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Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


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Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 3

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


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Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 5

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 6

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 7

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 8

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 9

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 10

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 11

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 12

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 13

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 14

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 15

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 16

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 17

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 18

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 19

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 20

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 21

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 22

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 23

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 24

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 25

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 26

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 27

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 28

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 29

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 30

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 31

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 32

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 33

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 34

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 35

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 36

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 37

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)


Slide 38

Bildungsstandards
im Fach Physik
Beschluss vom 16.12.2004

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Bildungsstandards in Physik
• Was sind Bildungsstandards
• Unterschied Bildungsstandards – Lehrpläne
• Kompetenzbereiche, Standards für Kompetenzbereiche
• Umsetzung in Rheinland-Pfalz
• Aufgaben
• Arbeit in Fachkonferenzen
• Evaluation
• Quellen

Die Bildungsstandards
• greifen Grundprinzipien des jeweiligen Unterrichtsfaches auf
• beschreiben fachbezogene Kompetenzen einschließlich
zugrunde liegender Wissensbestände, die Schülerinnen und
Schüler bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben
sollen
• zielen auf systematisches und vernetztes Lernen und folgen
so dem Prinzip des kumulativen Kompetenzerwerbs
• beschreiben erwartete Leistungen im Rahmen von
Anforderungsbereichen
• beziehen sich auf Kernbereich des jeweiligen Faches und
geben Schulen Gestaltungsräume für pädagogische Arbeit
• weisen mittleres Anforderungsniveau aus
• werden durch Aufgabenbeispiele veranschaulicht.

Grundstruktur der
Bildungsstandards aller Fächer
Gliederung:
1. Der Beitrag des Faches ... zur Bildung
2. Kompetenzbereiche und Kompetenzen im Fach ...
3. Standards für die Kompetenzbereiche im Fach ...
4. Aufgabenbeispiele

Was unterscheidet
Lehrpläne von Bildungsstandards?
• Lehrpläne geben detailliert
Inhalte vor
• Lehrpläne beschreiben
Ziele von Lernen – nicht
Ergebnisse von Lernprozessen
• Lehrpläne gehen davon
aus, dass die Schüler das
lernen, was unterrichtet
wurde

• Standards fokussieren auf
zentrale Ideen des
Faches
• Standards beschreiben
Kompetenzen und
Niveaustufen, die erreicht
werden müssen
• Standards überprüfen, ob
das gelernt wurde, was
erwartet wird

Kompetenzbereiche im Fach Physik
Fachwissen

(inhaltliche Dimension)

Erkenntnisgewinnung

(Handlungsdimension)

Kommunikation

(Handlungsdimension)

Bewertung

(Handlungsdimension)

Physikalische Phänomene,
Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten kennen
und Basiskonzepten
zuordnen
Experimentelle und andere
Untersuchungsmethoden
sowie Modelle nutzen
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Physikalische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten

Fachwissen
Fünf Inhaltsbereiche:
•
•
•
•
•

Mechanik
Elektrizitätslehre
Wärmelehre
Optik
Struktur der Materie

Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten
kennen und Basiskonzepten zuordnen
vier Basiskonzepte:
1. Materie
Körper können verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können sich durch
äußere Einwirkungen ändern.
Körper bestehen aus Teilchen.

Materie ist strukturiert.
2. Wechselwirkung
Wenn Körper aufeinander einwirken, kann
eine Verformung oder eine Änderung der
Bewegungszustände der Körper auftreten.
Körper können durch Felder aufeinander
einwirken.
Strahlung kann mit Körpern wechselwirken,
dabei können sich Strahlung und Körper
verändern.

