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Neues Kernfach ab 8. Klasse: CHEMIE

Zentrale Aufgabe des Chemieunterrichts ist es, die Schüler mit den Fragestellungen, Methoden und Erkenntnissen der Chemie vertraut zu machen und ihnen dabei naturwissenschaftliches Denken zu vermitteln. Den Schülern wird bewusst, welch großen Anteil die Naturwissenschaft Chemie und ihre Anwendung, z. B. in der Ernährungssicherung, der Energiebereitstellung, der Werkstoffproduktion und der Kommunikationstechnik, an der Entwicklung des modernen Lebensstandards haben.

Durch Einbeziehen anwendungstechnischer, ökologischer, wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Aspekte erkennen sie die Wechselbeziehungen zwischen Chemie, Technik, Umwelt und privater Lebenswelt. So befähigt der Chemieunterricht zu sachgerechter Auseinandersetzung mit chemischen Fragestellungen und erzieht zu verantwortungsbewusstem Handeln. An geeigneten Beispielen werden den Schülern auch die Anstrengungen, Leistungen und bahnbrechenden Erkenntnisse großer Forscher nahe gebracht. Durch dieses exemplarische Erarbeiten des Wegs der Erkenntnisgewinnung fördert der Chemieunterricht den aktiven Prozess des Lernens.

Ausgehend von der Vielfalt der Stoffe und Stoffumwandlungen weckt der Chemieunterricht das Interesse am Erkunden von Naturvorgängen und technischen Abläufen. Dem Experiment kommt hierbei zentrale Bedeutung zu. Die Schüler sollen es als grundlegende Methode für die Erkenntnisgewinnung im naturwissenschaftlichen Bereich erfassen. Ziele experimentellen Arbeitens sind genaues Beobachten, klares Beschreiben sowie fachgerechtes Analysieren und Deuten der Ergebnisse. Auch grundlegende Arbeitshaltungen und Fähigkeiten wie Sorgfalt, Ausdauer, folgerichtiges und kreatives Denken werden dadurch eingeübt.

Ein ganz entscheidender Gewinn für die Schüler ist das selbständige Experimentieren unter Anleitung des Lehrers. Es steigert nicht nur Motivation und manuelle Geschicklichkeit, sondern fördert auch Zusammenarbeit und, durch sicherheitsgerechtes und umweltbewusstes Vorgehen, Verantwortungsbewusstsein.

In unmittelbarem Zusammenhang mit dem Experiment steht die Erklärung der Phänomene auf der Ebene der submikroskopischen Teilchen. Hier ist es notwendig, die Entwicklung des Abstraktionsvermögens und des formalen Denkens bei den Schülern zu fördern, um sie schließlich mit dem Denken in Modellen vertraut zu machen. Die Einblicke in die Wechselbeziehungen zwischen Empirie und Theorie können zugleich Anlass sein, über Möglichkeiten und Grenzen wissenschaftlichen Arbeitens nachzudenken.

Um die praktische Bedeutung der Chemie in Industrie und Technik zu veranschaulichen, können Besichtigungen von chemischen Betrieben nicht nur Einblicke in chemisch-technische Verfahren ermöglichen, sondern auch einen Eindruck von der modernen Arbeitswelt vermitteln.
Während Schüler der mathematisch-naturwissenschaftlichen Ausbildungsrichtung an einem Leistungskurs Chemie teilnehmen können, steht den anderen Schülern nur der Grundkurs offen. Dieser vermittelt einen Überblick über Themen der organischen Chemie, der Biochemie und der angewandten Chemie. Der Leistungskurs orientiert sich stärker am wissenschaftspropädeutischen Arbeiten, bezieht regelmäßig das Schülerexperiment ein und eröffnet zusätzlich grundlegende Einsichten in die Kernchemie und chemische Analytik.
Durch die Zusammenschau grundlegender Erkenntnisse aus Chemie, Biologie und Physik erhalten die Schüler wertvolle Hilfen, um ein naturwissenschaftliches Verständnis der Welt aufzubauen.


Neues Unterrichtsfach ab 9. Klasse: INFORMATIK

9. Jahrgangsstufe
Im Fach Natur und Technik (Schwerpunkt Informatik) haben sich die Schüler vor allem mit der Darstellung von Information mit Hilfe fertiger Informatiksysteme beschäftigt; dabei haben sie einfache Modellierungskonzepte verwendet, die sie nun schrittweise erweitern. So lernen sie im Verlauf dieser und der folgenden Jahrgangsstufe, Zusammenhänge und Vorgänge aus ihrem Lebensumfeld durch Modelle präzise zu erfassen und nach und nach mit Werkzeugen der Informatik zielgerichtet umzusetzen bzw. eigene Programme zu erstellen.

Viele Prozesse in Arbeitswelt und Technik lassen sich wegen ihrer Komplexität nur überschauen, indem man sie in Teilprozesse gliedert. An Beispielen aus verschiedenen Lebensbereichen lernen die Jugendlichen, Verarbeitungsvorgänge in einzelne Funktionen zu gliedern und deren Zusammenwirken in Form von Datenflüssen zu beschreiben. Tabellenkalkulationssysteme erweisen sich zur Umsetzung der Funktionen als geeignetes Hilfsmittel.

In vielen Bereichen unserer Gesellschaft ist die effiziente Verwaltung sehr großer, komplexer Datenmengen mit Hilfe von Datenbanksystemen unverzichtbar geworden. Zur kompetenten Nutzung solcher Systeme benötigen die Schüler Einblicke in deren logische Struktur. Daher lernen sie an praxisnahen Beispielen, wie man Daten für Datenbanken aufbereitet, die erarbeiteten Strukturen realisiert und damit auch deren Eignung prüfen kann. Die Beurteilung der Chancen und Risiken von Datenbanken setzt zusätzlich grundlegende Kenntnisse aus den Bereichen Datenschutz und Datensicherheit voraus, die anhand der bearbeiteten Beispiele erworben werden.

