Naturwissenschaften, Technologie, Ökologie und Warenlehre (HAK)

Transcription

Schulartenspezifischer Bildungsstandard in der Berufsbildung
Handelsakademie (HAK)
Kompetenzmodell, Deskriptoren und ausgewählte Unterrichtsbeispiele
Naturwissenschaften, Technologie,
Ökologie und Warenlehre
13. Schulstufe
(Dezember 2014)
www.bildungsstandards.berufsbildendeschulen.at
Diesem Kompetenzmodell liegt das Kompetenzmodell der Naturwissenschaftlichen
Bildungsstandards für die Berufsbildenden Höhere Schulen zu Grunde. Es wurde durch
die für die Technologie, Ökologie und Warenlehre typischen Inhalte ergänzt.
Arbeitsgruppe „Bildungsstandards in der Berufsbildung – Naturwissenschaften“
(Erich Faissner, Wolfgang Haupt, Brigitte Koliander, Karin Kyek, Otto Lang, Angelika
Schiechl-Pöhacker)
Kompetenzmodell_NAWITÖWL.doc
2
INHALT
VORWORT DER STEUERGRUPPE .............................................................................. 4
1. DAS KOMPETENZMODELL .................................................................................... 6
1.1
Der Beitrag der Naturwissenschaften (BIO, CH, PH) zur Bildung .................................................... 6
1.2 Das dreidimensionale Kompetenzmodell (NAWI) ................................................................................ 8
1.2.1 Dimension Handlungskompetenz ……………………………………………………………………… 9
1.2.2 Inhaltsdimension ………………………………………………………………………………………...10
1.2.2.1
Inhaltsdimension Biologie ............................................................................................... 12
1.2.2.2
Inhaltsdimension Chemie ................................................................................................ 13
1.2.2.3
Inhaltsdimension Physik .................................................................................................. 14
1.2.2.4
Inhaltsdimension Technologie und Warenlehre .............................................................. 15
1.2.3 Dimension Anforderungsniveau: ………………………………………………………………………15
1.3
Die Vernetzung der 3 Dimensionen ........................................................................................................ 16
2. DESKRIPTOREN FÜR ALLGEMEINE NATURWISSENSCHAFTLICHE
KOMPETENZEN .......................................................................................................... 19
2.1
Bereich A: Beobachten und erfassen .................................................................................................... 19
2.2
Bereich B: Untersuchen und bearbeiten ............................................................................................... 19
2.3
Bereich C: Bewerten und anwenden ...................................................................................................... 20
3. KOMMENTIERTE AUFGABENBEISPIELE ............................................................. 20
13. ANHANG: KOMPETENZMODELLE IN DEN NATURWISSENSCHAFTEN .......... 67
14. ANHANG: MANAGEMENTKOMPETENZ DURCH WARENWISSENSCHAFT .... 73
VORWORT DER STEUERGRUPPE
1 Vielfalt und Qualität der Berufsbildung
Die Bildungssysteme in den Mitgliedstaaten der EU weisen vor allem im Bereich der
Berufsbildung eine beachtliche Vielfalt auf. Diese Vielfalt ist auch ein Erfolgsfaktor für eine
immer mehr von innovativen Produkten geprägten Wirtschaft. Die Vielfalt der Bildungswege
fördert unterschiedliche Denk- und Handlungsansätze und schafft ein Potential an
Qualifikationen, das zu originellen Problemlösungen befähigt. Dieses Potential kann in einem
europäischen Bildungs- und Arbeitsmarkt aber nur wirksam werden, wenn die vielfältigen
Qualifikationen transparent gemacht und ihrem Wert entsprechend anerkannt werden. Die
Anerkennung und Verwertbarkeit erworbener Qualifikationen beruht zu einem wesentlichen
Teil auf dem Vertrauen in die Qualität der einzelnen Bildungsanbieter. Das Bekenntnis zu
einer nachhaltigen Sicherung und Weiterentwicklung der Qualität von Bildungsprozessen, die
im Besonderen eine transparente Darstellung von Lernergebnissen einschließt, steht daher
auch im Mittelpunkt der großen bildungspolitischen Themen der Gegenwart, wie der Schaffung
eines nationalen und europaweiten Qualifikationsrahmens (NQR bzw. EQF) sowie eines
europäischen Leistungspunktesystems (ECVET)1.
2 Transparente Darstellung von Lernergebnissen
Die Bildungsstandards der österreichischen Berufsbildung verstehen sich als Beitrag zur
transparenten Darstellung von Lernergebnissen; sie unterstützen die entsprechenden
Initiativen auf der europäischen Ebene, in dem sie eine bessere Vergleichbarkeit und
Bewertung von Bildungsabschlüssen ermöglichen. Bildungsstandards sind zugleich ein
integraler Bestandteil der Qualitätsinitiative QIBB; sie setzen am Kernprozess „Unterricht“ an
und beschreiben zentrale fachliche und fachübergreifende Ziele auf der Grundlage von so
genannten Kompetenzmodellen. Besondere Bedeutung kommt dabei der nachhaltigen
Sicherung von Lernergebnissen zu. Bildungsstandards tragen ferner zur Weiterentwicklung
des Bildungssystems bei; durch Formulierung von gemeinsamen Zielvorstellungen wird die
österreichweite Umsetzung von Ausbildungsprofilen unterstützt; Systemrückmeldungen in
standardisierter Form geben die Möglichkeit, Auskunft über die Erreichung der vorgegebenen
Lernergebnisse zu erhalten und in der Folge steuernd auf das System einzuwirken.
Es gehört zur guten Praxis in der Entwicklung von Bildungsstandards, von einem
überschaubaren Kompetenzbegriff aus zu gehen. Zu diesem Zwecke wird der im Allgemeinen
recht komplexe Kompetenzbegriff über ein sogenanntes Kompetenzmodell auf Grunddimensionen zurückgeführt. Zu den Grunddimensionen zählen die „Inhaltsdimension“ sowie die
„Handlungsdimension“. Die Inhaltdimension weist die für einen Gegenstand oder eine Fachrichtung relevanten Themenbereiche aus. Mit der Handlungsdimension wird die im jeweiligen
Gegenstand oder in der jeweiligen Fachrichtung zu erbringende kognitive Leistung zum
Ausdruck gebracht und z.B. durch die Stufen Wiedergeben, Verstehen, Anwenden, Analysieren
und Entwickeln abgebildet. Ergänzend zur kognitiven Leistungsdimension finden auch
persönliche und soziale Kompetenzen aus dem jeweiligen Berufsfeld Berücksichtigung, d.h. die
verwendeten Kompetenzmodelle umfassen neben fachübergreifenden Wissen und Fertigkeiten
auch personale Kompetenzen. Man gelangt so zu einem Kompetenzverständnis, das dem im
Europäischen Qualifikationsrahmen verwendeten Ansatz grundsätzlich entspricht2.
3 Die Bildungsstandards für die Berufsbildung
1
Nationaler Qualifikationsrahmen NQR, Europäischer Qualifikationsrahmen EQF, Europäisches System
zur Übertragung, Akkumulierung und Anerkennung von Lernleistungen im Bereich der Berufsbildung
ECVET.
2
Indikatoren des EQF: Kenntnisse, Fertigkeiten, persönliche und fachliche Kompetenz (Selbstständigkeit und
Verantwortung, Lernkompetenz, Kommunikationskompetenz und soziale Kompetenz, fachliche und berufliche
Kompetenz)
4
Bei deren Erarbeitung von bundesweit gültigen Standards für die Berufsbildung wurde auf
bereits bestehenden Entwicklungen aufgebaut. So orientierten sich die Bildungsstandards in
Deutsch und Englisch am Europäischen Sprachenreferenzrahmen, die Bildungsstandards für
Angewandte Mathematik lehnen sich an in der Fachdidaktik anerkannte Strukturen (u.a. aus
dem Bereich der Allgemeinbildung) an. Im Bereich der fachübergreifenden Bildung wurde die
Standardentwicklung auch für die Gebiete „Wirtschaft“, „Naturwissenschaften“ und „Informatik“
in Angriff genommen. Die große Herausforderung stellen aber die Standards für die berufliche
Fachbildung dar. Anders als in den bisher angeführten Bereichen, die jeweils einem (z.B.
Angewandte Mathematik) oder einigen Unterrichtsgegenständen (z.B. Naturwissenschaften)
entsprechen, zielen die Standards für die berufliche Fachbildung auf das Berufsfeld eines
Bildungsganges ab. Diese Standards haben daher die Kernbereiche aller fachbezogenen
Unterrichtsgegenstände zu berücksichtigen, die in ihrer Gesamtheit auf die fachlichen
Erfordernisse des Berufsfeldes abgestimmt sind, für das der Lehrplan ausbildet. Hier betreten
wir Neuland, denn es gibt weder auf der nationalen noch auf der internationalen Ebene
Ansätze, die auf die Situation der österreichischen Berufsbildung adaptiert werden könnten.
Auch in der beruflichen Fachbildung gelangen zweidimensionale Kompetenzmodelle zur Anwendung. Die inhaltlichen und kognitiven Anforderungen werden durch so genannte
Deskriptoren zum Ausdruck gebracht, d.h. durch Umschreibungen der Anforderungen in Form
von Zielen oder Themenvorgaben. Zusätzliche Erläuterungen und Klarstellungen vermitteln die
beigefügten prototypischen Aufgaben. Diese haben den Charakter von Unterrichtsbeispielen.
Das Kompetenzmodell, die Deskriptoren und die prototypischen Aufgaben sind die
Instrumente, die für die Darstellung der Standards in der Berufsbildung verwendet werden.
