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MINT-Kurs-Konzept am Kaiser-Karls-Gymnasium
Ein Kursangebot im MINT-Bereich
des Kaiser-Karls-Gymnasiums
für junge Forscher
von Klasse 5-7
1
Inhalt
3
Übersicht des MINT-Kurs-Konzeptes
5
Orientierungskurs
6
Kompetenzorientierter Lehrplan MINT-KKG-Kurs
18
Kompetenzorientierter Lehrplan Jugendforscht & Co. – Kurs
21
Anhang
- MINT-Orientierungskurs – ANMELDE-Listen
- Elternbrief
- Motivationsschreiben 5-7
2
MINT-Kurs-Konzept
Die MINT-Förderung der 5. bis 7. Jahrgangsstufe erfolgt am Kaiser-Karls-Gymnasium durch eine Breitenund Spitzenförderung. Hierzu werden über den Unterricht hinaus jeweils ein MINT-KKG-Kurs zur
Breitenförderung und ein Jugend forscht & Co.-Kurs zur Spitzenförderung in jeder Jahrgangsstufe
angeboten. In einem MINT-Orientierungskurs können interessierte Schülerinnen und Schüler der
Jahrgangstufe 5 Einblicke in beide Kursarten erhalten und sich dann für einen der beiden Kurse mit einem
Motivationsschreiben anmelden (weitere Informationen auf S. 5).
MINT-Orientierungskurse
Nur in Kl. 5 vor den Herbstferien
-
Alle MINT-Kurse finden zweistündig in der 7./8. Stunde statt.
Der Jugend forscht & Co.-Kurs wird von einem Fachkollegen über das gesamte Schuljahr geführt,
während die Breitenförderungskurse halbjährlich wechseln können.
Für eine optimale Betreuung ist die Kursstärke beider Kurse auf maximal 20 Schülerinnen und
Schüler limitiert.
3
MINT-Kurs-Konzept
MINT-KKG-Kurs
-
-
Die Schüler erstellen über jedes Halbjahr ein Projektergebnis.
Die Teilnahme an Wettbewerben ist erwünscht.
Kleinere Aufgaben, Recherchen und Heimexperimente werden zur Vor- und Nachbereitung der
Projekte erwartet.
Der Kurs wird nicht als Unterricht dargeboten, vielmehr werden den Schülern
handlungsorientierte Möglichkeiten geboten, sich experimentell mit der Alltagswelt
auseinanderzusetzen.
Außerschulische Lernorte können den MINT-KKG-Kurs bereichern.
Jugend forscht & Co.-Kurs
-
Jeder Schüler führt ein Projekt über ein gesamtes Schuljahr hinweg durch, das bei dem
Wettbewerb Jugend forscht eingereicht werden muss.
Die Projekte sind experimenteller Natur und müssen mit hoher Eigenständigkeit selbst
durchgeführt werden.
Ein hohes Engagement wird in diesem Kurs vorausgesetzt.
Anmelde- und Auswahlverfahren
 Die Schülerinnen und Schüler müssen sich fristgerecht für die MINT-Kurse in Form eines
Motivationsschreibens bewerben. Die Fristen für die Anmeldung wird jedes Schuljahr
frühzeitig bekannt gegeben.
 Die Kurse müssen durchgehend das gesamte Schuljahr verbindlich belegt werden. Bei frei
werdenden Plätzen rücken Schüler einer Warteliste nach.
 Die Vertreter der MINT-Fächer nehmen die Einteilung der Schülerinnen und Schüler in die
MINT-Kurse vor. Grundlage hierfür sind Beobachtungen, die im Rahmen der
Orientierungskurse und aus dem Fachunterricht in Mathematik, Biologie und Erdkunde
gemacht werden, sowie die eingegangenen Motivationsschreiben.
 Für die Teilnahme am MINT-KKG-Kurs sind ein allgemeines Interesse am Experimentieren
im MINT-Bereich und eine solide Leistungsbereitschaft erforderlich.
 Für die Teilnahme am Jugend forscht & Co.-Kurs werden eine überdurchschnittliche
Leistungsbereitschaft und eine erkennbare Begabung im MINT-Bereich erwartet.
 Im Ermessen des Kurslehrers dürfen Schüler zwischen dem Spitzenförderungskurs und dem
Breitenförderungskurs wechseln.
Disziplinkonzept
-
Jede Lehrerin und jeder Lehrer, die einen der MINT-Kurse leiten, hat die Möglichkeit nach
dreimaliger Ermahnung Schülerinnen und Schüler dem Kurs zu verweisen. Die Ermahnung erfolgt
in schriftlicher Form über einen standardisierten Brief.
4
MINT-Orientierungs-Kurs
Im Orientierungskurs erhalten die Schülerinnen und Schüler durch gezielte Aufgabenstellungen Einblicke in die Vorgehensweise des MINT-KKGKurses und des Jugend forscht & Co.-Kurses.
Die Kurse finden vor den Herbstferien statt und werden von beiden Lehrern betreut, die anschließend den MINT-KKG-Kurs und den Jugend forscht
& Co.-Kurs durchführen.
Schülerstärke:
- Angestrebt werden max. 20 SchülerInnen (Authentizität der MINT-Kurse)
- Jeder Schüler kann erstmal nur an einem Termin teilnehmen (je nach Nachfrage)
Inhalt:
- Übergreifendes Thema: Wasser
- Aus allen Themenbereichen werden Materialboxen mit Arbeitsaufträgen differenziert nach dem Anforderungsniveau im MINT-KKG-Kurs
(einfaches bis durchschnittliches Niveau) und im Jugend forscht-Kurs (anspruchsvolles Experimentieren mit offenen Aufträgen) erstellt.
