwischen Schall und elektrischen Signalen bei Mikrofonen und Lautsprechern erläutern. (UF1)
• die Funktion von Dioden und Transistoren in einfachen Grundschaltungen erklären. (UF1)
• elektromagnetische Strahlung als sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitende elektromagnetische Wellen beschreiben. (UF1)
• die Erzeugung von Farbspektren sowie Prinzipien und Anwendungen der additiven und subtraktiven Farbmischung erläutern. (UF2, UF4)
• unterschiedliche Frequenzbereiche benennen und sie entsprechend ihrer Bedeutung bei der Informationsübertragung einordnen. (UF3, UF4)
• den Unterschied zwischen digitalen und analogen Signalen an Beispielen verdeutlichen. (UF2)
• Erkenntnisgewinnung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Sensoren (u. a. für Wärme und Licht) über geeignete Messreihen und Diagramme kalibrieren. (E6)
• gesellschaftliche Veränderungen durch die Entwicklung der Informationstechnologie aufzeigen. (E9)

Kommunikation

Die Schülerinnen und Schüler können …

• aus Gebrauchsanleitungen notwendige Informationen zur Nutzung von Kommunikationsgeräten entnehmen. (K6)
• Informationen zur Funktionsweise von Kommunikationsgeräten (u. a. zu unterschiedlichen Bildschirmtypen) beschaffen, ordnen, zusammenfassen und auswerten. (K5)
• additive und subtraktive Farbmischung mit einfachen Versuchen oder Animationen demonstrieren. (K7)
• die Funktion und Bedeutung von Lichtleitern für die Informationsübertragung fachlich korrekt und adressatengerecht präsentieren. (K7)

Bewertung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• physikalisch-technische Kriterien zur Beurteilung von Informations- und Kommunikationsgeräten formulieren und diese bei Kaufentscheidungen anführen. (B1)
• Gefahren der Datennutzung in digitalen Netzwerken und Maßnahmen zum Datenschutz benennen. (B3)

Inhaltsfeld Bewegungen und ihre Ursachen (10)

Inhaltliche Schwerpunkte	Mögliche Kontexte
Kraft und Druck Bewegungsgesetze Auftrieb	Mobilität früher und heute Physik und Sport Raumfahrt Sicherheitssysteme in Fahrzeugen
Basiskonzept System Geschwindigkeit Basiskonzept Wechselwirkung Druck, Schweredruck, Auftriebskraft, Kraft und Gegenkraft, Trägheit Basiskonzept Energie Bewegungsenergie Basiskonzept Struktur der Materie Masse, Dichte

Umgang mit Fachwissen

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Bewegungsänderungen und Verformungen von Körpern auf das Wirken von Kräften zurückführen sowie die Bedeutung des Trägheitsgesetzes und des Wechselwirkungsgesetzes erläutern. (UF1, UF3)
• die Bewegungsenergie als Energieform beschreiben und Umwandlungen von Bewegungsenergie in andere Energieformen erläutern. (UF1)
• Auftrieb mit dem Prinzip des Archimedes beschreiben sowie anhand des Schweredrucks und der Dichte erklären. (UF1)
• Kraftwirkungen verschiedener Antriebe (Verbrennungsmotor, Elektromotor, Düsentriebwerk) beschreiben und vergleichen. (UF3, UF1)
• den Rückstoß bei Raketen mit dem Wechselwirkungsprinzip erklären. (UF1, UF4)

Erkenntnisgewinnung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• spezielle Kräfte wie Gewichtskräfte, Reibungskräfte, Auftriebskräfte in alltäglichen Situationen aufgrund ihrer Wirkungen identifizieren. (E1)
• Versuchspläne, u. a. zur systematischen Untersuchung von Kraftwirkungen selbstständig entwickeln und umsetzen. (E4, E5)
• Messwerte zur gleichförmigen Bewegung durch eine Proportionalität von Weg und Zeit modellieren und Geschwindigkeiten berechnen. (E6, K3)
• das Phänomen der Schwerelosigkeit beschreiben und als subjektiven Eindruck bei einer Fallbewegung erklären. (E2, E8)
• die Unabhängigkeit der Fallgeschwindigkeit von der Masse beim freien Fall mit dem Zusammenspiel von Gewichtskraft und Trägheit erklären. (E8)

Kommunikation

Die Schülerinnen und Schüler können …

• Gruppenarbeiten (u. a. zu Geschwindigkeitsmessungen) planen, durchführen, auswerten und reflektieren. (K9)
• Messreihen zu Bewegungen protokollieren und Messergebnisse in Zeit-Weg-Diagrammen darstellen. (K3, E6)
• Messwerte (u. a. bei der Analyse von Bewegungen) mithilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms verarbeiten und daraus Bewegungsdiagramme erstellen. (K2)
• eine Bewegung anhand eines Zeit-Weg-Diagramms bzw. eines Zeit-Geschwindigkeits-Diagramms qualitativ beschreiben und Durchschnittsgeschwindigkeiten bestimmen. (K2, E6)
• Beiträge von Mitschülerinnen und Mitschülern sowie von Lehrpersonen strukturiert zusammenfassen, vergleichen und in sachlicher Form hinterfragen. (K8)

Bewertung

Die Schülerinnen und Schüler können …

• die Angemessenheit des eigenen Verhaltens im Straßenverkehr (u. a. Sicherheitsabstände, Einhalten von Geschwindigkeitsvorschriften und Anschnallpflicht, Energieeffizienz) reflektieren und beurteilen. (B2, B3)
• Wirkungsgrade sowie ökologische und ökonomische Auswirkungen verschiedener Verkehrsmittel vergleichen und bewerten. (B1)