Der Prozess Standardentwicklung ist in Phasen angelegt. Phase 1 betrifft die Erstellung des
Kompetenzmodells und die Formulierung der zu erreichenden Ziele in Form von
Deskriptoren. In den Fachgebieten Deutsch, Angewandte Mathematik, Englisch, Informatik,
Wirtschaft und Naturwissenschaften sind die Bildungsstandards (also die Kompetenzmodelle,
die Deskriptoren und die prototypischen Aufgaben) bereits entwickelt und ausformuliert. Die
Standards für die berufliche Fachbildung werden derzeit erarbeitet und sollen bis zum Ende
des Schuljahres 2006/07 fertig gestellt sein. Wichtig ist, dass die Standards zunächst nur auf
die Abschlussqualifikation abzielen, also auf die 13. Schulstufe hin formuliert sind. Mit der
Konzentration auf diese Schnittstelle sollen optimale Übergänge ins Berufsleben oder zu
weiterführenden Studien unterstützt werden.
In Phase 2 werden die Unterrichtsbeispiele ausgearbeitet. Unterrichtsbeispiele stellen in sich
geschlossene Aufgaben dar, die in den Unterricht eingebaut werden können. Bei Erarbeitung
der Beispiele wird bewusst nicht auf die Testung geachtet. Die Beispiele eignen sich zur
Anregung im Unterricht, zur Orientierung, aber auch zur Selbstevaluation. Hier sollen sie zur
Verbesserung der Unterrichtsqualität beitragen.
Transparenz und Vergleichbarkeit der Lernergebnisse sind wichtige Qualitätsindikatoren. In
Phase 2 sind alle Schulen eingeladen, die Standards möglichst breit zu diskutieren, sie in den
Unterricht einzubeziehen (standardbezogener Unterricht) und die Erfahrungen an die
Arbeitsgruppen rückzumelden.
Für die Steuergruppe: Ursula Fritz, Josef Lackner, Werner Timischl
5
1. Das Kompetenzmodell
Wie gut können
Schülerinnen und Schüler an den berufsbildenden Sekundarstufen
naturwissenschaftliche Phänomene beobachten, untersuchen, bewerten und anwenden? Sind
sie in der Lage, populärwissenschaftliche Berichte zu verstehen? Können sie Belege und
Folgerungen interpretieren und von Meinungen ohne wissenschaftlichen Hintergrund
unterscheiden? Darauf versuchen die Bildungsstandards in den Naturwissenschaften eine
deutlichere Antwort zu geben, als dies bisher im berufsbildenden Schulwesen der Fall war. Die
Formulierung eines Kompetenzmodells soll hier mehr Klarheit schaffen und Übersicht
vermitteln.
In Anlehnung an die Definition von Weinert (2001, S. 27f.) verstehen wir unter Kompetenzen
„die bei Individuen verfügbaren oder durch sie erlernbaren kognitiven Fähigkeiten und
Fertigkeiten, bestimmte Probleme zu lösen, sowie die damit verbundenen motivationalen,
volitionalen und sozialen Bereitschaften und Fähigkeiten, um die Problemlösungen in variablen
Situationen erfolgreich und verantwortungsvoll nutzen zu können“.
Die SchülerInnen sollen: -
Fähigkeiten und Fertigkeiten nutzen
auf Wissen zurückgreifen bzw. beschaffen
Motivation aufbauen
zentrale Zusammenhänge verstehen
lösungsorientierte Handlungsdimensionen entwickeln
Erfahrungen sammeln
1.1 Der Beitrag der Naturwissenschaften (BIO, CH, PH, TÖW) zur
Bildung
Unterrichtsgegenstände können heute nicht mehr nur dadurch gerechtfertigt werden, dass sie
traditionell schon immer Bestandteil des Fächerkanons waren. Jedes Fach hat nachzuweisen,
welchen Beitrag es zur Bildung der jungen Menschen liefert.
Die eingesetzte Arbeitsgruppe aus Lehrenden aller berufsbildenden Schulformen hat sich nach
längerer Diskussion entschlossen, die Naturwissenschaften Physik, Chemie und Biologie
integrativ zu betrachten, d.h. Gemeinsamkeiten in der Struktur zu betonen und interdisziplinäre
Bezüge mitzudenken. Dies entspricht dem Trend vieler internationaler und europäischen
Projekte (z.B. dem OECD – PISA – Framework Naturwissenschaften – siehe Anhang). Viele
wichtige Forschungsgebiete sind heute prinzipiell disziplinübergreifend angelegt – von der
europäischen Raumfahrt bis zu Arbeiten mit nanotechnischen Entwicklungen.
Dabei wurden zwei Schwierigkeiten bewusst in Kauf genommen: Die recht unterschiedlichen
Lehrplanstrukturen der naturwissenschaftlichen Fächer im berufsbildenden höheren
Schulwesen führen dazu, dass gemeinsame Lehrinhalte für alle Schulformen nicht in allen
Bereichen gefunden werden konnten; außerdem begünstigt die disziplinorientierte LehrerAusbildung an den Universitäten die gewünschte Vernetzung der Fächer derzeit nicht.
Unsere Gesellschaft wird durch Naturwissenschaft und Technik in allen Bereichen geprägt.
Durch ein Wechselspiel zwischen naturwissenschaftlichen Erkenntnissen und technischen
Anwendungen werden Fortschritte auf vielen Gebieten bewirkt, so z.B. in der Medizin, der Biound Gentechnologie, der Umwelt- und Energietechnik, der Nanotechnologie bzw. der
Informationstechnologie.
Die Entwicklung der Naturwissenschaften und der Technologie birgt jedoch auch Risiken.
Diese müssen erkannt und bewertet werden. Dazu ist Wissen in den naturwissenschaftlichen
Fächern notwendig.
6
Naturwissenschaftliche Bildung ist ein wesentlicher Bestandteil der Allgemeinbildung. Sie
ermöglicht eine aktive Teilnahme an gesellschaftlicher Kommunikation und Meinungsbildung
über technische Entwicklung und naturwissenschaftliche Forschung.
Ziele der naturwissenschaftlichen Grundbildung sind:
 Phänomene erfahrbar zu machen,
 die Sprache und die Entwicklung der Naturwissenschaften zu verstehen,
 die Erkenntnisse der Naturwissenschaften zu kommunizieren,
 sich mit den speziellen naturwissenschaftlichen Methoden der Erkenntnisgewinnung und
ihren Grenzen auseinanderzusetzen und
 die erworbenen naturwissenschaftlichen Kompetenzen im Leben vorteilhaft für sich und
andere zu verwenden.
Dazu gehört das naturwissenschaftliche Arbeiten, das eine Betrachtung der Welt in
analytischer und rationaler Weise ermöglicht. Naturwissenschaftliche Grundbildung soll weiters
eine Orientierung für naturwissenschaftlich-technische Berufsfelder geben und Grundlagen für
anschlussfähiges, berufsbezogenes Lernen schaffen.
Der Beitrag des Faches Biologie liegt in der Auseinandersetzung mit dem Lebendigen.
„Lebendige Natur“ bildet sich in verschiedenen Systemen ab, so z. B. in der Zelle, im
Organismus, im Ökosystem und der Biosphäre sowie in deren Wechselwirkungen und in ihrer
Geschichte.
Biologische Systeme zu verstehen erfordert zwischen den verschiedenen Systemen gedanklich
zu wechseln und unterschiedliche Perspektiven einzunehmen.
Im Biologieunterricht kann multiperspektivisches und systemisches Denken entwickelt werden.
In der angewandten Biologie ist auch das Erkennen des Lebensmittel- und Warencharakters
biologischer Produkte für das umweltbewusste Denken im Alltag wichtig. Dies liefert die
Grundlage für ein gesundheitsbewusstes und umweltverträgliches Handeln in individueller als
auch in gesellschaftlicher Verantwortung. Für ein aktives Teilhaben fördert der
Biologieunterricht die Kompetenzen Kommunizieren und Bewerten.
Die Chemie liefert Erkenntnisse über den Aufbau und die Herstellung von Stoffen sowie für
den sachgerechten Umgang mit ihnen. Sie untersucht und beschreibt die stoffliche Welt. Dabei
berücksichtigt sie im Besonderen die chemische Reaktion als Einheit aus Stoff- und
Energieumwandlung durch Teilchen- und Strukturveränderungen und Umbau chemischer
Bindungen.
Durch den Chemieunterricht sollen die Schülerinnen und Schüler Phänomene der Lebenswelt
auf der Grundlage ihrer Kenntnisse über Stoffe und chemische Reaktionen erklären, bewerten,
Entscheidungen treffen, Urteile fällen und dabei kommunizieren können.
Sie erkennen die Bedeutung der Wissenschaft Chemie, der chemischen Industrie und
chemierelevanter Berufe für Gesellschaft, Wirtschaft und Umwelt. Sie sollen für eine
nachhaltige Nutzung von Ressourcen sensibilisiert werden unter Berücksichtigung eines
verantwortungsbewussten Umgangs mit Chemikalien und Gerätschaften aus Haushalt, Labor
und Umwelt sowie des sicherheitsbewussten Experimentierens.
Auf Grundlage ihrer chemischen Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten nutzen die
SchülerInnen insbesondere das Experiment als Methode zum Erkenntnisgewinn. Darüber
hinaus ziehen sie Kompetenzen aus anderen Fächern heran und erfahren die Grenzen
naturwissenschaftlicher Erkenntnis. Die SchülerInnen verknüpfen experimentelle Ergebnisse
mit Modellvorstellungen und erlangen im Teilchenbereich ein tieferes Verständnis der
chemischen Reaktionen und der Stoffeigenschaften.
Die Physik stellt eine wichtige Grundlage für das Verstehen natürlicher Phänomene und die
Erklärung und Beurteilung von Entwicklungen und technischen Systemen dar. Der
Physikunterricht fördert durch Inhalte und Methoden die für das Fach typischen
7
Herangehensweisen an Aufgaben und Probleme sowie die Entwicklung einer spezifischen
Weltsicht. Physik ermöglicht Weltbegegnung durch Modellierung von Phänomenen und die
Vorhersage der Ergebnisse von Wirkungszusammenhängen. Dabei spielen die strukturierte
und formalisierte Beschreibung von Phänomenen als auch die Erarbeitung ihrer wesentlichen
physikalischen Eigenschaften eine Rolle.