- Übersicht der Materialboxen:
o Physik
o Mathematik
o Informatik
o Biologie
o Chemie
o Erdkunde
5
MINT-Orientierungs-Kurs
.
6
MINT-KKG-Kurs
Modul 5.1 Einführung in die naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen (in Physik, Biologie oder Chemie)
Kursziel: Die SuS sollen ausgehend von einer Fragestellung aus ihrer Alltagswelt den naturwissenschaftlichen Erkenntnisweg an gezielt gewählten
Beispielen kennenlernen.
Inhaltliche Schwerpunkte:
Beobachten, Beschreiben und Messen als
wissenschaftliche Handlungsmöglichkeiten in
der Erfahrungswelt kennenlernen
b) Differenzierung zwischen Beobachtung und
exakter Beschreibung
a)
c)
Entwicklung und Anwendung von einfachen
Modellen
Zeitbedarf:
Nach den Herbstferien bis zum Beginn 2. Hj
Kompetenzen
 Die SuS lernen das bewusste Beobachten mit allen Sinnen als grundlegende
naturwissenschaftliche Arbeitsweise kennen.
 Die SuS lernen das zielgerichtete Beschreiben von Experimenten, verfassen dazu Texte und
fertigen Skizzen an.
 Die SuS erfassen mithilfe von Messinstrumenten Eigenschaften von Körpern und ordnen diese
entsprechend ihrer gemessenen Eigenschaft an. Darüber hinaus entwickeln sie ein
Verständnis für die Entwicklung eines sinnvollen Messinstruments.
 Die SuS lernen bei einfachen, vorgegebenen, gegenständlichen Modellen, zwischen den
Merkmalen und Eigenschaften eines Phänomens und denen des betrachteten Modells zu
unterscheiden.
 Die SuS lernen das Teilchenmodell als Erklärung für verschiedene Phänomene der
Wärmelehre aus der Erfahrungswelt kennen und wenden es zur Erklärung einfacher
Phänomene an.
 Die SuS lernen Black-Boxen im Alltag kennen und untersuchen mit der Black-Box-Methode
innere Strukturen.
7
MINT-KKG-Kurs
Modul 5.1 Einführung in die naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
Experimente
Gezieltes Beobachten
Experiment: Geräusche-Memory
Materialauswahl
exaktes Beschreiben
Experiment: Luftballon über Kerze
AB-Musterbeschreibungen
Vergleichen, ordnen und messen
Interaktive Rollenspiele
Messinstrumente selbst entwickeln
Unterscheidung: Phänomen und Modell
Selbstbau eines eigenen Messgerätes
Beispiel: Volumenänderung von Gasen
Diverse Messinstrumente (z.B.
Waagen, Thermometer,…)
Film: Die Jagd nach dem Urmeter
Modelle selbst konstruieren
Black-Box-Modell
Teilchenmodell zur theoretischen Erklärung von
Phänomenen aus der Wärmelehre
Bauen von gegenständlichen Modellen
Demonstrationsexperiment: Bumerangdose
Bastelmaterial (s. Materialliste)
Bumerangdose, Black-Box
Simulation zum Teilchenmodell
(www.leifi-physik.de)
Hinweise zu weiterführenden Informationen:
Alle Arbeitsblätter werden auf Fronter und die Experimente in einer Materialkiste zur Verfügung gestellt.
April 2014 Kral
8
MINT-KKG-Kurs
Modul 5.2 Die Welt des Kleinsten (in Biologie)
Kursziel: Die Vorstellungswelt der Schüler soll auf Strukturen, die sie mit dem Auge nicht sehen können, erweitert werden.
Diagnose von Schülerkonzepten: SuS haben ein anderes Verständnis vom Lebendigen: z.B. alles was sich bewegt ist lebendig (Tiere, Sonne, Fluss)! Nicht alle
Pflanzen, z.B. Bäume, werden als lebendige Organismen erkannt. Die SuS unterscheiden noch nicht zwischen Zelle und Molekül – beide Begriffe stehen für den
kleinstmöglichen Baustein.
Inhaltliche Schwerpunkte:
a)
b)
c)
d)
Beschreiben von Kleinstorganismen
Nachweis von Nährstoffen in Lebensmitteln
Modellhafte Darstellung von Nährstoffen
Entwicklung von Experimenten zur Messung
von Brennwerten
Kompetenzen (prozessbezogenen Kompetenzen)
SuS...




mikroskopieren und stellen Präparate in einer Zeichnung dar.
führen qualitative und einfache quantitative Experimente durch und protokollieren sie.
nutzen Modelle und Modellvorstellungen ...
stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung, führen
sie unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten durch und werten sie unter Rückbezug
auf die Hypothese aus.
Zeitbedarf: 1 Hbj.
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
a) Beschreiben von Kleinstorganismen
a.1 Untersuchung von Kleinstlebewesen aus dem Schulteich
mit Binokularen und ihre Klassifizierung
a.2 Untersuchung von Kleinstlebewesen aus dem Boden mit
Binokularen und ihre Klassifizierung
a.3 Mikroskopierführerschein
a.4 Mikroskopieren von tierischen und pflanzlichen Zellen
a.5 Mikroskopische Untersuchung eines Heuaufgusses
Experimente
Beobachten von Kleinstlebewesen unter dem Binokular
Materialauswahl
Bücher zur Identifizierung von
Organismen
Mikroskopische Untersuchungen
Binokulare, Mikroskope
Schulteich, Bodenerde,
Heuaufguss
9
MINT-KKG-Kurs
Modul 5.2 Die Welt des Kleinsten
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
b) Nachweis von Nährstoffen in Lebensmitteln
In Abhängigkeit von dem bisherigen Biologieunterricht
werden Nachweise von Kohlenhydraten, Fetten und
Eiweißen ausführlich bearbeitet.