10. Jahrgangsstufe
Nachdem sich die Schüler in der zweiten Hälfte des vorangegangenen Schuljahrs mit statischer Modellierung beschäftigt haben, wenden sie sich nun grundlegenden Konzepten der automatischen Verarbeitung von Information zu. Anknüpfend an ihre Erfahrungen mit einfachen Abläufen bei der Bedienung von Automaten aus ihrer Lebensumgebung, wie z. B. Fahrkartenautomaten, lernen sie, dass sich diese Abläufe durch eine Gliederung in Zustände und Zustandsübergänge der beteiligten Objekte beschreiben lassen. Folgen von Zustandsübergängen führen die Schüler zu den Grundstrukturen von Algorithmen. Die Jugendlichen erkennen dabei die wesentlichen Bausteine algorithmischer Ablaufbeschreibungen wieder, mit denen sie sich bereits in Jahrgangsstufe 7 beschäftigt haben. Sie verwenden nun Algorithmen zur Beschreibung der Funktionsweise von Methoden und vertiefen dabei ihre Kenntnisse im Erstellen von Ablaufvorschriften.

Den Schülern wird deutlich, dass in der objektorientierten Sichtweise alle bisher angewandten Techniken zielgerichtet und miteinander verzahnt zur Lösung umfangreicherer Aufgabenstellungen genutzt werden können. Gleichzeitig gewinnen sie ein deutlich tieferes Verständnis für die bereits in den Jahrgangsstufen 6 und 7 eingeführten Fachbe­griffe der objektorientierten Sichtweise.

Die neuen Inhalte begegnen den Schülern im Rahmen von ausbaufähigen Aufgabenstellungen, wobei die praktische Arbeit einen großen Anteil des Unterrichts umfasst. Gleichzeitig erfahren die Jugendlichen auch schrittweise die grundlegenden Vorgehensweisen bei der Planung von Softwareprojekten. Sie erkennen, dass erst durch sorgfältig geplante Teamarbeit in Verbindung mit einem soliden Fundament an Wissen und einer klar strukturierten Vorgehensweise die Lösung von schwierigen, für den Einzelnen zu umfangreichen Aufgabenstellungen möglich wird.

11. und 12. Jahrgangsstufe
Information und Kommunikation sind zentrale Begriffe der Informatik. In den Jahrgangsstufen 9 und 10 haben sich die Schüler insbesondere mit der Analyse sowie mit der für eine maschinelle Verarbeitung geeigneten Darstellung von Information beschäftigt und dabei verschiedene Techniken der Modellierung kennengelernt. Darauf aufbauend lernen sie in Jahrgangsstufe 11 neue Konzepte anzuwenden, die es ihnen erlauben, größere Systeme effizienter zu modellieren. Sie greifen nun auf rekursive Datenstrukturen zurück und erkennen deren Nutzen als häufig verwendbare Modellierungsmuster. Bei der Erstellung größerer Softwareprodukte eignen sich die Schüler neben effizienten Designstrategien hilfreiche Vorgehensweisen für die Arbeit in einem Team an, die auch außerhalb informatischer Aufgabenstellungen gewinnbringend einsetzbar sind.
Um die Möglichkeiten der Kommunikation zwischen Mensch und Maschine besser beurteilen zu können, betrachten die Schüler in Jahrgangsstufe 12 das dabei verwendete Hilfsmittel Sprache. Die Erkenntnis, dass für die Kommunikation mit einer Maschine exakte Vereinbarungen unentbehrlich sind, führt sie zum Begriff der formalen Sprache. Bei deren praktischer Anwendung wird den Jugendlichen bewusst, dass der Kommunikation Mensch-Maschine durch den nötigen Formalismus große Beschränkungen auferlegt sind.
Beim weltweiten Austausch von Information spielt die Kommunikation zwischen vernetzten Rechnern eine entscheidende Rolle. Die Schüler lernen, dass es hierzu fester Regeln für das Format der auszutauschenden Daten sowie für den Ablauf des Kommunikationsvorgangs bedarf. Der gemeinsame Zugriff auf Ressourcen führt sie zum Problem der Kommunikation und Synchronisation parallel ablaufender Prozesse, bei dessen Lösung die Jugendlichen erneut den Anwendungsbereich ihrer Modellierungstechniken erweitern.
Grundlegende Kenntnisse über den Aufbau eines Rechners und seiner prinzipiellen Funktionsweise helfen den Schülern, den Kommunikationsvorgang mit einer Maschine besser zu verstehen. Die prinzipielle Automatisierbarkeit des Übersetzungsvorgangs von einer höheren Programmiersprache in eine Maschinensprache wird ihnen bei der Umsetzung einfacher Algorithmen mit einer maschinennahen Sprache deutlich.
Ein wichtiges Maß für die Realisierbarkeit von Algorithmen ist die Effizienz hinsichtlich des Zeitbedarfs. Bei der Untersuchung des Laufzeitverhaltens ausgewählter Algorithmen erkennen die Jugendlichen praktische Grenzen der Berechenbarkeit. Daneben gewinnen sie auch Einblicke in theoretische Grenzen der Berechenbarkeit, sodass sie die Einsatzmöglichkeiten automatischer Informationsverarbeitung realistischer einschätzen können.
Für interessierte Jugendliche bietet sich die Möglichkeit, Informatik auch als Seminar zu wählen.