Im
Physikunterricht
soll
eine
Grundlage
für
die
Auseinandersetzung
mit
naturwissenschaftlichen Themen und ihren gesellschaftlichen Zusammenhängen gelegt, ein
Beitrag zu anderen Fächern geleistet und ein anschlussfähiges Orientierungswissen gegeben
werden.
Der Fachbereich Warenlehre ist ein Unikat der kaufmännischen berufsbildenden mittleren und
höheren Schulen auf Basis naturwissenschaftlicher Grundbildung, die wissenschaftlich mit
Inhalten der Human-, Politik-, Sozial- und Wirtschaftswissenschaften verbunden wird.
Die interdisziplinäre Betrachtung von Waren fördert das für die Entscheidungskompetenz in
Wirtschaft orientierten Berufen und Studien nötige Einschätzungsvermögen von
Gesamtsituationen. Dabei ist vor allem der Zusammenhang der Naturwissenschaften mit
Management und Technik von Bedeutung.
Waren sind sowohl im Kontext mit ihrer Herkunft aus der Natur und ihrer Auswirkung auf sie,
als auch hinsichtlich ihres Natur-, Tausch-, Markt- und Nutzwertes sowie ihrer
gesellschaftlichen Bedeutung bezüglich Ethik und Image zu sehen.
Die Betrachtung von Waren im ökologischen Produktlebenszyklus fördert durch ihren
interdisziplinären Ansatz den Erwerb ganzheitlichen Denkens und eröffnet Perspektiven zu
Analogieschlüssen zwischen Natur und Wirtschaft durch Umsetzen von Systemtheorie und
Biokybernetik. Diese Sicht macht Abläufe in Natur und Wirtschaft als Kreisprozesse bewusst.
Die unterrichtliche Behandlung von Waren als Produkte angewandter Naturwissenschaften und
Objekte sozialen und wirtschaftlichen Interesses liefert wertvolle Beiträge zur
Persönlichkeitsbildung.
Warenlehreunterricht baut nicht nur auf angewandter Naturwissenschaft auf, sondern führt
auch auf sie zurück, da der mathetische Bezug von Waren das Verständnis
naturwissenschaftlicher Gesetze anhand exemplarischer Beispiele wesentlich erleichtert.
Die ganzheitliche Behandlung von Waren spiegelt gesellschaftliche Werthaltungen wie Ethik
oder z.B. über Ökodesign oder Ressourcenlehre Nachhaltigkeit wieder.
Die wissenschaftliche Betrachtung schließt den Kontext mit gesellschaftlichen und
ökologischen Entwicklungen der Gesellschaft ein, die sich z.B. an Marken für Produkte zeigt.
Für die Preisbildung ist ein Mix aus Struktur-, Erfahrungs- und Vertrauenseigenschaften von
Waren maßgeblich.
1.2 Das dreidimensionale Kompetenzmodell (NAWI)
Das Kompetenzmodell umfasst eine Handlungsdimension, eine Inhaltsdimension und
beschreibt zwei unterschiedliche Niveaustufen auf diesen beiden Dimensionen.
Bei den beiden fachlichen Teildimensionen sind folgende Dimensionen zu unterscheiden:
8
Anforderungsniveau
Niveau 2
Niveau 1
inhaltliche
Dimension
Beobachten (A)
& Erfassen
Untersuchen (B)
& Bearbeiten
Bewerten (C)
& Anwenden
Handlungskompetenz

Allgemeine naturwissenschaftliche Kompetenzen (naturwissenschaftliche
Handlungskompetenz)
Hierbei handelt es sich um ein dreistufiges Modell, das sich an der Vorgehensweise
beim naturwissenschaftlichen Arbeiten orientiert. Durch die Unterteilung in
Kompetenzklassen werden charakteristische Handlungsbereiche spezifiziert, die eine
logische Abfolge erkennen lassen.

Inhaltsbezogene Dimension (aufgegliedert nach Biologie, Chemie und
Physik)
Aus der Heterogenität der drei naturwissenschaftlichen Disziplinen ergab sich die
Notwendigkeit die Inhaltsebene in 3 Teilbereiche (nach den Fächern Biologie, Chemie
und Physik) zu gliedern. Die angeführten Kompetenzklassen entsprechen den im
Lehrplan enthaltenen Inhaltsbereichen.
Die dritte Dimension beschreibt die unterschiedlichen Anspruchsniveaus:

Anforderungsniveau
Durch die beiden Kompetenzstufen sollen kognitive Leistungen mit unterschiedlichem
Anspruchsniveau spezifiziert werden. Das Erreichen einer Kompetenzstufe sagt etwas
über die Fähigkeit aus, mit einfacheren oder komplexeren Sachverhalten umgehen zu
können. Bei der fächerübergreifenden Behandlung von drei naturwissenschaftlichen
Disziplinen geht es dabei auch um die Zuordnung von Fragestellungen zu einzelnen
Fachgebieten interdisziplinäre Lösungsansätze.
1.2.1 Dimension Handlungskompetenz
Ausgangspunkt zur Bestimmung der Kompetenzbereiche ist die in 1.1 beschriebene
naturwissenschaftliche Arbeitsweise. Daraus ergeben sich die drei im Folgenden angeführten
9
Allgemeinen naturwissenschaftlichen Kompetenzen:
A.
B.
C.
Beobachten und Erfassen
Untersuchen und Bearbeiten
Bewerten und Anwenden
Sie können wie folgt beschrieben werden:
A
Beobachten & Umfasst die Kompetenz, Vorgänge und Erscheinungsformen der
Natur zu beobachten, gegebenenfalls durch Formeln und
Erfassen:
Symbole zu beschreiben und sich in der entsprechenden
Fachsprache auszudrücken. Dazu gehören das Einordnen,
Darstellen und Erläutern dieser Phänomene mit Hilfe von
Basiskonzepten, Fakten und Prinzipien.
B
Untersuchen & Umfasst die Kompetenz, Vorgänge und Erscheinungsformen in
Natur und Umwelt mit fachspezifischen Methoden zu
Bearbeiten:
untersuchen, zu analysieren und auf ihre Glaubwürdigkeit zu
prüfen.
Dazu
gehören
das
Stellen
geeigneter
Untersuchungsfragen, die Informationsbeschaffung und die
Modell- und Hypothesenbildung. Daraus ergibt sich die
begründete Auswahl von Bearbeitungsmethoden (z. B.
Fallstudien, Experimente, Messungen und Berechnungen).
C
Bewerten
Anwenden:
& Umfasst die Kompetenz Daten, Fakten und Ergebnisse bezüglich
ihrer Aussage und Konsequenzen zu bewerten, zu
dokumentieren, zu präsentieren und anzuwenden. Dazu gehören
die begründete Auswahl von Bewertungskriterien und das
Erkennen der Gültigkeitsgrenzen und Anwendungsbereiche
naturwissenschaftlicher Aussagen und Prognosen. Entsprechend
der zu Grunde liegenden Kompetenzdefinition von Weinert geht
es
auch
um
den
Aufbau
von
Motivation
und
Handlungsbereitschaft,
woraus
sich
eine
förderliche
Anwendbarkeit
im
persönlichen
und
gesellschaftlichen
Handlungsbereich ergibt.
Die angeführten Kompetenzbereiche gehen von allgemeinen, fächerübergreifenden
naturwissenschaftlichen Denkweisen aus, sind jedoch für jedes einzelne Unterrichtsfach in
typischer Weise umzusetzen. Die angeführten Kompetenzbereiche beschreiben Handlungen,
die für die Bearbeitung und Nutzung der inhaltlichen Teilbereiche aus Biologie, Chemie und
Physik erforderlich sind.
1.2.2 Inhaltsdimension
Die im jeweiligen Fach angegebenen Dimensionsklassen spiegeln die wesentlichen
Inhaltsbereiche der Lehrpläne der verschiedenen berufsbildenden Schultypen wider. Da
darüber hinaus das Erkennen von Zusammenhängen über die Grenzen des einzelnen
Unterrichtsfaches hinweg für die Entwicklung von naturwissenschaftlichen Kompetenzen
notwendig ist, wurden für jedes Unterrichtsfach dieselben vier Dimensionsklassen festgelegt.
Dabei handelt es sich um grundlegende Basiskonzepte, durch die Phänomene
naturwissenschaftlich beschrieben und geordnet werden können. Die Strukturierung und
10
Systematisierung der Inhalte wird damit erleichtert und der Erwerb eines grundlegenden,
vernetzten Wissens ermöglicht.
Allgemeine inhaltliche Dimension:
1
Stoffe, Teilchen und Strukturen
2
Wechselwirkungen
3
Entwicklungen und Prozesse
4
Systeme
Zusätzlich war es notwendig für Biologie, Chemie und Physik unterschiedliche inhaltliche
Dimensionen zu formulieren und innerhalb dieser „Teildimensionen“ eine inhaltliche thematische Auswahlmöglichkeit zu schaffen, um den unterschiedlichen Ansprüchen der
einzelnen Berufsbildenden Schultypen gerecht zu werden. Wesentlich erscheint es, durch die
dargelegte Rahmenstruktur eine Zuordnung und Vernetzung der einzelnen Fachinhalte zu
ermöglichen, auch wenn der inhaltliche Abdeckungsgrad je Schultype unterschiedlich sein wird.