Ansonsten werden Vitamine und Emulgatoren
untersucht und nachgewiesen.
c) Bau von Modellen zur Darstellung von großen
Molekülen
d) Entwicklung von Experimenten zur Messung von
Brennwerten
d.1 Einfache Energiewandlungen
d.2 Definition eines Brennwertes
d.3 Warum haben Lebensmittel unterschiedliche
Brennwerte?
d.4 Planung eines Experimentes zum Vergleich zweier Kekse
mit unterschiedlichen Brennwerten.
Einführung Versuchsdesign.
d.3 Nachweis von Verbrennungsprodukten
d.4 Wie erfolgt die ‚Verbrennung’ im menschlichen Körper?
Experimente
Nachweisreaktionen:
-
Fehlingprobe für Zucker
Lugolsche Lösung für Stärke
Ausfällung von Milch mit Essig
Fettprobe mit Filterpapier
Lugolsche Lösung, Fehlinglösung für Vitamin C
Nachweis von Vit.C vor und nach dem Kochen
Öl/Wassergemisch – Emulgierverhalten von Lecithin
Bau von Modellen der Moleküle
Experimente zu Energiewandlungen: Kerze, Weihnachtspyramide,
Windrad, Fahrrad ...
Material zu Brennwerten von Lebensmitteln
Vergleich zweier Kekse: z.B. Reiswaffel mit und ohne
Schokoladenbezug, in Bezug auf ihren Brennwert
Messwerterfassung zur Erwärmung von Wasser und ihre
graphische Darstellung
Nachweis der Verbrennungsprodukte mit Kalkwasser und
Kupfersulfat.
Nachweis von Kohlenstoffdioxid und Wasser in der ausgeatmeten
Luft.
Hinweise zu weiterführenden Informationen: Materialien werden auf Fronter zur Verfügung gestellt. 25.3.2014 THI/SAB
Materialauswahl
Lebensmittel
Fehlinglösung I und II
Lugolsche Lösung
Filterpapier
Vit-C-Teststäbchen
Heizplatten
Allge. Laborausrüstung
Öl/Wasser-Gemisch
Knete, Holzspieße, Perlen, Draht
usw.
Reiswaffeln mit und ohne
Schokoguss.
Streichhölzer
Luftballons
Kalkwasser
Kupfersulfat
Allge. Laborausrüstung
Bunsenbrenner
10
MINT-KKG-Kurs
Modul 6.1 Alltagsprobleme mit Simulationen lösen (in Mathematik und Informatik)
Kursziel: :
Es soll vermittelt werden, dass Mathematik sehr nützlich sein kann, um Alltagsprobleme zu lösen. Mathematisierung und Validierung sollen als Prozesse
erfahren werden.
Diagnose von Schülerkonzepten: ‚Mathematik und reale Welt stehen in keinem Bezug zueinander’
Inhaltliche Schwerpunkte:
a) Einstieg in mathematische Modellierung
b) Reale Situationen vereinfachen und
mathematisieren
c) Mit mathematischen Modellen arbeiten und
simulieren
d) Mathematische Lösungen auf die Realität
beziehen und bewerten
e) Mit mathematischen Modellen experimentieren
und diese verbessern
f) Offene Modellierungsprojekte
Kompetenzen (prozessbezogenen Kompetenzen)




Argumentieren und Kommunizieren
Problemlösen
Modellieren
Mit Werkzeugen arbeiten
Zeitbedarf: 1 Hbj.
11
MINT-KKG-Kurs
Modul 6.1 Alltagsprobleme mit Simulationen lösen
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
Einstieg in mathematische Modellierung
Modellierungskreislauf
Mathematische Experimente und Simulationen
Aufgaben zum Einstieg: Überbestimmte Aufgaben,
Unterbestimmte Aufgaben, Aufgaben zum Validieren eines
vorgegebenen Modells
Materialauswahl
Maaß (2007): Mathematisches
Modellieren, S.43-72
Reale Situation vereinfachen und
mathematisieren
Mit mathematischen Modellen arbeiten und
simulieren
- Tabellenkalkulationssoftware als Werkzeug
nutzen
- Dynamische Geometriesoftware als
Werkzeug nutzen
Mathematische Lösungen auf die Realität beziehen
und bewerten
Bilden eines Modells z.B. Modellierungsaufgabe
„Freundschaftsspiel“
Modellierungsaufgabe „Freundschaftsspiel“
Maaß (2007): Mathematisches
Modellieren, S.102, S.73ff
Maaß (2007): Mathematisches
Modellieren, S.102
Interpretieren einer Lösung z.B. Modellierungsaufgabe
„Freundschaftsspiel“
Maaß (2007): Mathematisches
Modellieren, S.102, S.76ff
Mit mathematischen Modellen experimentieren und Validieren z.B. Modellierungsaufgabe „Freundschaftsspiel“
diese verbessern
Maaß (2007): Mathematisches
Modellieren, S.102, S.87ff
Offene Modellierungsprojekte
z.B. Maaß (2007):
Mathematisches Modellieren,
S.99-S.122
verschiedene Modellierungsaufgaben werden als Projektarbeit in
Kleingruppen bearbeitet z.B. Modellierungsaufgaben
„Notunterkunft“, „Menschenmenge“, „Schaufelbagger“,
„Backsteinhaus“, etc.
Hinweise zu weiterführenden Informationen: Materialien werden auf Fronter zur Verfügung gestellt.