Beispiele:
Form und Volumen von Körpern
Teilchenmodell,
Brownsche Bewegung
Leitungsvorgänge, Kernspaltung
Beispiele:
Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz,
Wechselwirkungsgesetz, Impuls
Kräfte zwischen Ladungen,
Schwerkraft, Kräfte zwischen
Magneten, Induktion
Reflexion, Brechung, Totalreflexion,
Farben, Farbwahrnehmung,
Treibhauseffekt, globale Erwärmung,
ionisierende Strahlung

3. Systeme
Stabile Zustände können durch Gleichgewichte bewirkt werden.
Gestörte Gleichgewichte können Ströme
und Schwingungen hervorrufen.
Ströme benötigen einen Antrieb (Ursache)
und können durch Widerstände in ihrer
Stärke beeinflusst werden.
4. Energie
Nutzbare Energie kann aus erschöpfbaren und
regenerativen Quellen gewonnen werden.
Beim Transport und bei der Nutzung der
Energie kann eine Änderung der Energieform
stattfinden bzw. der Energieträger gewechselt
werden. Dabei kann nur ein Teil der eingesetzten Energie für den eigentlichen Zweck genutzt
werden.
Die Gesamtheit der Energien bleibt konstant.
Bei Körpern unterschiedlicher Temperatur
findet ein Energiefluss nur von alleine von
höherer zu niedrigerer Temperatur statt.

Beispiele:
Kräftegleichgewicht, thermisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht), Druckgleichgewicht
Druck-, Temperatur- bzw. Potenzialunterschiede und die verursachten Strömungen
Elektrischer Stromkreis, thermische
Ströme
Beispiele:
fossile Brennstoffe, Wind- und Sonnenenergie, Kernenergie
Generator, Motor, Transformator,
Wirkungsgrad, Abwärme,
Energieentwertung, Entropie

Pumpspeicherwerk, Akkumulator,
Wärmepumpe (Kühlschrank)
Wärmeleitung, Strahlung,

Erkenntnisgewinnung
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Physikalische Erkenntnisgewinnung ist ein Prozess, der durch folgende
Tätigkeiten beschrieben werden kann:
Wahrnehmen: Beobachten und Beschreiben eines Phänomens, Erkennen
einer Problemstellung, Vergegenwärtigen der Wissensbasis,
Ordnen:
Zurückführen auf und Einordnen in Bekanntes,
Systematisieren
Erklären:
Modellieren von Realität, Aufstellen von Hypothesen
Prüfen:
Experimentieren, Auswerten, Beurteilen, kritisches
Reflektieren von Hypothesen
Modelle bilden: Idealisieren, Beschreiben von Zusammenhängen,
Verallgemeinern, Abstrahieren, Begriffe bilden,
Formalisieren, Aufstellen einfacher Theorien, Transferieren

Kommunikation
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und
austauschen
•
•
•
•

Fähigkeit zu adressatengerechter und sachbezogener Kommunikation
Einsatz moderner Methoden und Techniken der Präsentation,
Beherrschen der Regeln der Diskussion,
Verfügen über angemessene Sprech- und Schreibfähigkeit in der
Alltags- und der Fachsprache
• Bereitschaft, eigenes Wissen, eigene Ideen und Vorstellungen in die
Diskussion einzubringen und zu entwickeln, den Kommunikationspartnern mit Vertrauen zu begegnen, ihre Persönlichkeit zu
respektieren und einen Einblick in den eigenen Kenntnisstand zu
gewähren.

Bewertung
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Heranziehen physikalischer Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung, zum
Verständnis und zur Bewertung physikalisch-technischer und gesellschaftlicher
Entscheidungen ist Teil einer zeitgemäßen Allgemeinbildung.
Hierzu ist es wichtig, zwischen physikalischen, gesellschaftlichen und politischen
Komponenten einer Bewertung zu unterscheiden.
Neben der Fähigkeit zur Differenzierung nach physikalisch belegten,
hypothetischen oder nicht naturwissenschaftlichen Aussagen in Texten und
Darstellungen ist es auch notwendig, die Grenzen naturwissenschaftlicher
Sichtweisen zu kennen.

Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten,
Gesetzmäßigkeiten
Kennen und Basiskonzepten zuordnen
Die Schülerinnen und Schüler
F 1 verfügen über ein Basiswissen, strukturiert nach den beschriebenen
Basiskonzepten Materie, Wechselwirkungen, Systeme und Energie
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache
physikalische Gesetze wieder,
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von Aufgaben und Problemen,
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an,
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran.

Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle
nutzen
Die Schülerinnen und Schüler
E 1 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von
Phänomenen,
E 2 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische
Zusammenhänge zurück,
E 3 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von
Aufgaben und Problemen aus, prüfen und ordnen sie,
E 4 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung,
E 5 wenden einfache Formen der Mathematisierung an,
E 6 nehmen einfache Idealisierungen vor,
E 7 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf,
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse,
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen,
E10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung.

Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation

Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
Die Schülerinnen und Schüler
K1
K
K
K
K

2
3
4
5

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter
angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus,
beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise,
dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit,
präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht,
diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten.

Standards für den Kompetenzbereich Bewertung

Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen
und bewerten
Die Schülerinnen und Schüler
B1
B2
B3
B4

zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen der physikalischen
Sichtweise auf,
vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter
Berücksichtung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer
Aspekte,
nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien,
benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und
gesellschaftlichen Zusammenhängen

Die Erwartungshorizonte ...
•

... beziehen sich auf die Bildungsstandards für
den Mittleren Schulabschluss (Ende Kl. 10)

•

... beschreiben, in welchem Umfang und auf
welchem Niveau die geforderten Kompetenzen
am Ende der Klasse 6 und am Ende der Klasse 8
erreicht sein sollen

•

... erläutern die beschriebenen Kompetenzen und
Anforderungsniveaus durch Aufgabenbeispiele

Umsetzung der Bildungsstandards
in Rheinland-Pfalz
•

Die ersten Schritte:

•

Bildungsstandards liegen vor für den Mittleren
Schulabschluss (Ende Klasse 10) in De, Ma, 1. FS
(En, Fr) - (verbindlich)

•

„Erwartungshorizonte“ liegen vor für Ende Kl. 6
und Ende Kl. 8 D, Ma, 1.FS - (Unterstützung der Lehrkräfte, nicht
verbindlich)

•

Von Fachleuten wurden Beispielaufgaben zur
Verdeutlichung der Standards erarbeitet

•

Die Lehrpläne gelten weiterhin

Steuerung schulischer Lernprozesse
Inputorientierte
Steuerung

Output5

U 6 n t e7 r r i8 c h 9t

• Lehrpläne
(landesspezifisch)

– detaillierte Festlegung
der Inhalte
– Lernziele pro Klassenstufe
– z.T. method. Hinweise

• Stundentafeln
• Regelungen für
Leistungsmessung
• keine standardisierte
Überprüfung der Ergebnisse

10

orientierte
Steuerung

• Bildungsstandards
(bundesweit einheitlich)

– Kernideen des Fachs
– kumulativ erworbene
Kompetenzen zum
Abschluss
– Leistungserwartungen

• Detaillierte Inhalte und
Unterrichtsgestaltung
entscheidet die Schule
 Standardisierte Ergebniskontrollen

Umorientierung:
Inputsteuerung  Outputsteuerung
Inputorientierte Steuerung:

Outputorientierte Steuerung:

•

Detaillierte Regelungen für den Weg
(Lernprozess)

•

Die Gestaltung des
Weges (Lernprozess)
liegt in der
Verantwortung der
Schule

•

Umsetzung und
Erreichen der Ziele
liegen in der Verantwortung der Schule

•

Zentrale Kontrolle des
Erreichens der Ziele
(Standardisier-te
Ergebniskontrol-len)