Inhaltliche Dimension Biologie:
1.1-bio Vom Molekül zur Zelle zum Organismus
1.2-bio Arbeitsweise der Biologie
2.1-bio Stoffwechsel & Steuer- und Regelmechanismen
2.2-bio Humanökologie
3.1-bio Vererbung und Evolution
3.2-bio Bio- und Lebensmitteltechnologie
4.1-bio Zelle als System
4.2-bio Ökologie
Inhaltliche Dimension Chemie:
1.1-ch Aufbau der Materie
1.2-ch Arbeitsweise der Chemie
2.1-ch Chemische Bindungen
2.2-ch Chemische Reaktionen
3.1-ch Chemische Technologie
3.2-ch Chemie und Gesellschaft
4.1-ch Periodensystem der Elemente
4.2-ch Chemische Grundlagen der Ökologie
11
Inhaltliche Dimension Physik:
1.1-ph Eigenschaften der Materie
1.2-ph Arbeitsweise der Physik
2.1-ph Wechselwirkungsarten
2.2-ph Wellen und Materie
3.1-ph Physikalische Weltbilder
3.2-ph Physik und Gesellschaft
4.1-ph Erhaltungsgrößen in Systemen
4.2-ph Raum und Zeit
Inhaltliche Dimension Technologie und Warenlehre:
1.1-twl anorganische Waren
1.2-twl organische Waren
2.1-twl Ware und Ökologie
2.2-twl Ware und Technologie
3.1-twl Technologische Prozesse
3.2-twl Lebenszyklus von Waren
4.1-twl Ökologisches Wirtschaften
4.2-twl Ware, Technologie und Gesellschaft
1.2.2.1 Inhaltsdimension Biologie
Zu den inhaltlichen Dimensionen wurden „Teildimensionen“ formuliert (1.1-bio, etc.). Um eine
inhaltlich - thematische Auswahlmöglichkeit zu schaffen, wurden dazu Beispiele angegeben.
1 Stoffe, Teilchen
und Strukturen
Biomoleküle, RNA, DNA; Viren, Zelle (Prokarionten,
Eukarionten) , Organellen, Gewebe und Organe; Bau
und Funktion von Organsystemen; Pilze, Algen
1.2-bio Arbeitsweisen der Biologie
Bildgebende Verfahren, Zellkulturen, systematische
Einteilung
2 Wechselwirkungen
2.1-bio Stoffwechsel & Steuer- und
Regelmechanismen
Baustoffwechsel, Nährstoffe; Energiestoffwechsel,
Fotosynthese, Zellatmung, Gärung; Hormonsystem,
Nerven- und Sinnessystem, Muskulatur,
Immunsystem, Proteinsynthese.
2.2-bio Humanökologie
12
Lernbiologie, Sexualhygiene, Psychohygiene,
Ergonomie, Ernährung, Drogen
3 Entwicklungen
und Prozesse
3.1-bio Vererbung und Evolution
klassische Genetik, Tier- und Pflanzenzucht;
Molekulargenetik, Mutation, Meiose, Befruchtung,
Erbkrankheiten; Evolutionstheorie
3.2-bio Biotechnologie
Gentechnik, Stammzellen, Klonen
4 Systeme
4.1-bio Zelle als System
Diffusion, Osmose, Organellen; Mitose
4.2-bio Ökologie
abiotische und biotische Faktoren, Ökosysteme,
Stoffkreisläufe, Nachhaltigkeit, Umweltschutz
1.2.2.2 Inhaltsdimension Chemie
Zu den inhaltlichen Dimensionen wurden „Teildimensionen“ formuliert (1.1-ch, etc.). Um eine
1
Stoffe, Teilchen
und Strukturen
1.1-ch Aufbau der Materie
Atome, Atommodelle; Moleküle, Organische
Moleküle, Makromoleküle;
Reinstoff/Gemenge, Elemente/Verbindung,
Aggregatzustände, Kristalle
1.2-ch Arbeitsweisen der Chemie
chemisch-physikalische Größen, Formelschreibweise
und Nomenklatur, physikalische Trennverfahren,
Analyse – Synthese; Sicherheit im Umgang mit
gefährlichen Stoffen
2
Wechselwirkungen
2.1-ch Chemische Bindungen
Atombindung, Ionenbindung, Metallbindungen,
Wasserstoffbrückenbindungen, Van der Waals Kräfte
Reaktionsgleichungen und Stöchiometrie,
Chemisches Gleichgewicht, Endotherme / exotherme
Reaktionen, Katalyse;
Protolysereaktionen, Redoxreaktionen,
Spannungsreihe, galvanische Elemente;
Fotosynthese, Atmung, Gärung
3
Entwicklungen
und Prozesse
3.1-ch Chemische Technologie
anorganische und organische Grund- und
Alltagsstoffe: Düngemittel, Erzeugnisse der
Petrochemie, Kunststoffe, Farbstoffe,
Metallgewinnung, Katalysatoren, Waschmittel;
3.2-ch Chemie und Gesellschaft
13
Geschichte der Chemie, Entwicklung der
Atommodelle, vom Phänomen zum Modell
4
Systeme
4.1-ch Periodensystem der Elemente
Ordnungszahl, Massenzahl, Nuklide, Isotope
4.2-ch Chemische Grundlagen der Ökologie
Luft, Wasser, Boden, Stoffkreisläufe;
Umweltprobleme: Ozonproblematik, Treibhauseffekt
1.2.2.3 Inhaltsdimension Physik
Zu den inhaltlichen Kompetenzen wurden „Teilkompetenzen“ formuliert (1.1-ph, etc.). Um eine
1 Stoffe, Teilchen
und Strukturen
1.1-ph Eigenschaften der Materie
Aggregatzustände, Temperatur, Wärme
Elektrische Leitfähigkeit, Stromkreise
1.2-ph Arbeitsweise der Physik
Internationales Einheitensystem: Grundgrößen,
abgeleitete Größen, Vorsilben; Größenordnungen;
vom Experiment zur Theorie
2 Wechselwirkungen
2.1-ph Wechselwirkungsarten
Kräfte und ihre Wirkungen: Newtonsche Axiome,
Reibung, Federkraft, statischer und dynamischer
Auftrieb, elektrostatische Kraft, Magnetismus;
Vereinheitlichung der Kräfte, Standardmodell
Ionisierende Strahlung (Radioaktive Strahlung)
Elektromagnetische Wellen (elektromagnetisches
Spektrum)
Mechanische Wellen: Schall
Interaktionen Materie und Wellen: Reflexion, Emission,
Absorption, Beugung, Brechung
Interaktionen Wellen mit Wellen: Interferenz
3 Entwicklungen
und Prozesse
3.1-ph Physikalische Weltbilder
Atommodelle; geozentrisches und heliozentrisches
Weltbild, Urknalltheorie;
Von der klassischen zur modernen Physik
3.2-ph Physik und Gesellschaft
Energiebereitstellung, Wirkungsgrade;
Verarbeitung, Übertragung und Speicherung von
Informationen
4 Systeme
Energieformen, Energieerhaltung, Energieumwandlung;
weitere Erhaltungsgrößen
4.2-ph Raum und Zeit
14
Bezugssysteme: Translation, Rotation;
Relativitätstheorie; Feldbegriff
1.2.2.4
Inhaltsdimension Technologie und Warenlehre
Zu den inhaltlichen Dimensionen wurden „Teildimensionen“ formuliert (1.1-twl, etc.). Um eine
thematische Auswahlmöglichkeit zu schaffen, wurden dazu Beispiele angegeben.
1 Stoffe, Teilchen
und Strukturen
1.1-twl anorganische Waren
Metalle, Schmuck- und Edelsteine, Glas- und
Tonwaren, Baustoffe.
1.2-twl organische Waren
Lebens- und Genussmittel, Textilien, Kunststoffe.
2 Wechselwirkungen
Erneuerbare Energieträger, Landwirtschaft, Wasser.
Nahrungsmittelindustrie, Abfallwirtschaft,
Energiewirtschaft.
3 Entwicklungen
und Prozesse
Aktuelle Forschungsbereiche, z.B.
Informationstechnologie, Biotechnologie,
Solartechnologie, Brennstoffzelle, Nanotechnologie,
Lebensmitteltechnologie.
Rohstoff, Produktion, Transport, Handel, Nutzung,
Entsorgung.
4 Systeme
Kreislaufwirtschaft, Nachhaltigkeit, Globalisierung
Energiebilanzen, Ökobilanzen, Ökomanagement.
Werte von Waren (z.B. Ästhetik, Prestige),
Warenethik (z.B. Fair Trade, artgerechte Tierhaltung),
Mobilität, Automatisierung, Bevölkerungsentwicklung.
1.2.3 Dimension Anforderungsniveau:
Das Anforderungsniveau beschreibt Anforderungsstufen mit mehr oder weniger komplexen
Denkprozessen.
Im Gegensatz zu den bei Prüfungen und Tests überprüften und im laufenden Lernprozess
erworbenen kurzfristigen Kompetenzen beschreiben Standards langfristige Kompetenzen
die bis zum Ende der Ausbildung erworben werden sollen.
15
Es besteht Einigkeit darüber, dass langfristige Kompetenzen, wie sie mit Standards
angesprochen werden, ein wesentlich niedriges Anforderungsniveau aufweisen als kurzfristig
erworbene Kompetenzen im Rahmen einer Prüfung oder eines Tests. In diesem Modell werden
zwei Anforderungsniveaus definiert:
Niveau 1:
Naturwissenschaftliche
Sachverhalte,
Methoden und
Anwendungen
reproduzieren:
Niveau 2:
Naturwissenschaftliche
Sachverhalte
und Methoden,
auch interdisziplinär zu
transferieren
und auf neue
Sachverhalte
anwenden:
Das Anforderungsniveau 1 umfasst die Fähigkeiten und Methoden,
- einfache naturwissenschaftliche Sachverhalte zu reproduzieren,
- einfache Experimente und Arbeitsweisen nachzuvollziehen bzw. zu
beschreiben,
- Auswirkungen von naturwissenschaftlichen Erkenntnissen zu
benennen,
- einfache Kontexte aus naturwissenschaftlicher Sicht zu erläutern.