25.4.2014 Rck, Kra
12
MINT-KKG-Kurs
Modul 6.2 Stoffe, die uns umgeben! (in Chemie, Biologie)
Kursziel: Gase sollen als Stoffe mit Masse und Stoffeigenschaften erfahrbar gemacht werden.
Diagnose von Schülerkonzepten: Luft wird nicht als Substanz bzw. als Substanzgemisch mit einer Masse wahrgenommen.
Inhaltliche Schwerpunkte:
Kompetenzen (prozessbezogenen Kompetenzen)
a) Laborführerschein
 Grundregeln des Experimentierens im Umgang mit Chemikalien, Instrumenten sowie Bunsenbrenner.
b) Bei chemischen Reaktionen entsteht Gas,
die man nachweisen und messen kann.
 Führen qualitative und einfache quantitative Experimente durch und protokollieren sie.
c) Freisetzung von Kohlenstoffdioxid aus
Mineralwasser.
 Stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung, führen sie
d) Bau einer Brausetabletterakete
unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten durch und werten sie unter Rückbezug auf die
e) Freisetzung von Kohlenstoffdioxid aus
Hypothese aus.
einer Hefekultur
f) Untersuchung kalkhaltiger Steine mit
verdünnter Salzsäure
Zeitbedarf: 1 Hbj.
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
a) Der Laborführerschein
a.1 Sicherheitstraining im Fachraum
a.2 Umgang mit dem Bunsenbrenner
a.3 Experimentieren mit dem Bunsenbrenner
a.4 Umgang mit Chemikalien (Gefahrstoffsymbole)
a.5 Umgang mit Waagen
a.6 Umgang mit Messzylindern – Messen von
Flüssigkeiten
Experimente
- Untersuchung der Bunsenbrennerflamme mit dem Drahtnetz
- Erwärmen einer Flüssigkeit im Reagenzglas
- Erwärmen von Wasser im Becherglas und Messung der
Siedekurve von Wasser
- saure und alkalische Lösungen werden durch Indikatoren
kenntlich gemacht.
- Genaues Wiegen von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen.
- Messvorgang über den Meniskus einer gefärbten Flüssigkeit
Materialauswahl
Bunsenbrenner
Drahtnetz
Wasser, das mit Kohlenstoffdioxid angereichert
ist
Universalindikator.
Verschiedene Säuren/ Laugen
Allge. Laborausrüstung
Waagen,
Meßzylinder
13
MINT-KKG-Kurs
Modul 6.2 Stoffe, die uns umgeben!
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
b) Bei chemischen Stoffänderungen
entstehen Gase, die man nachweisen
und messen kann.
b.1 qualitative Nachweise von Gasen
b.2 quantitative Methoden zur
Messung von Gasvolumina
Experimente
Exemplarisch können folgende Reaktionen betrachtet werden:
b.1.1 Reaktion von Natron mit Essig
b.1.2 Reaktion von kalkhaltigen Steinen mit Salzsäure
b.1.3 Reaktion von Kartoffel mit Haushaltsreiniger, der Wasserstoffperoxid
enthält.
b.1.4 Reaktion von Zinkgegenständen und Eisennägeln mit Salzsäure
b.2 Entwicklung von quantitativen Messmethoden:
b.2.1 Gas im Luftballon auffangen und Luftballon wiegen
b.2.2 Pneumatische Messung
b.2.3. Messung mit Glaskolben
Materialauswahl
Natron, Essig, Kalkwasser, Selektion von
Steinen, Essigsäure, Salzsäure, Eisennägel,
Zinkgegenstände, Holzstab, Bunsenbrenner,
3%ige Wasserstoffperoxidlsg., Kartoffel;
allgemeine Laborausrüstung, Luftballons,
pneumatische Messinstrumente, Glaskolben.
c) Freisetzung von Kohlenstoffdioxid
aus Mineralwasser – qualitative und
quantitative Betrachtung.
SuS erhalten eine Interaktionsbox, mit der sie die Frage, wie viel
Kohlenstoffdioxid in Mineralwasser gelöst ist, experimentell
beantworten.
Mineralwasser, Stative, Muffen, Klammern, Dreifuß,
Netz, Erlenmeyerkolben 100 ml, Stopfen, Glasrohr,
Bunsenbrenner, pneumatische Wanne, Messkolben
250 ml, Mentos, Thermometer
d) Bau einer Brausetablettenrakete
einschließlich der
Reaktionsbedingungen
SuS sollen das optimale Verhältnis von Brausetabletten und Wasser
experimentell ermitteln, damit die Rakete besonders hoch fliegen
lässt. Hierzu wird Material in einer Interaktionsbox zur Verfügung
gestellt.
SuS sollen die Faktoren untersuchen, die zur maximalen Freisetzung
von Kohlenstoffdioxid aus 10 g Bäckerhefe führen.
Brausetabletten, Wasser, pneumatische Wanne,
Stative, Muffen, Klammern, Erlenmeyerkolben 100
ml, Stopfen, Glasrohr, Messkolben 250 ml.
e) Faktoren, die die Freisetzung von
Kohlenstoffdioxid aus einer
Hefekultur beeinflussen.
Kalkhaltige Steine werden zerkleinert und mit Salzsäure versetzt.
Hierbei soll geklärt werden, welches Gas entsteht und eine
mit verdünnter Salzsäure,
geeignete quantitative Messung entwickelt werden.
einschließlich der Identifikation von
Gesteinsarten und ev. Feldversuche.
Hinweise zu weiterführenden Informationen: Materialien werden auf Fronter zur Verfügung gestellt.
f) Untersuchung kalkhaltiger Steine
25.3.2014
Hefe, verschiedene Zuckerarten, Heizplatte, Stativ,
Muffen, Klammern, Erlenmeyerkolben, Stopfen,
Glasrohr, pneumatische Wanne, Messkolben, 250
ml, Waage,.... allge. Laborausrüstung
Stein, verd. Salzsäure.
