Das französisch-bilinguale mint-freundliche Karlsruher Gymnasium
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Donnerstag 30 Okt 2014
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NwT-Überblick

NwT: Kernfach im naturwissenschaftlichen Profil

Die Schülerinnen und Schüler, die sich ab Klasse 8 für das naturwissenschaftliche Profil entscheiden, werden zusätzlich zu den Basiswissenschaften Biologie, Chemie, Geografie und Physik im Fach NwT (Naturwissenschaft und Technik) unterrichtet. Das Fach NwT stellt im naturwissenschaftlichen Profil in den Klassen 8-10 ein Kernfach dar. Es ist daher genauso versetzungsrelevant wie die anderen Kernfächer (etwa Deutsch, Mathematik, usw.). NwT wird in Klasse 8 vierstündig, in den Klassen 9-10 dreistündig unterrichtet. Mit dem Fach TuN (Technik und Naturwissenschaften) wurde am Fichte-Gymnasium bereits im Jahr 2000 ein Vorläufer des Faches NwT eingeführt.

Ziel des Faches NwT ist es, Bezüge zwischen den Naturwissenschaften einerseits sowie zu technischen Anwendungen und Problemstellungen andererseits zu schaffen. Dabei kommt der praktischen Erarbeitung ein hoher Stellenwert zu. Am Fichte-Gymnasium haben sich dabei folgende Unterrichtseinheiten etabliert (die genannten Inhalte und Methoden sind beispielhaft und dienen der Veranschaulichung; die genannten Einheiten stellen eine Auswahl dar, da wir beständig neue Einheiten erproben):

Addierwerke mit TTL-Bausteinen

Mit TTL-Bausteinen (Transistor-Transistor-Logik) wird ein Addierwerk für Zahlen im Zweiersystem entwickelt. Dies geschieht theoretisch über Verknüpfungen und Operationen aus der formalen Logik. Danach wird ein Addierwerk mit den entsprechenden TTL-Bausteinen aufgebaut und getestet. Die getestete Schaltung wird auf einer Lochplatine verlötet.

"Auge - Sehen - optische Vorgänge"

Zunächst werden methodische Grundlagen wie der Aufbau eines naturwissenschaftlichen Protokolls und der Aufbau einer wissenschaftlichen Zeichnung vermittelt. Anschließend wird die Anatomie eines Wirbeltierauges thematisiert. Die erworbenen Kenntnisse münden in einer unter Anleitung durchgeführten Präparation eines Schweineauges. Des Weiteren werden Versuche im Zusammenhang mit der Funktionsweise eines Auges wie z. B. der Nachweis des blinden Flecks, die Gesichtsfeldbestimmung und Versuche zur Kurz- und Weitsichtigkeit durchgeführt. Im weiteren Verlauf der Unterrichtseinheit arbeiten sich die Schülerinnen und Schüler in komplexe optische Vorgänge und Phänomene ein. Das Themenspektrum reicht von der Funktionsweise eines Fotoapparates über LCD-Bildschirme bis hin zu optischen Täuschungen.

Brückenbau

Die Unterrichtseinheit beabsichtigt die statische Konstruktion eines Bauwerks zu vermitteln. Die mechanischen Konstruktions- und Funktionsprinzipien werden exemplarisch am Bau einer Brücke aufgezeigt. Dabei werden zunächst Grundlagen zu einfachen Konstruktionszeichnungen vermittelt. Anschließend soll der Bau einer Brücke aus Papier realisiert werden. Theoretische Aspekte wie Kräfteaddition und -zerlegung finden sich in der Unterrichtseinheit ebenso wie Experimente zur Materialprüfung.

Energie

Im Laufe der Unterrichtseinheit sollen folgende Gesichtspunkte berücksichtigt werden:

- Verbrauch und Sparmaßnahmen

- Energiebereitstellungsmethoden als Schülervorträge: Wasser, Wind, Biogas, Kohle, Kernenergie)

- Globale Erwärmung, Treibhauseffekt

Kleidung

Im Laufe der Unterrichtseinheit können folgende Gesichtspunkte berücksichtigt werden:

- Gewinnung, Struktur und Eigenschaften verschiedener Fasern

- Chemische Grundlagen und Herstellung von Kunstfasern (Praktikum Nylon, Elasthan)

- Funktionsstoffe (Gore-Tex und Co.)