Länderübergreifend
(KMK)
EPA

Bundesweite
Bildungsstandards
+ Beispielaufgaben

13

Rheinland-Pfalz
EPA
Lehrplan
Gymnasiale
Oberstufe

12
11
10

Standards Kl. 10

Lehrplan

9
8

Erwartungshorizont Kl. 8

Kl. 5 - 10

7
6

Erwartungshorizont Kl. 6

5
schuleigene Arbeitspläne

Aber, das machen wir doch schon alles, was ist neu
daran?
• Richtig, niemand sollte so tun, als ob wir
– Ziele formulieren und uns nicht darum kümmern, ob wir das auch
beibringen
– den Schülern keine Gelegenheit geben zu zeigen, was sie können
– keine Leistungen überprüfen
• Richtig ist aber auch, dass wir
– uns nicht genügend unsere Wirkung vergegenwärtigen
– glauben, dass bestimmte Kompetenzen en passant mitgelernt werden
– nicht immer das überprüfen, was wir gelehrt haben oder glauben gelehrt
zu haben

Aufgabenbeispiel:
Energiebedarf beim Kochen von Kartoffeln
Basiskonzept Energie
Kartoffeln werden auf einem Gasherd in einem Topf mit Wasser gekocht. Auf
dem Topf liegt ein Deckel. Nachdem die Gasflamme entzündet wurde, wird
die Temperatur des Wassers in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Aus
den Messwerten ergibt sich folgendes Diagramm:

1. Beschreiben Sie anhand des Diagramms den Temperaturverlauf des
Wassers in Abhängigkeit von der Zeit.
2. Erläutern Sie, wozu die von der Gasflamme zugeführte Energie in den
ersten fünf Minuten und den folgenden fünfzehn Minuten verwendet wird.
3. Begründen Sie, warum es empfehlenswert ist nach den ersten fünf
Minuten die Gasflamme kleiner einzustellen.
4. Berechnen Sie die Energie, die dem Wasser und den Kartoffeln in den
ersten 5 Minuten zugeführt werden. Da Kartoffeln im Wesentlichen aus
Wasser bestehen, kann man davon ausgehen, dass insgesamt 500 g
Wasser erwärmt werden. Man benötigt 4,19 kJ Energie, um 1 kg Wasser
um 1°C zu erwärmen.
5. Für die Erwärmung der Kartoffeln und des Wassers von 20 °C auf 100 °C
wurden 0,018 m³ Erdgas benötigt. Das Erdgas hat einen Heizwert von 39
MJ/m3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad für diese Erwärmung.
6.

Die Kartoffeln waren beim Kochen nicht vollständig mit Wasser bedeckt.
Nennen Sie Argumente, die dafür sprechen, beim Kochen von Kartoffeln
möglichst wenig Wasser zu verwenden.

Erwartungshorizont
Zu 1
Die Temperatur steigt innerhalb der ersten 5 Minuten von 20°C
auf 100°C in etwa gleichmäßig an. Danach bleibt sie weitgehend
konstant auf etwa 100°C.
Zu 2
In den ersten fünf Minuten wird die von der Gasflamme zugeführte Energie für die Erwärmung des Wassers und der Kartoffeln
verwendet, danach zum Verdampfen des Wassers. Während der
ganzen Zeit wird ein Teil der zugeführten Energie an die
Umgebung abgegeben.
Zu 3
Nach fünf Minuten wird nur noch die Energie benötigt, die an die
Umgebung abgegeben wird bzw. mit dem Wasserdampf entweicht. Entsprechend kann man die Gasflamme kleiner einstellen.
Wird in dieser Phase zu viel Gas verbrannt, verdampft unnötig
viel Wasser und damit entweicht auch mehr Wasserdampf.

Zu 4
Es wird der Wert für die Energie mit 167,6 kJ berechnet.

Zu 5
In den ersten fünf Minuten wurden beim Verbrennen 702 kJ
Energie an den Kochtopf und die Umgebung abgegeben.
Zum Erwärmen des Wassers und der Kartoffeln wurden
167,6 kJ genutzt. Für den Wirkungsgrad ergibt sich ein
Wert von 24%.

Zu 6
Wegen der geringeren Wassermenge wird weniger
Energie benötigt. Über der Wasseroberfläche bildet
sich Wasserdampf, der eine Temperatur von ca. 100 °C
hat. Dieser Wasserdampf fördert das Garen der
Kartoffeln ebenso wie das siedende Wasser.