Kalkwasser,
Allge. Laborausrüstung
THI/SAB
14
MINT-KKG-Kurs
Modul 7.1 Vulkanismus und Klimaforschung (in Erdkunde, Chemie, Physik)
Kursziel: Verständnis zu: „Wie und warum bewegen sich Erdplatten?“ „Mit welchen technischen Geräten erfasst und dokumentiert der Mensch
die natürlichen Vorgänge?“ „Auf welche Weise tragen wir zum Klimawandeln und Klimaschutz bei?“
Inhaltliche Schwerpunkte:
Kompetenzen (prozessbezogene Kompetenzen)
SuS...
a) Aufbau der Erde, Plattentektonik

b) Vulkanismus, Erdbeben, Tsunamis,
Geysire
c) Treibhaus Erde
d) Klimawandel und Klimaschutz



verbessern ihre Kenntnisse im Umgang mit dem Atlas, Recherchieren im Internet und
halten Referate.
erkennen naturwissenschaftliche und technische Zusammenhänge und stellen sie in
Skizzen dar.
führen einfache qualitative und quantitative Experimente durch und protokollieren sie.
recherchieren die Entwicklung des Klimaschutzes und entwickeln ein Darstellungsmodell,
reflektieren eigenes Verhalten
Zeitbedarf: 1 Hbj.
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
Experimente (Modellarbeit)
Material
a)Schalenbau der Erde, Plattentektonik
a1 Schalenbau der Erde
a2 Divergenz, Konvergenz, Transformstörungen
Anfertigen von Erdschnitten aus Styropor, plastische
Darstellung des Feuergürtels der Erde, Referate zu den
verschiedenen Plattenverschiebungsarten
Bücher, Filme, Atlas, große Styroporkugeln, Weltkarten auf Styroporplatten,
Computerraum
15
MINT-KKG-Kurs
Modul 7.1 Vulkanismus und Klimaforschung
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
b) Vulkanismus, Erbeben, Tsunamis, Geysire
b1 Bau von Schicht- und Schildvulkanen, hot spots
b2 Erbeben als Folge der Kontinentaldrift
Technik von Seismographen
Experimente
Simulation von Vulkanausbrüchen
Seismographische Geräte aus verschiedenen Epochen
zeichnen und technische Neuerungen darstellen
Recherchen zu den Ursachen anderer vulkanischer
Erscheinungen
1-2 tägige Exkursion in die Vulkaneifel:
b3 Tsunamis und Geysire
Vulkanpark Plaidt, Römerbergwerk, Ralley am Ostufer
des Laacher Sees, Experimente zum CO2 Nachweis
b4 Folgen des Vulkanismus für den Menschen in Aachen Prämierung besonders gelungener Exponate
und der Vulkaneifel
Stadtführung „Heiße Quellen in Aachen“
c)Treibhaus Erde
Darstellung der Erd- und Luftschichten
c1 Aufbau der Lufthülle
maßstabsgerecht, Kurzreferate
Internetrecherche aktueller Ozonverhältnisse in der
c2 Ozon – Schaden oder Nutzen, Ozonloch
Antarktis und in Aachen, Vergleiche Exkursion zum
Forschungszentrum Jülich
Experimente im JULAB und Vorträge Durchführung und
c3 Treibhauseffekt und Luftdruck
Dokumentation von Experimenten zu Temperatur,
Luftdruck, Glashaus
d) Klimawandel und Klimaschutz
Internetrecherche zu den Themen:
d1 Kyotoprotokoll und Emissionshandel
Energiewandel, Deutschland – ein Vorbild für andere
Staaten?
Recherche in Familien und Medien
d2 Eigene Verantwortung beim Klimaschutz
Erstellen einer mind Map
Methoden und Experimente können auch durch andere Methoden und Experimente ersetzt werden.
Hinweise zu weiterführenden Informationen: Materialien werden auf Fronter zur Verfügung gestellt.
April 2014
Material
akt. Berichte, Filme, Backpulver, Cola,
Modell, Karte eines
Untersuchungsgebietes, Taschenrechner,
Zirkel, Becherglas, Edding
Computer, Selbstlernprogramm, Modell
Rallyeprogramm in Ordnern, Hämmer,
Schutzbrillen, Reagenzgläser, Kalkwasser,
vulkanische Gesteine: Bims, Tuff und
Basalt
Sedimentgestein: Schiefer und Kalkstein,
Mysterykarten, Stadtpläne
Bücher, Filme, Plakate
Filme, mit Spezialkameras
aufgenommene Fotos
Kleinstlebewesen, Pflanzen, Mikroskope,
Binokulare, verschiedene Chemikalien,
Ozon in Flaschen
Filme und Zeitungsartikel, Kartenmaterial
zum CO2 Ausstoß
CD aus Lehrbuch Diercke 2
Computerraum
Plakate, Edding
WIN
16
MINT-KKG-Kurs
Modul 7.2 Die Welt der Töne (Physik)
Kursziel: Grundzüge von Schwingungs- und Wellenaspekten kennen und beim Bau von Musikinstrumenten anwenden können.
Diagnose von Schülerkonzepten: SuS haben noch kein Konzept der Eigenschwingung eines Körpers in der Altersstufe entwickelt. Sie verbinden
den Ton mit den Eigenschaften des Körpers oder mit der mechanischen Einwirkung, z.B. demjenigen, der die Trommel schlägt.