- Großtechnische Textil-Produktion: Umwelt- und Preisproblematik

- Farbstoffe: Farbwahrnehmung, Farbstoffgruppen und Färbeaktion mit Indigo

- Waschmittel: Waschwirkung von Seife, Wirkkomponenten in Waschmitteln

Lärm und Schall

Zunächst erwerben die Schülerinnen und Schüler in Form von Experimenten Kenntnisse über den Bau und die Funktionsweise des Ohres. Mit Hilfe von Messgeräten wird im weiteren Verlauf der Unterrichtseinheit die Lärmbelästigung im unmittelbaren Umfeld der Schule ermittelt. So werden Messwerte von Geräuschen erhoben, die im Innenstadtbereich, aber auch im Schulgebäude selbst entstehen. Des Weiteren wird projektartig ein Modell eines Hauses erstellt, welches aus möglichst schallisolierendem Material besteht.

Lebensraum Boden

Zu Beginn werden methodische Grundlagen wie der Aufbau eines naturwissenschaftlichen Protokolls, der Aufbau einer wissenschaftlichen Zeichnung, der Umgang mit dem Binokular und dem Mikroskop vermittelt. Es folgen Experimente mit denen der Bodentyp, der Kalkgehalt, die Wasserdurchlässigkeit und andere Eigenschaften von Böden bestimmt werden. Im weiteren Verlauf werden Aspekte der Bodenfruchtbarkeit, Auswirkungen einer (Über-) Düngung und weitere Gefahren für Böden thematisiert.

"Medizintechnik"

Im Laufe der Unterrichtseinheit können folgende Gesichtspunkte berücksichtigt werden:

- Vitalparameter: Herzschlagfrequenz, Blutdruck, EKG

- Präparation eines Schweineherzen

- Bildgebende Verfahren: Röntgenstrahlen, Computertomographie, Endoskopie, Sonographie

- Zivilisationskrankheiten, Gesundheitsprophylaxe

- Medikamente

Roboter

Im Mittelpunkt dieser Unterrichtseinheit steht ein programmierbarer Roboter von Lego. Neben zwei Motoren, die separat gesteuert werden können, stehen verschiedene Sensoren wie z. B. Licht- und Tastsensoren zur Verfügung. Der Roboter wird von den Schülerinnen und Schülern den Aufgaben entsprechend programmiert und baulich angepasst.

Die Schüler erleben in dieser Unterrichtseinheit exemplarisch den Ablauf einer Produktentwicklung. Dazu zählt, die Prozesse eines Roboters zu beobachten, Fehler zu analysieren und notwendige Änderungen am Roboter und im Programm vorzunehmen. Dieser Kreislauf wird so lange durchlaufen, bis der Roboter die Aufgabe erfüllt.

"TEST macht Schule"

Parallel zum fortwährenden NwT-Unterricht können die Schülerinnen und Schüler des naturwissenschaftlichen Zugs am Projekt "TEST macht Schule" (eine Initiative der Stiftung Warentest) teilnehmen.

Wasser
Die Schülerinnen und Schüler werden zunächst in die Vorbereitung einer Präsentation eingeführt, um ihnen damit die notwendigen Voraussetzungen für die im folgenden Unterricht zu erwartenden Schülerpräsentationen zu geben. Des Weiteren werden sie in die Nutzung der Badischen Landesbibliothek eingeführt. Im Anschluss daran beschäftigen sich die Schüler mit dem Thema "Wasser unter chemischen Gesichtspunkten". Es folgen Kurzvorträge zu dem Thema "Wasserverfügbarkeit heute und in der Zukunft - das Wasserproblem im 21. Jh.".

Die meisten Wasserexperten sind sich einig: Weiter steigende Weltbevölkerung, ungebremste Umweltzerstörung und rücksichtslose Profitgier werden das Wasserproblem in den kommenden Jahrzehnten verschärfen. Das 21. Jh. könnte daher, wie einige Experten befürchten, zum Jahrhundert der Wasserkriege werden. Dann nämlich, wenn es nicht gelingt, eine nachhaltige Entwicklung des Wassersektors, verbunden mit sozialer Gerechtigkeit und ökologischer Verträglichkeit, bei der Nutzung der weltweiten Wasserressourcen zu realisieren. Diese Problematik wird im Mittelpunkt der ersten Vortragsreihe der Schüler stehen.