4. Inhaltsfelder und fachliche Kontexte für das Fach Physik

Der Unterricht in den naturwissenschaftlichen Fächern Physik, Chemie und Biologie in den Jahrgangsstufen 5 bis 9 wird durch Inhaltsfelder strukturiert, die in einem thematischen Zusammenhang stehen und denen geeignete zusammenhängende fachliche Kontexte zugeordnet werden.

Letztere ermöglichen eine schülerorientierte Erarbeitung naturwissenschaftlicher Sachverhalte, die Entwicklung und Nutzung fachlicher Kompetenzen und die Kommunikation und Reflexion naturwissenschaftlicher Aussagen. Sie knüpfen an Erfahrungen und an Vorwissen der Schülerinnen und Schüler an und greifen diese unter relevanten Fragestellungen auf, die mit naturwissenschaftlichen Verfahren bearbeitet werden können. Damit ermöglichen sie Zugänge zu einer naturwissenschaftlichen Betrachtungsweise der Welt. Sie schaffen die Möglichkeit, prozessbezogene und konzeptbezogene Kompetenzen zu erwerben und Basiskonzepte weiter zu entwickeln.

Geeignete fachliche Kontexte genügen in der Regel folgenden Kriterien:

  • Sie bieten Schülerinnen und Schülern Gelegenheiten, Kompetenzen zu entwickeln und erworbene Kompetenzen in unterschiedlichen Bereichen sinnvoll und erfolgreich anzuwenden.
  • Sie tragen zur Entwicklung der fachsystematischen Strukturen der Basiskonzepte bei.
  • Sie erhalten durch ihren Bezug zu Erfahrungen der Schülerinnen und Schüler besondere Bedeutung.
  • Sie bieten Schülerinnen und Schülern vielfältige Handlungsmöglichkeiten für einen aktiven Lernprozess.
  • Sie verbinden Konzepte, Sichtweisen und Verfahren der Physik, Biologie und Chemie.

In diesem Zusammenhang ist Folgendes zu beachten:

Alle Inhaltsfelder mit ihren Schwerpunkten sind verbindlich, ebenso das Arbeiten in fachlichen, zusammenhängenden Kontexten. Werden andere als die vorgeschlagenen Kontexte gewählt, müssen diese gleichwertig sein und im schulinternen Lehrplan als verbindlich festgelegt werden. Die Fachkonferenz muss hierüber einheitlich verbindlich entscheiden. Dabei ist zu beachten, dass die Kompetenzen in ihrer Gesamtheit bis Klasse 9 erreicht werden können.

Die in der Übersicht angegebene Abfolge der Inhaltsfelder folgt einer an den Kompetenzen orientierten Entwicklung. Sie ist allerdings nicht starr, sondern kann durch die Fachkonferenzen didaktisch begründet verändert werden. Die Stundentafeln der drei naturwissenschaftlichen Fächer sowie organisatorische Entscheidungen der einzelnen Schule müssen ebenfalls aufeinander abgestimmt werden. Dabei ist besonders darauf zu achten, dass ein aufbauender Kompetenzerwerb in Konzepten und Prozessen weiterhin gesichert ist. Ebenso sind die Möglichkeiten zur Zusammenarbeit der Fächer zu nutzen.
Die Kontexte „Effiziente Energienutzung: eine wichtige Aufgabe der Physik“ und „Zukunftssichere Energieversorgung“ eignen sich sehr gut zu fächerübergreifenden Absprachen mit dem Fach Chemie, da diese Kontexte im Chemieunterricht im Zusammenhang mit dem Inhaltsfeld „Energie aus chemischen Reaktionen“ angesprochen werden.
Ansonsten sollte das Inhaltsfeld Energie, Leistung, Wirkungsgrad am Ende der Jahrgangsstufe 9 behandelt werden, da es die Klammer für die Physik der Sekundarstufe I darstellen kann.

Inhaltsfelder mit zugeordneten Kontexten sollten möglichst in einem zusammenhängenden Abschnitt unterrichtet werden. Eine Aufteilung kann jedoch sinnvoll sein, wenn der Unterricht z.B. an aktuelle Ereignisse angepasst wird. Der zeitliche Umfang für die Behandlung kann zwar durch Tiefe und Breite der Ausgestaltung variiert werden, ein ausgewogenes Verhältnis bezogen auf den zeitlichen Umfang ist aber anzustreben.

Zur Nutzung von Synergieeffekten ist eine Zusammenarbeit der Fachkonferenzen Physik, Chemie und Biologie erforderlich. Dabei geht es um Absprachen im inhaltlichen, methodischen und organisatorischen Bereich ebenso wie um das gemeinsame Verständnis von Konzepten. Es ist Aufgabe der Fachkonferenzen, diese Zusammenarbeit und die Bezüge zu planen und festzulegen.

Gleiches gilt für eine Reihe übergeordneter Fragestellungen (Gesundheit, Nachhaltigkeit, Ressourcenschonung, Umweltschutz, Nutzung der Kernenergie, Gentechnologie, ethische Fragen, Verantwortung der Naturwissenschaften…), die im Unterricht nicht isoliert betrachtet werden sollten. Absprachen innerhalb und zwischen den Fachkonferenzen sind notwendig, um Redundanzen zu vermeiden.

In diesen und anderen geeigneten Zusammenhängen sind auch Kooperationen mit anderen Fächern wie Mathematik, Erdkunde, Deutsch, Englisch, Kunst, Technik oder Religionslehre möglich.