Inhaltliche Schwerpunkte:
a. Frühes Verständnis von Schwingungs- und
Wellenphänomenen entwickeln
b. Mit einem tieferen Verständnis eigene
Musikinstrumente entwickeln und bauen
Kompetenzen
 Grundgrößen der Akustik verstehen und anwenden
o Zusammenhang zwischen der Tonhöhe und der Schwingungsfrequenz
o Zusammenhang zwischen der Lautstärke und der Amplitude
 Eigenschwingungen von verschiedenen Körpern zuordnen
 Resonanzphänomene durch stehende Wellen erklären
 Töne und deren Obertöne durch Schwingungen mit entsprechenden Oberschwingungen
modellieren
 Das mp3-Verfahren verstehen
 Ultraschall erkunden
 Funktionsweise eines Lautsprechers und Mikrofons erläutern
 Klangbilder analysieren
 Messmethoden für den Schall entwickeln
Vergleich zu den Kompetenzen aus dem Kernlehrplan Physik Sek I:



Grundgrößen der Akustik nennen.
Auswirkungen von Schall auf Menschen im Alltag erläutern.
Schwingungen als Ursache von Schall und Hören als Aufnahme von Schwingungen durch das
Ohr identifizieren.
Zeitbedarf: 1 Hj.
17
MINT-KKG-Kurs
Modul 7.2 Die Welt der Töne
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
Experimente
Materialauswahl
Was ist Schall – Wdh. Physik 6
Schülerexperimente:
 Stimmgabel auf Wasseroberfläche
 Papiertröte (siehe Bastelanleitung)
 Lautsprecher mit Kreide
 Luftballon quietschen lassen
 Beim Summen am Kehlkopf fühlen
 Sichtbar machen der Schwingung einer Gitarrensaite
Mögliche Messmethoden
 Drehspiegelmethode
 Digitale Aufzeichnung (Oszilloskop)
 Digitale Aufzeichnung (Audacity)
Die SuS bauen und untersuchen ihre eigene Gitarre
Sicherung mit Audacity: synthetische
Töne
Wir zersingen ein Weinglas
Weinglas
Töne können sich gegenseitig auslöschen
Analyse akustischer Phänomene
Experimente zum Phänomen der Schwebung
Audacity


Zusammenhang zw. Frequenz – Tonhöhe
Zusammenhang zw. Amplitude – Lautstärke
Kleinste Schwingungen messbar machen
Bau eines Monochords
Jeder hat seine Frequenz
Eigenfrequenz und Resonanz
Klang + Klang = Stille
Musikinstrumente stimmen
Die Schallgeschwindigkeit
Vom Vuvuzela-Klangfilter zum Gegenschallkopfhörer
Schulhofexperiment
Experiment: Mikrofone
Doppler-Effekt
Kammfilterexperiment
Material der Schülerexperimente
Stroboskop oder
Hochgeschwindigkeitskamera
Monochords
Zwei Stimmgabeln (eine mit Trimmer)
Klangschale, Gitarre, Audacity
Startschuss-Klappe, Fahnen,
Videokamera
Vuvuzela, Audacity
Hinweise zu weiterführenden Informationen: Materialien werden auf Fronter zur Verfügung gestellt.
April 2014
Kral
18
Jugend forscht & Co. - Kurs
Kursziel: Die SuS sollen die Systematik des naturwissenschaftlichen Erkenntnisweges zur experimentellen Bearbeitung von Fragestellungen
anwenden.
Diagnose von Schülerkonzepten: Alltagsverständnis der Begriffe Beweis, Hypothese, Theorie
Inhaltliche Schwerpunkte:
Kompetenzen (prozessbezogenen Kompetenzen)
a) Laborführerschein bzw. Wiederholung
b) Der naturwissenschaftliche
Erkenntnisweg an ausgewählten
Beispielen
c) Projektplanung und - durchführung
Zeitbedarf: 1 Schuljahr (5. bis 7. Stufe)

Grundregeln des Experimentierens und Sicherheitseinweisung

Führen qualitative und einfache quantitative Experimente durch und protokollieren
sie.

Stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur
Überprüfung, führen sie unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten
durch und werten sie unter Rückbezug auf die Hypothese aus.
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
a) Der Laborführerschein
Experimente
Materialauswahl
a.1 Sicherheitstraining im Fachraum
Je nach Projektgruppe....
Je nach Projektgruppe...
b) Experimentelle Überprüfung von
Hypothesen an ausgewählten Beispielen
Je nach Projektgruppe...
Je nach Projektgruppe...
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
Experimente
Material
19
Jugend forscht & Co. - Kurs
c) Projektplanung und -durchführung
a) Projektverlauf für die experimentelle Arbeit:
a1 Welche Fragestellung verfolgt das Projekt?
Allgemeine Laborausrüstung.
Themen können aus den Bereichen
- Biologie
- Chemie
- Physik
- Mathematik/ Informatik
- Technik
- Arbeitswelt
- Geo- und Raumwissenschaften
a2 Formulierung der Hypothese/n
a3 Versuchsplanung- Versuchsdesign
a4 Vorversuche
a5 Versuchsreihen
a6 graphische und/oder numerische Auswertung der
Messergebnisse
a7 Diskussion der Messergebnisse, Fehleranalyse, Planung
weiterer Versuche
Material wird von
SchülerInnen gestellt.
gewählt werden.
b) Projektverlauf für ein Konstruktionsprojekt
b1 Welches Ziel verfolgt das Projekt?
b2 Produktcharakterisierung
b3 Skizze des Konstruktionsmodells
b4 Bau des Konstruktionsmodells
b5 Fehleranalyse
b6 Optimierung des Konstruktionsmodells
b7 Messtechnische Erfassung des Modells
b8 Bewertung des Konstruktionsmodells auf der Grundlage der
Fehleranalyse und der messtechnischen Daten, Planung für
weitere Optimierungen
20
Jugend forscht & Co. - Kurs
Beispiele aus Chemie/Biologie
a) Der Laborführerschein
Je nach Projektgruppe....
a.1 Sicherheitstraining im Fachraum
- Untersuchung der Bunsenbrennerflamme mit dem Drahtnetz
Je nach Projektgruppe...
a.2 Umgang mit dem Bunsenbrenner
a.3 Experimentieren mit dem Bunsenbrenner
a.4 Umgang mit Chemikalien(Gefahrstoffsymbole)
a.5 Umgang mit Waagen
a.6 Messen von Flüssigkeiten mit dem Messzylinder
b) Experimentelle Überprüfung von Hypothesen an
ausgewählten Beispielen: z.B.