- Informationsbeschaffung zu naturwissenschaftlichen
Sachverhalten
Das Anforderungsniveau 2 umfasst die Fähigkeiten und Methoden,
- umfangreiche und über die Fächergrenzen zusammenhängende
naturwissenschaftliche Sachverhalte zu analysieren,
- naturwissenschaftliche Sachverhalte zu kombinieren und
Analogieschlüsse zu ziehen,
- naturwissenschaftliche Sachverhalte zu reflektieren und zu
bewerten,
- Phänomene in einen naturwissenschaftlichen Kontext
einzuordnen,
- auf Basiskonzepte zurückzugreifen, Wissen selbstständig zu
erwerben und auf naturwissenschaftliche Sachverhalte im Kontext
anzuwenden,
- interdisziplinäre Experimente zu planen, durchzuführen, sowie
gewonnene Beobachtungen und Daten auszuwerten.
Vom Anforderungsniveau zu unterscheiden ist der Begriff der persönlich Fassbarkeit, der eher
individuumsbezogen gesehen werden muss, also von der Vorbildung der einzelnen Schülerin /
des einzelnen Schülers beeinflusst wird.
1.3 Die Vernetzung der 3 Dimensionen
Naturwissenschaftliche Grundbildung zeigt sich erst dann, wenn allgemeine naturwissenschaftliche Kompetenzen und Inhaltsdimensionen vernetzt miteinander auftreten, das heißt, wenn
Schülerinnen und Schüler in wechselnden Situationen allgemeine Handlungskompetenzen
aktivieren und dabei auf Inhalte zurückgreifen können. Gesellschaftliche Bildung wird durch
Vernetzung natur-, sozial- und wirtschaftswissenschaftlicher Inhaltsdimensionen offenbar. So
können Schülerinnen und Schüler in verschiedenen Situationen auf Inhalte zurückgreifen um
Handlungskompetenz zu zeigen.
Je nach gestellter Aufgabe geschieht dies auf zwei unterschiedlichen Anforderungsniveaus.
16
Die Vernetzung der Handlungskompetenz und der inhaltlichen Dimension wird in der folgenden
Grafik dargestellt. Die Realisierung einer solchen Verknüpfung in Form von Aufgaben kann in
verschiedenen Anforderungsniveaus erfolgen.
Anforderungsniveau
Niveau 2
Niveau 1
inhaltliche
Dimension
Beobachten (A)
& Erfassen
Untersuchen (B)
& Bearbeiten
Bewerten (C)
& Anwenden
Handlungskompetenz
Die Verknüpfung der Dimensionen wird in der Form von „Deskriptoren“, also verbalisierte
Kompetenzanforderungen, dargestellt.
Ein Deskriptorcode für naturwissenschaftliche Standards hätte folgendes Aussehen:
NAWI-1.22-A.1-ch (Inhalt 1.2, Anforderung 2, Handlung A.1, Chemie)
17
In den Feldern einer Matrix werden beispielhaft solche Verknüpfungen dargestellt:
Inhaltliche naturwissenschaftliche Dimension
Stoffe,
Teilchen und
Strukturen
Wechselwirkungen
Entwicklungen
& Prozesse
Systeme
2
3
4
1
Naturwissenschaftliche Handlungskompetenz
Beobachten
& Erfassen
A
Deskriptor
(1.1-A-bio)
Niveau 1
Analysieren
& Bearbeiten
B
Deskriptor
(4.2-A-ch)
Niveau 1
Deskriptor
(2.1-B-ph)
Niveau 2
Bewerten &
Anwenden
Deskriptor
(3.2-C-ch)
Niveau 2
C
Beispiele für vernetzte Kompetenzen:
(1) Stoffe Teilchen und Strukturen: Zelle (1.1-A-bio):
Die Schülerinnen / die Schüler erfassen anhand einer Abbildung die Bestandteile einer
Zelle. Sie ordnen den Zellorganellen ihre jeweiligen Funktionen zu.
(2) Wechselwirkungen: Steuer- und Regelmechanismen: Auge (2.1-B-bio):
Die Schülerinnen / die Schüler analysieren den Aufbau des Auges sowie die Korrektur der
Altersweitsichtigkeit mittels vorgesetzter Linse (Brille). Daraus leiten Sie die Erklärung für
die Altersweitsichtigkeit ab und formulieren die Begründung in allgemein verständlichen
Worten.
(3) Entwicklungen und Prozesse: Biotechnologie (3.2-C-bio):
Die Schülerinnen / die Schüler beantworten die Frage: „Welche sachlichen Gründe
sprechen Ihrer Meinung nach eher für einen Einsatz der Gentechnik in der Landwirtschaft
und welche eher dagegen? Gehen Sie dabei auf ökologische und ökonomische Fragen
ein!“ nach dem intensiven Studium einer thematisch passenden Internetseite.
(4) System: Ökologie, Ökosystem (4.2-A-bio):
Die Schülerinnen / die Schüler ermitteln aus einem Text die Umweltfaktoren, die Einfluss
auf das Leben der Sardelle haben und ordnen diese den abiotischen sowie biotischen
Faktoren zu.
18
Zwecks besserer Lesbarkeit werden in den folgenden Kapiteln zunächst Standards für die
naturwissenschaftlichen Handlungskompetenzen formuliert. Die Standards für die inhaltsbezogene Dimension sind schon ausführlich im Kapitel 1.2.2 beschrieben worden. Die
Vernetzung sowie die Zuordnung zu den Anforderungsniveaus erfolgen dann bei den
prototypischen Aufgaben, die erst eine leistungsmäßige Erfassung und Messung der
Erreichbarkeit der Standards ermöglichen.
2 Deskriptoren für allgemeine naturwissenschaftliche
Kompetenzen
Im Gegensatz zum Lehrplan, der in Form einer Inputsteuerung vorgibt, was Schülerinnen und
Schüler lernen sollen, beschreiben die Deskriptoren des Standardmodells, was Schülerinnen
und Schüler zu bestimmten Zeitpunkten ihres Bildungsweges können sollen. Daher werden
hier aus der Perspektive der Schülerin /des Schülers („Ich kann...“) Deskriptoren für die
Handlungs- oder Methodenkompetenz angeführt:
2.1 Bereich A: Beobachten und erfassen
A.1
Ich kann Vorgänge und Erscheinungsformen der Natur beobachten und naturwissenschaftliche Zusammenhänge erfassen.
A.2
Ich kann Vorgänge und Erscheinungsformen in Natur und Umwelt systematisch
Basiskonzepten oder Prinzipien zuordnen und in der entsprechenden Fachsprache
beschreiben.
A.3
Ich kann Vorgänge und Erscheinungsformen der Natur mit Hilfe von Formeln, Größen
und Einheiten beschreiben.
A.4
Ich kann Vorgänge und Erscheinungsformen der Natur mit Hilfe von einfachen
Gesetzmäßigkeiten beschreiben, darstellen und erläutern.
A.5
Ich kann die Bedeutung naturwissenschaftlicher Vorgänge für Wirtschaft, Technik und
Umwelt erfassen und verstehen.
A.6
Ich kann anhand ausgewählter Beispiele technologische Prozesse und den
Lebenszyklus von Waren erklären.
A.7
Ich kann ökologische, technologische, wirtschaftliche und gesellschaftliche Aspekte von
Waren erfassen und in der entsprechenden Fachsprache beschreiben.
2.2 Bereich B: Untersuchen und bearbeiten
B.1
Ich kann aus unterschiedlichen Medien fachspezifische Informationen beschaffen.
B.2
Ich kann naturwissenschaftliche Fragestellungen analysieren und Untersuchungsfragen
stellen.
B.3
Ich kann mögliche Untersuchungsmethoden nennen, Lösungsansätze formulieren und
mögliche Untersuchungsergebnisse vorab abschätzen.
B.4
Ich kann einfache naturwissenschaftliche Untersuchungen planen, typische
naturwissenschaftliche Arbeitsmethoden anwenden und entsprechende Ergebnisse
erhalten.
19
B.5
Ich kann gewonnene Ergebnisse interpretieren und dokumentieren.
B.6
Ich kann durch Untersuchen von Warenproben mit Hilfe einfacher Methoden deren
Eigenschaften und Qualitäten ermitteln.
B.7
Ich kann das Marktangebot von Waren aus Sicht des Handels und als Konsument/in
zielgerichtet untersuchen.
2.3 Bereich C: Bewerten und anwenden
C.1
Ich kann gewonnene Ergebnisse der Naturwissenschaften mit gültigen
wissenschaftlichen sowie aktuellen kulturell-gesellschaftlichen Kriterien bewerten.
C.2
Ich kann die Verlässlichkeit einer Aussage hinterfragen und Gültigkeitsgrenzen von
naturwissenschaftlichen Aussagen und Prognosen erkennen.
C.3
Ich kann die Konsequenzen von naturwissenschaftlichen Aussagen abschätzen und
Schlussfolgerungen daraus ziehen.
C.4
Ich kann die förderliche Anwendung von naturwissenschaftlichen Erkenntnissen und
Prognosen für mich sowie für die Gesellschaft (Wirtschaft, Umwelt und Technik)
erkennen und diese beschreiben.
C.5
Ich kann naturwissenschaftliche Inhalte präsentieren sowie persönliche Standpunkte
darlegen und begründen.
C.6
Ich kann die Wirkung technologischer Prozesse abschätzen und mein persönliches
Handeln danach ausrichten.
C.7
Ich kann den Lebenszyklus, die Qualität und die Werte von Waren analysieren, diese
Resultate als Entscheidungsgrundlage verwenden und begründen.
3 Kommentierte Aufgabenbeispiele
Auch im Bereich der prototypischen Aufgabenbeispiele erscheint es sinnvoll eine Aufgliederung
nach den vier Fachbereichen in

kommentierte Aufgabenbeispiele Biologie,

kommentierte Aufgabenbeispiele Chemie und

kommentierte Aufgabenbeispiele Physik

kommentierte Aufgabenbeispiele Technologie und Warenlehre
durchzuführen.