Inhaltsfelder und fachliche Kontexte für das Fach Physik in der Sekundarstufe I

Jahrgangsstufen 5/6

Inhaltsfelder

Die obligatorisch zu erwerbenden zugehörigen Kompetenzen finden sich im Kapitel 3.1 und 3.3.

Fachliche Kontexte

Die nachfolgend aufgeführten Kontexte können durch gleichwertige ersetzt werden, wenn die Fachkonferenz dies beschließt.

Elektrizität

Sicherer Umgang mit Elektrizität, Stromkreise, Leiter und Isolatoren, UND-, ODER- und Wechselschaltung, Dauermagnete und Elektromagnete, Magnetfelder, Nennspannungen von elektrischen Quellen und Verbrauchern, Wärmewirkung des elektrischen Stroms, Sicherung
Einführung der Energie über Energiewandler und Energietransportketten

Elektrizität im Alltag

  • Schülerinnen und Schüler experimentieren mit einfachen Stromkreisen
  • Was der Strom alles kann (Geräte im Alltag)
  • Schülerinnen und Schüler untersuchen ihre eigene Fahrradbeleuchtung
  • Messgeräte erweitern die Wahrnehmung

Temperatur und Energie

Thermometer, Temperaturmessung, Volumen- und Längenänderung bei Erwärmung und Abkühlung, Aggregatzustände (Teilchenmodell)
Energieübergang zwischen Körpern verschiedener Temperatur
Sonnenstand

Sonne – Temperatur – Jahreszeiten

  • Was sich mit der Temperatur alles ändert
  • Leben bei verschiedenen Temperaturen
  • Die Sonne – unsere wichtigste Energiequelle

Das Licht und der Schall 

Licht und Sehen, Lichtquellen und Lichtempfänger, geradlinige Ausbreitung des Lichts, Schatten, Mondphasen
Schallquellen und Schallempfänger, Reflexion, Spiegel
Schallausbreitung, Tonhöhe und Lautstärke

Sehen und Hören

  • Sicher im Straßenverkehr – Augen und Ohren auf!
  • Sonnen- und Mondfinsternis
  • Physik und Musik

 

Jahrgangsstufen 7/9

Inhaltsfelder

Die obligatorisch zu erwerbenden zugehörigen Kompetenzen finden sich im Kapitel 3.1 und 3.3.

Fachliche Kontexte

Die nachfolgend aufgeführten Kontexte können durch gleichwertige ersetzt werden, wenn die Fachkonferenz dies beschließt.

Optische Instrumente, Farbzerlegung des Lichts 

Aufbau und Bildentstehung beim Auge – Funktion der Augenlinse
Lupe als Sehhilfe, Fernrohr
Brechung, Reflexion, Totalreflexion und Lichtleiter
Zusammensetzung des weißen Lichts

Optik hilft dem Auge auf die Sprünge   

  • Mit optischen Instrumenten „Unsichtbares“ sichtbar gemacht
  • Lichtleiter in Medizin und Technik
  • Die Welt der Farben
  • Die ganz großen Sehhilfen: Teleskope und Spektrometer

Elektrizität 

Einführung von Stromstärke und Ladung, Eigenschaften von Ladung, elektrische Quelle und elektrischer Verbraucher
Unterscheidung und Messung von Spannungen und Stromstärken, Spannungen und Stromstärken bei Reihen- und Parallelschaltungen
elektrischer Widerstand, Ohm’sches Gesetz

Elektrizität – messen, verstehen, anwenden 

  • Elektroinstallationen und Sicherheit im Haus
  • Autoelektrik
  • Hybridantrieb

Kraft, Druck, mechanische und innere Energie 

Geschwindigkeit, Kraft als vektorielle Größe,
Zusammenwirken von Kräften, Gewichtskraft und Masse, Hebel und Flaschenzug, mechanische Arbeit und Energie, Energieerhaltung
Druck, Auftrieb in Flüssigkeiten

Werkzeuge und Maschinen erleichtern die Arbeit

  • Einfache Maschinen: Kleine Kräfte, lange Wege
  • 100 m in 10 Sekunden (Physik und Sport)
  • Anwendungen der Hydraulik
  • Tauchen in Natur und Technik

Radioaktivität und Kernenergie 

Aufbau der Atome, ionisierende Strahlung (Arten, Reichweiten, Zerfallsreihen, Halbwertzeit)
Strahlennutzen, Strahlenschäden und Strahlenschutz
Kernspaltung
Nutzen und Risiken der Kernenergie

Radioaktivität und Kernenergie– Grundlagen, Anwendungen und Verantwortung

  • Radioaktivität und Kernenergie – Nutzen und Gefahren
  • Strahlendiagnostik und Strahlentherapie
  • Kernkraftwerke und Fusionsreaktoren

Energie, Leistung, Wirkungsgrad

Energie und Leistung in Mechanik, Elektrik und Wärmelehre
Aufbau und Funktionsweise eines Kraftwerkes
regenerative Energieanlagen
Energieumwandlungsprozesse, Elektromotor und Generator, Wirkungsgrad
Erhaltung und Umwandlung von Energie

Effiziente Energienutzung: eine wichtige Zukunftsaufgabe der Physik

  • Strom für zu Hause
  • Das Blockheizkraftwerk
  • Energiesparhaus
  • Verkehrssysteme und Energieeinsatz