- Erwärmen einer Flüssigkeit im Reagenzglas
- Erwärmen von Wasser im Becherglas und Messung der
Siedekurve von Wasser
- saure und alkalische Lösungen werden durch Indikatoren
kenntlich gemacht.
- Wiegen von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen
- Ablesen des Volumens über Meniskus
b.2 experimentelle Überprüfung der Brennwerte von zwei
unterschiedlichen Kraftstoffen oder Kekssorten
b.3 experimentelle Untersuchung, wie man Teebelag von
schwarzem Tee in der Tasse vermeiden kann.
Bunsenbrenner
Drahtnetz
Wasser, das mit Kohlenstoffdioxid
angereichert ist
Universalindikator.
Verschiedene Säuren/ Laugen/
Feststoffe/ Flüssigkeiten/ Gase
Waagen
Allge. Laborausstattung
Je nach Projektgruppe...
Je nach Projektgruppe...
Die folgenden Experimente bieten sich an:
je nach Projektgruppe
b.1 Entwicklung einer optimalen Kältemischung
Je nach Projektgruppe...
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Herstellung einer Kältemischung: Wasser, Eis, Salz
Vergleich der Verbrennungswärme von Heptan und Ethanol
Vergleich der Verbrennungswärme von zwei Kekssorten
Einfluss von Teezusätzen, wie z.B. Milch oder Zitronensaft,
auf die Belagbildung mit schwarzem Tee
Hinweise zu weiterführenden Informationen: Alle Materialien werden auf Fronter zur Verfügung gestellt.
21.04.2014
Stabthermometer, Wasser, Eis, Salz,
Heptan, Ethanol, Erlenmeyerkolben, Bunsenbrenner,
Abdampfschale, Wasser. Kekse mit
und ohne Schokolade, Milch,
Zitronensaft, Schwarzer Tee,
Messzylinder, allge, Ausrüstung
SAB
21
Anhang
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MINT-Orientierungskurs – Organisation der ANMELDUNG (S. 23)
MINT-Orientierungskurs – Anwesenheitslisten (S. 24)
Elternbrief – Neukonzeption der MINT-Kurse am KKG (S. 25)
Motivationsschreiben 5-7 (S. 26-28)
22
Organisation der MINT-Orientierungskurse
Information der Anmeldung zu den MINT-Kursen für das Schuljahr 2014-15
Stufe
Orientierungskurse
Neue Di. 26.08.2014 (offen)
Di. 02.09.2014 (5a)
5
6
7
Di. 09.09.2014 (5b)
Di. 16.09.2014 (5c)
Di. 23.09.2014 (offen)
Fr. 22.08.2014 (6a,6b)
Fr. 29.08.2014 (6c,6d)
Fr. 05.09.2014 (offen)
Do. 21.08.2014 (7a,7b)
Do. 28.08.2014 (7c,7d)
Do. 04.09.2014 (offen)
Elterninformation
Mo. 08.09.2014
Elternpflegschaften
der Klassen 5
(allgemein in der Aula)
Termin der
Anmeldung
bis spätestens
23.9.2014
Kurse
KKG-MINT-Kurs 20 SuS
Jugendforscht-Kurs 20 SuS
Elternbrief (v.d.
Sommerferien)
bis spätestens
08.09.2014
KKG-MINT-Kurs 20 SuS
Jugendforscht-Kurs 20 SuS
Di. 02.09.2014
Elternpflegschaften der
Klassen 6
Elternbrief (v.d.
Sommerferien)
bis spätestens
08.09.2014
KKG-MINT-Kurs 20 SuS
Jugendforscht-Kurs 20 SuS
Mi. 03.09.2014
Elternpflegschaften der
Klassen 7
Information zu den Auswahlverfahren und dem Beginn der MINT-Kurse
Klassen 5
Das Auswahlverfahren der MINT-Kurse für die Jahrgangsstufe 5 wird vom 23.09 bis zum
26.09.2014 stattfinden.
Die Eltern werden dann per eMail über die Ergebnisse der Auswahl informiert.
Die MINT-Kurse beginnen dann ab dem 21.10.2014 (nach den Herbstferien).
Klassen 6-7
Das Auswahlverfahren der MINT-Kurse wird vom 08.09 bis zum 12.09.2014 stattfinden.
Die Eltern werden dann per eMail über die Ergebnisse der Auswahl informiert.
Die MINT-Kurse beginnen dann ab dem 18.09.2014.
23
Neukonzeption der MINT-Kurse am KKG
Klasse:
Termin:
7./8. Stunde
Name
Klasse
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
24
Neukonzeption der MINT-Kurse am KKG
Aachen, 02.07.2014
Liebe Schülerinnen und Schüler,
sehr geehrte Eltern,
im folgenden Schuljahr 2014/15 werden wir unsere MINT-Förderung für die Jahrgangsstufen 5 bis 7 am
Kaiser-Karls-Gymnasium neu ordnen; d.h. statt dem bisherigen NT-Qualifikationskurs wird es zwei
unterschiedliche Kurse pro Jahrgang geben:
1) den MINT-KKG-Kurs, der eine experimentelle Breitenförderung im Sinne des ehemaligen NTQualifikationskurses bietet.