Im Folgenden finden Sie exemplarische Beispiele aus allen naturwissenschaftlichen
Fachbereichen.
20
Beispiel Biologie: Mauna Loa Ökologie (auszugsweise)
Material 1:
Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre, Mess-Station Mauna Loa Observatorium,
Hawaii:
Material 2:
Die Mess-Station Mauna Loa Observatorium auf Hawaii liegt auf einem Vulkanberg und gilt als
idealer Messort, denn die Insel befindet sich in großer Entfernung zu den Kontinenten, auf
denen in ganz unterschiedlicher Weise große Ausstöße von Kohlenstoffdioxid erfolgen. Solche
große CO2-Quellen stellen beispielsweise die Kohlekraftwerke und der Verkehr in den
Industrienationen dar. Auch durch Brandrodungen in tropischen Wäldern wird viel CO 2
freigesetzt. Bedeutsam ist auch die Größe der Kontinente. So ist die Landmasse der
Nordhalbkugel größer als die der Südhalbkugel.
Auf der Nordhalbkugel wird auch deshalb mehr CO2 freigesetzt als auf der Südhalbkugel, weil
dort mehr Menschen leben.
Die Messwerte von Mauna Loa zeigen zuverlässig Änderungen der Konzentration von
Kohlenstoffdioxid in der unteren Atmosphäre. Sie spiegeln in erster Linie die atmosphärischen
Veränderungen der Nordhalbkugel wider, in zweiter die der gesamten Erdatmosphäre. Die
Durchmischung mit der Atmosphäre der Südhalbkugel über den Äquator erfolgt
verhältnismäßig langsam.
Aufgabenstellung:
1. 1959 begannen Forscher auf Hawaii die CO2Konzentrationen der Erdatmosphäre zu messen
(siehe Material 1). Diskutieren Sie in der Kleingruppe
die jährlichen Schwankungen der CO2-Konzentration
in der Atmosphäre mit Ihren Kenntnissen zu
Fotosynthese und Atmung sowie der hohen
Besiedlungsdichte in der Nordhalbkugel und erklären
21
Sie diese in Stichworten:
2. Außer den zu verzeichnenden Schwankungen innerhalb eines Jahres ist auch ein Anstieg
der CO2-Konzentration von Jahr zu Jahr zu messen. Nennen Sie Gründe für den
kontinuierlichen Anstieg.
Zuordnung Kompetenzmodell
Fragen
Handlungskompetenz
Inhaltsdimension
Anforderungsniveau
Frage 1: Schwankungen der CO2Konzentration
A.5
C.3
2.1-bio
4.2-bio
2
Frage 2: Anstieg der CO2-Konzentration
von Jahr zu Jahr
A.5
C.3
2.1-bio
4.2-bio
2
22
Beispiel Chemie: COCA-COLA (auszugsweise)
Material 1:
Coca-Cola ist der als Warenzeichen eingetragene Name für ein koffeinund kohlensäurehaltiges Erfrischungsgetränk. Es ist die weltweit erste und
umsatzstärkste Cola-Marke. Inhaber ist The Coca-Cola Company aus
Atlanta in den USA, der größte Softdrinkhersteller weltweit.
Offizielle Zutatenliste
Auf den Etiketten der Cola sind folgende Zutaten in absteigender Reihenfolge angegeben:
Coca-Cola
Coca-Cola Light:
Wasser
Zucker
Kohlensäure
Lebensmittelfarbstoff E 150d (Zuckerkulör)
Wasser
Kohlensäure
Lebensmittelfarbstoff E 150d (Zuckerkulör)
Süßstoffe E 950, E 951, E 952 (Natriumcyclamat,
Acesulfam-K, Aspartam (enthält Phenylalanin))
Säuerungsmittel: E 338 (Phosphorsäure) und E 330
(Zitronensäure)
Aroma
Koffein
Säuerungsmittel: E 338 (Phosphorsäure)
Aroma
Koffein
100 ml Coca Cola enthalten
10 g Zucker und 10 mg Koffein.
100 ml Coca Cola Light enthält 10 mg Koffein
Aufgabenstellung:
1. In welchen Zutaten unterscheiden sich Coca-Cola und Coca-Cola Light?
2. Welcher der Inhaltsstoffe beider Cola-Getränke ist für die „prickelnde Wirkung“
verantwortlich:
O Wasser
O Süßstoffe
O Aroma
O Zucker
O Phosphorsäure
O Koffein
O Kohlensäure
O Zitronensäure
O Zuckerkulör
3. Der Hauptunterschied zwischen Coca Cola und Coca Cola Light besteht im
Kaloriengehalt, deshalb die Bezeichnung Coca-Cola Light für die kalorienreduzierte
Variante. Die folgende Abbildung eines Experimentes mit 2 Colaflaschen in Wasser
zeigt, dass die Bezeichnung „Leicht“ auch wörtlich genommen werden kann.
23
Welche physikalisch-chemische Größe beschreibt das Ergebnis dieses Experimentes?
4. Folgende Messergebnisse wurden bei der Untersuchung zweier Cola-Proben
gewonnen:
Probe
Volumen [l]
Masse [kg]
………………
Coca-Cola
0,33
0,366
Coca-Cola Light
0,33
0,348
…………………………[…....]
…………………………[…....]
Ermitteln Sie aus den gegebenen Messergebnissen für beide Proben die physikalischchemische Größe aus Frage 3 und geben sie die Einheit an.
5. Erläutern Sie in eigenen Worten die Abbildung aus Frage 3 und die ermittelten
physikalisch-chemischen Größen aus Frage 4.
6. Begründen Sie mithilfe einer Internetrecherche die Schädlichkeit von übermäßigem
Colagenuss. Verwenden Sie eine Suchmaschine (z.B.: Google) und die Suchbegriffe
Coca-Cola, light, Gesundheit, schädlich.
Quellen: http://de.wikipedia.org/wiki/Coca-Cola,
24
Fragen
Handlungskompetenz
Inhaltsdimension
Anforderungsniveau
Frage 1: Zutaten
A.1
1.1-ch, 3.1-ch
1
Frage 2: Prickelnde Wirkung
A.2
1.1-ch
3.1-ch
1
Frage 3: Physikalisch-chemische Größe
A.5
1.2-ch
1.2-ph
2
Frage 4: Physikalisch-chemische Größe
ermitteln
A.3
1.2-ch
2
Frage 5: Erläutern
A.4
1.1-ch
1.2-ch
2
Frage 6:Internetrecherche
B.1
C.3
1.2-ch
3.2-ch
2
25
Beispiel Physik : Sicherheit beim Auto (auszugsweise)
Material 1:
Noch immer gibt es „Gurtenmuffel“ unter den Autofahrer/innen. Dabei sind selbst kräftige
Männer bei einer niederen Geschwindigkeit von ca. 12 – 15 km/h nicht in der Lage, sich bei
einem Aufprall mit den Händen am Lenkrad abzustützen. Sie "knallen" in den
Sicherheitsgurt, der eine Verletzung verhindern kann. Der Gurt verhindert bei
Aufprallunfällen mit nicht zu hoher Geschwindigkeit das Schlimmste.
Die Autokonstrukteure haben sich zum Schutz der Insassen neben dem Sicherheitsgurt
jedoch noch mehr einfallen lassen:
Die Front eines Wagens besteht nicht mehr aus starren, massiven Bauteilen, sondern sie ist
so gebaut, dass sie sich beim Zusammenstoß "zusammenknautschen" kann. Die
Knautschzone bewirkt, dass die Insassen nicht mehr auf einer Strecke von wenigen
Zentimetern von z.B. 50 km/h auf 0 km/h abgebremst werden. Es steht so eine größere
"Bremsstrecke" zur Verfügung. Dadurch wird die einwirkende Bremskraft gemindert.
Durch den Sicherheitsgurt wird der Rumpf am Sitz angeschnallt und dieser wird mit Hilfe der
Knautschzone verlangsamt abgebremst. Damit ist der Körperrumpf bei nicht zu hohen
Aufprallgeschwindigkeiten abgesichert - der Kopf jedoch nicht, da dieser nicht angeschnallt
ist. Aufgrund seiner Trägheit bewegt sich der Kopf beim Aufprall fast ungehindert weiter. So
kann es zur Überdehnung der Bänder und Muskeln am Hals kommen und schließlich wird
die Halswirbelsäule und nach dem Aufprall am Lenkrad der Kopf schlimm verletzt.
Einen großen Fortschritt zur Vermeidung der Unfallfolgen beim Frontalzusammenstoß
brachte die Einführung des Airbag. Durch einen elektrischen Impuls wird ein Treibgas
entzündet, der im Lenkrad zusammengefaltete Nylonsack füllt sich in einigen Millisekunden
und reißt das Lenkradpolster auf. Dadurch steht eine weiche und große Aufprallfläche für
den Kopf zur Verfügung.
Trotz dieser Sicherheitsmaßnahmen und weiteren technischen Neuerungen (z.B. Abknicken
der Lenksäule u.ä.) führen Auffahrunfälle mit mehr als 80 km/h immer noch zu erheblichen
und oft tödlichen Verletzungen.
Sie haben vergessen sich anzuschnallen, und Ihr Auto prallt mit Tempo 80 frontal gegen
einen dicken Baum. Unfallforscher haben Ihre letzte Lebenssekunde rekonstruiert. Der
Countdown der letzten Sekunde in Ihrem Leben läuft ab:
1,0
Sekunden
0,9
Sekunden
0,8
Die Bremsen haben blockiert. Sie sind starr vor Schreck. Es gibt kein
Ausweichen mehr.
Mit weißen Knöcheln umklammern Sie das Lenkrad,
Die vordere Stoßstange und der Kühlergrill werden zermalmt.
26
Sekunden
0,6
Mit 80 km/h rast Ihr Körper nach vorn. Sie wiegen jetzt mehr als drei Tonnen
Sekunden und werden mit 20-facher Schwerkraft aus dem Sitz gehoben. Ihre Beine
brechen am Kniegelenk.