Um es klar zu sagen
• Solche Aufgaben wurden auch früher gestellt
• Lehrpläne haben sie schon immer gefordert, die nachdrückliche Ermutigung war indes nicht so intensiv
• Bestimmte Kompetenzen werden heute stärker in den Blick
genommen

Arbeit mit den Bildungsstandards
• Arbeit mit den Erwartungshorizonten vom 30.8.2004
in den Fächern De, Ma, En, Fr (Handreichungen)
• Absprachen in den Fachkollegien
– Absprachen beim Lehrerwechsel
– Verabredungen über Parallelarbeiten
– Verabredungen über Bewertungsmaßstäbe

• Entwickeln schulinterner Arbeitspläne
• Entwicklung von Förderkonzepten

• Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Vorbereitungen, Analyse
• Alle informieren sich über Inhalte der Bildungsstandards und
Erwartungshorizonte – im Vergleich mit dem Lehrplan
• Welche Kenntnisse, Fähigkeiten, Fertigkeiten sind für unser
Fach besonders wichtig („Grundwissen und –fähigkeiten,
Kernbereich“)?
• In welchem Umfang erreichen unsere Schüler/innen am Ende
der Klasse 10 die in den Bildungsstandards geforderten
Kompetenzen? (evtl. Test in allen 10. Klassen zur Orientierung)
• In welchen Teilen des „Kernbereichs“ haben unsere
Schüler/innen erfahrungsgemäß Schwierigkeiten?
• Welche Kriterien für die Leistungsbewertung wenden die
einzelnen Kollegen an?

Wie kann ein pragmatischer Start der Arbeit in
den Schulen aussehen?
In den Fachschaften: Verabredungen, Planungen
• Wie können wir kumulatives Lernen fördern? (z.B. Maßnahmen
zum regelmäßigen Wiederholen)
• Absprachen über inhaltliche Schwerpunktsetzungen
(Erwartungshorizonte, Standards, Lehrplan)
• Welche Maßnahmen wenden Einzelne schon an, um
Lernschwierigkeiten zu beheben?
• Was sollen unsere Schüler/innen am Ende der Klasse 6 / der
Klasse 8 können?
Entwickeln schulinterner „Arbeitspläne“, die für alle
Fachlehrkräfte verbindlich sind

Pragmatischer Start Zusammenfassung
• Diskussion der Bildungsstandards und Kompetenzkonzepte in den Fachkollegien

– Was sind unsere zentralen Ziele?
– Worin sehen wir die Kernbereiche unseres Faches?
– Wie sichern wir kumulatives Lernen? (z.B. bei
Lehrerwechsel)
– Nach welchen Kriterien bewerten wir Schülerleistungen?
– Wie gewinnen und nutzen wir diagnostische Information?

• Entwicklungsschritte

– Verbindliche Absprachen für Lehrerwechsel
– Vergleichsarbeiten - Förderkonzepte
– Gemeinsame Unterrichtsentwicklung

Qualitätskontrolle der Standards
Wissenschaftliche Einrichtung „Institut für Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IQB)“ an der HumboldtUniversität Berlin
• Weiterentwicklung der Standards
• Entwicklung eines Aufgabenpools
• Normierung von Aufgaben (repräsentative Stichproben ab 2006)
• Aufbereitung der Rückmeldungen der Länder

Jede Generation hat das Recht, etwas neu
zu erfinden, was es schon gibt, es dabei
aber neu zu sehen und zu verändern.
Jede Generation hat die Pflicht, sich
immer wieder mit bereits Gedachtem neu
auseinanderzusetzen und darüber zu
verhandeln.
Die Bildungsstandards bieten dazu eine
gute Gelegenheit.

Quellen
• www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/
standards_physik_30.08.04.pdf
• www.uni-koblenz.de/~odsleis/epa/
standards_physik.pdf
• bildungsstandards.bildung-rp.de/
ph-online.0.html
• www.schule-bw.de/aktuelles/neu/leuhefte/
ph381 und ph382
• www.dipf.de (Publikationen - Aufsätze u. Artikel Expertise zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards; Klieme u.a.)