2) den Jugendforscht & Co. - Kurs, der auf Wettbewerbe, wie z.B. Jugendforscht und ähnliche,
vorbereitet und somit bei den Schülern ein hohes Maß an Eigenständigkeit in der Projektplanung und durchführung voraussetzt. Dieser Kurs gehört zur Spitzenförderung.
Wir informieren die Eltern in den Pflegschaftsversammlungen der kommenden Klassen 6 (am Di.
2.9.2014) und Klassen 7 (am Mi. 3.9.2014) je um 19:30 Uhr über das neue MINT-Kurs-Konzept.
Für interessierte Schülerinnen und Schüler bieten wir in den ersten Wochen nach den Sommerferien die
Möglichkeit das neue MINT-Kurs-Konzept im Rahmen eines Orientierungskurses hautnah
kennenzulernen, um sich dann für einen der beiden MINT-Kurse zu entscheiden.
Für beide Kurse wird die Teilnehmerzahl auf jeweils 20 Schülerinnen und Schüler begrenzt sein; d.h. für
den MINT-KKG-Kurs z.B. der 6. Jahrgangsstufe werden max. 20 Schüler und für den Jugendforscht & Co.
Kurs der 6. Jahrgangsstufe werden max. 20 Schüler zugelassen. Alle Schüler, die im nächsten Schuljahr
teilnehmen möchten, müssen einen Anmeldebogen mit Motivationsschreiben ausfüllen und bis zum
Montag 08.September 2014 im Sekretariat abgegeben. Das Auswahlverfahren wird im Rahmen von
Gesprächen mit Schülern und Eltern transparent gestaltet.
Mit freundlichen Grüßen
Bertram
Kral, Dr Thißen, Winzen
(stellv. Schulleitung)
(MINT-Kurs-Lehrer)
25
Anmeldung MINT-Kurse – Klasse 5
Motivationsschreiben für eine Teilnahme an einem der MINT-Kurse
Name:
Klasse:
______
○ 5a
○ 5b
○ 5c
eMail-Adresse der Eltern: ____________________________________________________
(Bitte ordentlich in Druckbuchstaben schreiben! Über die Mailadresse werden organisatorische Angelegenheiten geregelt,
so wird z.B. über die Teilnahme am MINT-Kurs informiert)
Ich möchte am folgenden Kurs teilnehmen (Bitte nur einen Kurs ankreuzen):
⃝ MINT-KKG-Kurs
(Breitenförderung)
oder
⃝ Jugend-forscht & Co.-Kurs
(Spitzenförderung)
Meine Motivation für die Teilnahme am MINT-Kurs ist:
Abgabe der Motivationsschreiben bis spätestens 23.09.2014 im Sekretariat.
Elternbestätigung
Hiermit bestätigen wir, dass wir die Teilnahme unserer Tochter/unseres Sohnes bei dem
gewählten MINT-Kurs in vollem Umfang unterstützen.
Ort, Datum
(Unterschrift eines Erziehungsberechtigten)
26
Anmeldung MINT-Kurse – Klasse 6
Motivationsschreiben für eine Teilnahme an einem der MINT-Kurse
Name:
______
Derzeitige Klasse:
○ 6a
○ 6b
○ 6c
○ 6d
eMail-Adresse der Eltern: ____________________________________________________
(Bitte ordentlich in Druckbuchstaben schreiben! Über die Mailadresse werden organisatorische Angelegenheiten geregelt,
so wird z.B. über die Teilnahme am MINT-Kurs informiert)
Ich möchte am folgenden Kurs teilnehmen (Bitte nur einen Kurs ankreuzen):
⃝ MINT-KKG-Kurs
(Breitenförderung)
oder
⃝ Jugend-forscht & Co.-Kurs
(Spitzenförderung)
Meine Motivation für die Teilnahme am MINT-Kurs ist:
Abgabe der Motivationsschreiben bis spätestens 08.09.2014 im Sekretariat.
Elternbestätigung
Hiermit bestätigen wir, dass wir die Teilnahme unserer Tochter/unseres Sohnes bei dem
gewählten MINT-Kurs in vollem Umfang unterstützen.
Ort, Datum
(Unterschrift eines Erziehungsberechtigten)
27
Anmeldung MINT-Kurse – Klasse 7
Motivationsschreiben für eine Teilnahme an einem der MINT-Kurse
Name:
______
Derzeitige Klasse:
○ 7a
○ 7b
○ 7c
○ 7d
eMail-Adresse der Eltern: ____________________________________________________
(Bitte ordentlich in Druckbuchstaben schreiben! Über die Mailadresse werden organisatorische Angelegenheiten geregelt,
so wird z.B. über die Teilnahme am MINT-Kurs informiert)
Ich möchte am folgenden Kurs teilnehmen (Bitte nur einen Kurs ankreuzen):
⃝ MINT-KKG-Kurs
(Breitenförderung)
oder
⃝ Jugend-forscht & Co.-Kurs
(Spitzenförderung)
Meine Motivation für die Teilnahme am MINT-Kurs ist:
Abgabe der Motivationsschreiben bis spätestens 08.09.2014 im Sekretariat.
Elternbestätigung
Hiermit bestätigen wir, dass wir die Teilnahme unserer Tochter/unseres Sohnes bei dem
gewählten MINT-Kurs in vollem Umfang unterstützen.
Ort, Datum
(Unterschrift eines Erziehungsberechtigten)
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Bildung
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