0,5
Ihr Körper löst sich aus dem Sitz, der Rumpf ist starr aufgerichtet, die
Sekunden gebrochenen Kniegelenke werden gegen das Armaturenbrett gepresst.
Umhüllung und Stahlfassung des Lenkrades biegen sich unter Ihren Händen.
0,4
60 Zentimeter des Autobugs sind total deformiert. Der Körper rast weiter mit 80
Sekunden km/h; fast eine halbe Tonne schwer, stößt in das Hindernis.
0,3
Ihre Hände, in Todesangst starr verkrallt, biegen das Lenkrad fast vertikal, die
Sekunden Gelenke und Unterarme brechen. Durch die andauernde Schwerkraft werden
Sie von der Lenksäule durchbohrt, Stahlsplitter dringen in den Brustkorb,
reißen Löcher, in die Lunge und zerfetzen die inneren Arterien. Blut dringt in
die Lungenflügel.
0,2
Ihre Füße werden aus den Schuhen gerissen das Bremspedal bricht ab, das
Sekunden Fahrgestell knickt in der Mitte ein, Bolzen lösen sich, Schrauben reißen, ab, Ihr
Kopf kracht gegen die Windschutzscheibe, Sie haben nicht einmal mehr die
Zeit, zu schreien.
0,1
Das Auto krümmt sich, die Sitze haben sich aus der Verankerung gelöst,
Sekunden schnellen nach vorn und pressen Ihren Brustkorb unbarmherzig gegen die
gesplitterte Lenksäule. Blut schießt aus Ihrem Mund. Durch den Schock bleibt
Ihr Herz stehen.
0,0
Sie leben nicht mehr!
Sekunden
Aufgabenstellung 1:
Versuchen Sie mit einem Partner/ einer Partnerin die folgenden Fragen zu
beantworten:
Frage 1:
Warum bieten Sicherheitsgurt und Knautschzone beim Auto einen gewissen Schutz bei
Frontalzusammenstößen?
Frage 3:
Erklären sie, warum der Sicherheitsgurt bei Frontalzusammenstößen für den Kopf des
Fahrers zu wenig Schutz bietet, wohl aber der Airbag.
Frage 4:
Warum muss man sich bei einem Auto, das mit Airbag ausgestattet ist, trotzdem
anschnallen?
27
Fragen
Handlungskompetenz
Inhaltsdimension
Anforderungsniveau
Frage 1
C.3
2.1-ph
2
Frage 3:
C.3
2.1-ph
2
Frage 4:
C.3
2.1-ph
2
28
Titel
Inhaltsdimensionen
Themenbereiche
Schokolade - Genuss ohne "Wenn und ABER"
1.2-twl Organische Waren
2.1-bio Stoffwechsel
2.2-twl Nahrungsmittelindustrie
4.2-twl Werte von Waren/Warenethik
Deskriptoren der
Thema 1: Schokolade als Genussmittel
Handlungskompetenzen
Aufgabe 1.1: Produktion von Schokolade A1, A.6
Aufgabe 1.2: Ist Schokolade gesund? B.1, C.1, C.7
Aufgabe 1.3: Schokoladequalität B.5, B.6, B.7, C.7
Thema 2: Kakao als Handelsware
Aufgabe 2.1: Lebensmittelcheck A.6, B.4, B.7
Aufgabe 2.2: Kakao am Weltmarkt B.1, B.5, B.7
Thema 3: Schokolade und Nachhaltigkeit
Aufgabe 3.1: Produktkette von Schokolade A.6, C.4
Aufgabe 3.2: Diskussion: Thema "Nachhaltigkeit" B.1,
B.7, C.7
Aufgabe 3.3: Schokoladenspiel - Diskussion
"Globalisierung und fairer Handel" A.7, C.7
Zeitbedarf/Empfehlung
3 - 4 Unterrichtseinheiten für 12. - 13. Schulstufe
Material/Medienbedarf
Angabe bei den jeweiligen Arbeitsaufgaben
www.schokolade-abc.de [23.2.2014]
Quellen
http://www.schokomaps.com/schokolade-richtig-verkosten/ [23.2.2014]
Bildquellen
http://www.infozentrum-schoko.de/kakao-anbau-und-verarbeitung.html [22.2.2014]
http://www.theobroma-cacao.de/nc/aktuelles/aktuelle-meldungen [23.2.2014]
http://doku.cac.at/arbeitsblaetter_schokospiel.pdf [20.2.2014]
http://www.klimabuendnis.at/start.asp?ID=108274&b=374 [10.2.2014]
http://www.zotter.at/de/das-ist-zotter/bio-fair-green/fair.html [23.2.2014]
1 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cacao_pods_-_Project_Gutenberg_eText_16035.jpg [20.2.2014]
2 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c5/Cocoa_fruit_exposed.jpg?uselang=de [23.2.2014]
3 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/85/Schokolade_Halbfabrikat.jpg?uselang=de [23.2.2014]
4
http://www.konsument.at/cs/Satellite?pagename=Konsument/MagazinArtikel/Detail&cid=318888360993[23.2.2014]
5 http://www.icco.org/about-us/about-the-icco.html [22.2.2014]
Thema 1: Schokolade als Genussmittel
Material 1.1: Der tropische, immergrüne, aus Südamerika stammende
Kakaobaum trägt die Blüten und Früchte direkt am Stamm oder auf dicken
Ästen. Im Inneren der gelbroten Beerenfrüchte befinden sich bis zu 60 Samen.
Von der Ernte der Kakaobohnen bis zur
Schokolade ist es ein langer Weg.
Aufgabe 1.1: Produktion von Schokolade
Erstellen Sie in Partner/innenarbeit ein
Fließschema des Ernte- und Produktionsvorgangs von Schokolade mit Hilfe von
Informationen aus Büchern oder dem Internet (in
Verbindung mit "youtube-clips").
Kakaobaum
Ernte
Entfleischen
.........
Material 1.2: Kakaobohnen stellen aufgrund ihres hohen Fettgehaltes sowohl ein Genuss- als
auch ein Nahrungsmittel dar. Der Hauptbestandteil der Samen ist mit 50% die Kakaobutter.
29
Ein weiterer wichtiger Inhaltsstoff ist das Alkaloid Theobromin (bis 2%), das ähnlich wie das
Koffein aufgebaut ist und auch ähnlich anregend wirkt. Kakao enthält auch geringe Mengen
Koffein, Gerbstoffe und das Aromastoffgemisch Kakaorot.
Man unterscheidet 3 Schokoladegrundtypen: Bitterschokolade (Kakaomasse 60%, kaum
Kakaobutter, Zucker 40%), Vollmilchschokolade (Kakaomasse 30%, Kakaobutter 10%,
Milchpulver 25%, Zucker 35%) und Weiße Schokolade (Kakaobutter 30%, Milchpulver 5%,
Zucker 65%).
Aufgabe 1.2: Lesen Sie den Auszug des Zeitungsartikels "Kakao schützt vor Karies" kritisch
durch und geben Sie als Ernährungsberater/in eine kurze, fundierte Stellungnahme, in Form
einer kurzen Rede, zum "gesunden Schokoladekonsum" ab.
"Schon länger ist bekannt, dass der Genuss von Kakao der Gesundheit förderlich ist. Das im Kakao
enthaltene Epicatechin etwa soll das Risiko für Zivilisationskrankheiten deutlich senken. Weiters steckt
im Kakao eine Substanz, die sich wachstumsfördernd auf Hautzellen auswirkt und damit die
Wundheilung unterstützt, Hautschäden therapiert, Falten vorbeugt und das Risiko von
Magengeschwüren verringert. Die Substanz heißt Cocoheal.
Kakao hat derart viele Antioxidantien, dass 50 Gramm Schokolade 15 Gläsern Orangensaft oder sechs
reifen Äpfeln entspricht. Kakao fördert das gute Cholesterin im Körper und durchblutet das Gehirn.
Jetzt wurde ein weiteres Geheimnis der Kakaobohne enthüllt: Sie schützt vor Karies. In einer Studie
wurde die Wirkung der Kakao-Polyphenole auf Bakterien im Mund getestet. Dabei fand man heraus,
dass diese Kakao-Polyphenole den Stoffwechsel dieser Bakterien empfindlich stören, was die
Entwicklung von Karies bremst. Zudem hindert der Kakao die Bakterien daran, Säuren zu bilden, die den
Zahnschmelz angreifen. Im Kakao stecken außerdem die Stimmungsaufheller Serotonin, Tryptophan
und Phenylethylamin."
Material 1.3: Schokolade und Qualität
Auf Grund der großen Schokoladenvielfalt und der unterschiedlichen Vorlieben hat jeder
wahrscheinlich eigene Schokoladen-Favoriten. Dennoch gibt es auch ein paar objektive
Kriterien, welche qualitativ hochwertige Schokoladen von minderwertigen unterscheiden.
Neben Geruch und Aussehen spielt vor allem der Geschmack eine wichtige Rolle.
Mögliche Bewertungskriterien:
 Qualitativ hochwertige Schokolade hat einen harten, knackenden Bruch
und gerade, glatte, saubere Bruchstellen
 Farbe/Glanz: glatt, fettig, seidig, fleckenlos
 Geruch: nehmen Sie ein Stück kurz zwischen zwei Finger und
atmen Sie den Schokoladengeruch beim Schmelzen ein) 400
Aromen sind möglich; zB karamellartig, fruchtig, nussig
 Zugesetzte Aromen wie Vanille, Salz, Malz....
 Säure, Bitterkeit (kein hervorstechender Kakakogeschmack)
Süßegrad

Konsistenz: glatt, cremig, zäh (klebt am Gaumen)
Aufgabe 1.3: Verkostung von Schokolade
Bilden Sie Kleingruppen und wählen Sie für die Verkostung von Schokolade 3-5 Sorten mit
unterschiedlichem Kakaoanteil (50% und 70% Bitterschokolade, Milchschokolade etc).
Erstellen Sie zur Einschätzung der Schokoladequalität eine selbstgefertigte Tabelle mit einer
Auswahl der oben angeführten Bewertungskriterien und "Los geht`s mit dem Genießen!"
Blindverkostung: mögliche Variante als Challenge für die feinsten Geschmacksnerven.
Material 2.1: Schokoladeprodukte zählen mit Kakaopulver und Kakao-Schnellgetränken
warenkundlich zu den Kakaoprodukten. Unter Schokoladeprodukte im engeren Sinn werden
alle Arten von Schokoladen, sowie Pralinen und Schokoladekonfekt, Hohlformen und Figuren,
weiters Schokoriegel und Fettglasurmassen, verstanden.
Um sich in der Fülle von Produkten zurecht zu finden und um rechtliche und gesundheitliche
Kriterien abschätzen zu können, braucht es zielgerichtete Informationen für Konsumentinnen
und Konsumenten.
30
Der Verein für Konsumenteninformation führt mit Unterstützung des Bundesministeriums für
Gesundheit fortlaufend Lebensmittelchecks auch zu Schokoladeprodukten durch und
veröffentlicht diese in der Zeitschrift "Konsument". Folgender Artikel aus dem Heft vom Januar
2014 ist hier als Beispiel angeführt:
http://www.konsument.at/cs/Satellite?pagename=Konsument/MagazinArtikel/Detail&cid=318888360993[23.2.2014]
"Weihnachtskugeln mit Alkohol - Was Konsumenten alles
versprochen und dann nicht gehalten wird. Diesmal im
Lebensmittel-Check: Pralinen in einer für Kinder
attraktiven Verpackung, die unter anderem mit Alkohol
zubereitet sind."
Das ist das Problem: Weihnachten ist schon wieder vorbei.
Jetzt werden die Reste der Festtagsnaschereien nach und
nach genüsslich verputzt. Die Weihnachtskugeln von Reber
sind nett verpackt. In einem großteils durchsichtigen Säckchen
stecken sechs Pralinen, die einzeln in Folie mit Weihnachtsmann-Motiv eingewickelt sind. Bei so
verpackter Schokolade greifen Kinder besonders gerne zu.
Hinweis auf Alkohol: Von Reber Weihnachtskugeln sollten kleine
Schokoladetiger allerdings die Finger lassen. Denn aus der Zutatenliste geht
hervor, dass in diesen Pralinen Alkohol steckt. Und der ist selbst in geringen
Mengen nichts für Kinder, weil sie nicht an seinen Geschmack gewöhnt
werden sollen.
... nur kleingedruckt in der Zutatenliste: Wird ein Produkt – so wie Reber
Weihnachtskugeln – mit Alkohol zubereitet, dann sollte auf der Verpackung
groß und deutlich auf den Alkoholgehalt hingewiesen werden. Es ist zwar
rechtlich in Ordnung, Alkohol ausschließlich in der Zutatenliste anzuführen,
aber konsumentenfreundlich ist es nicht. Zumal die in der Regel klein
gedruckten Zutatenlisten oft nur mit Mühe zu entziffern sind."
Aufgabe 2.1: Lebensmittelcheck
Besorgen Sie sich verschiedene Ausgaben der Zeitschrift "Konsument" oder gehen Sie auf die
Homepage "konsument.at". Wählen Sie mindestens 2 Artikel zum Thema
"Schokoladeprodukte" aus, fassen Sie die Inhalte auf einem Plakat zusammen und ergänzen
Sie diese mit entsprechenden Produktinformationen bzw. Zutatenlisten und planen Sie auch
eine eigene Untersuchung.
Material 2.2: Kakao am Weltmarkt
Man unterscheidet den empfindlichen aber Aromareichen Edelkakao (Criollo und Trinitario) und
den ertragreichen
Konsumkakao (Forastero,
80% der Welternte). Kakao
ist eines der wichtigsten
Handelsprodukte der ganz
großen Weltmärkte.
Größtenteils wird dieser in
der Elfenbeinküste
angebaut; etwa rund 36%
des weltweit gehandelten
Rohkakaos kommt von
dort.
Folgende Tabellen
stammen aus dem
monatlich erscheinenden
"Cocoa market review"
einer führenden internationalen, britischen Kakaoorganisation "http://www.icco.org [23.2.2014]" und
zeigen die Produktionszahlen weltweit.
31
Aufgabe 2.3: Kakao am Weltmarkt
Verfassen Sie einen "Daily Report" zur "Cocoa Statistics",
wenn möglich in Englisch, indem Sie die Lage und
Entwicklung am Weltmarkt zusammenfassend darstellen. Als
Hilfe kann die Homepage der ICCO dienen.
http://www.icco.org/about-us/about-the-icco.html [23.2.2014]
Thema 3: Schokolade und Nachhaltigkeit
Zu den Stichworten "Nachhaltig leben - ethischer Konsum im
Alltag" ergeben sich grundsätzliche Fragen zum eigenen
Lebensstil und damit zur Nachhaltigkeit von Schokolade bzw.
zu nachhaltigem Schokoladekonsum. Susanne Wolf hat
diesen Titel für ihr neues Buch gewählt und es soll hier
stellvertretend für viele gute Bücher angeführt werden.
Susanne Wolf: "Durch das eigene Konsumverhalten einen Beitrag
zu einer „besseren“ Welt zu leisten, ist der Wunsch vieler
Konsumenten. Umfragen besagen, dass über die Hälfte der
Verbraucher an nachhaltigem Konsum interessiert sind – allerdings geben nur zehn Prozent der
Befragten an, dass sie dieses Anliegen auch in der Praxis umsetzen. Der Verbraucher hat häufig das
Gefühl, als Einzelner nichts ändern zu können....
- Lebensmittel: fair und natürlich
- Lifestyle: modisch, aber ökologisch
- Mobilität, Tourismus, Freizeit
- Nachhaltigkeit im Haushalt
- Abfall vermeiden, Ressourcen schonen
- Trend: gemeinsam nutzen statt besitzen"
Produktkette (Lebensweg eines Produkts)
1. Gewinnung
Rohstoffe
2. Produktion
Produktrecycling
3. Handel
(Transport)
5. Entsorgung
4. Nutzung
Materialrecycling
Aufgabe 3.1: Produktkette von Schokolade
Erstellen Sie in Kleingruppen laut der allgemeinen Produktkette auf einem Plakat eine
spezielle Produktkette von Schokolade. Überlegen Sie gemeinsam, wodurch sich diese
bei einer Fairtrade-Schokolade unterscheiden könnte. Ergänzen Sie diese Vorschläge
mit einer weiteren Farbe auf Ihrem Plakat.
32
Aufgabe 3.2: Diskussion zum Thema "Nachhaltigkeit"
Diskutieren Sie in Kleingruppen folgende Fragen:



Welche Kriterien spielen, neben den ökologischen, eine Rolle zur Bewertung der
Nachhaltigkeit von Produkten?
Woran kann man erkennen, ob ein Produkt umweltfreundlich, wirtschaftlich und
sozial gerecht ist?
Wie kann ein Verbraucher nachhaltig konsumieren?
Beziehen Sie die Kakao Map des erfolgreichen, nachhaltigen Unternehmens "Zotter"
(http://www.zotter.at/de/das-ist-zotter/bio-fair-green/fair.html [23.2.2014]) und die folgende Stellungnahme des
Schweizer Schokoladeunternehmens Halba mit ein. ((http://chocolatshalba.ch/de/startseite.html
[23.2.2014])
Josef Zotter: „Als kakaoverarbeitender Betrieb tragen wir Verantwortung für die Lebens- und
Arbeitsbedingungen der Bauern in der Dritten Welt. Der faire Handel ist die Chance für die Kleinbauern
und PlantagenarbeiterInnen in den Anbauländern. Sie können sich von den schwankenden
Weltmarktpreisen emanzipieren und eine gesicherte und selbstbestimmte Existenz aufbauen, in der
Kinderarbeit und Ausbeutung der Umwelt Fremdwörter sind.“
Firma Chocolats Halba: "Die größten Herausforderungen bei der Umsetzung sind, dass nicht
alle Rohstoffhändler die Beschaffungsrichtlinien unterzeichnen wollen. Teilweise ist die politische Lage in
Kakaobeschaffungsländern nicht sehr stabil. Mehrkosten und Mehraufwand, Zertifizierungen der
Aufforstungsprojekte für international anerkannte Co2-Kompensationszertifikate/ FSC..."
http://kmu.kompass-nachhaltigkeit.ch/fileadmin/documents/Praxisbeispiele/Praxisbeispiel_Chocolats_Halba_20111129.pdf
Aufgabe 3.3: Schokoladenspiel - Diskussion "Globalisierung und fairer Handel"
Bilden Sie eine Gruppe mit mindestens 5 Personen (oder entsprechenden Kleingruppen).
Wählen Sie eine/n Spielleiter/in und verteilen Sie folgende Rollenspielkarten:
Chef/in einer Schokoladenfirma, Kakaokleinbauer/-bäuerin, Kakaoplantagenbesitzer/in,
Großhandelskaufmann/-kauffrau, Verpackungsindustriearbeiter/in
A) Verteilen Sie die 72 Stückchen der 3 Tafeln einer herkömmlichen Schokolade laut Tabelle A.
1 Tafel 6 x 4 Stück = 24 x3 = 72
gesamt 72 Stückchen (4
Cent/Stückchen)
22 Stückchen
29,2 Stückchen
A) "Herkömmliche Schokolade"
3 Tafeln zu 100g kosten € 0,95 x3 = 2,85 €
Handel (Börse, Großhandel, Verkauf)
Schokoladenfirma (weitere Zutaten,
Verarbeitung)
Verpackung (billiges Stanniolpapier innen)
Plantagenbesitzer/in
Kakao-Kleinbauer/-Kleinbäuerin
22 Stückchen
14,2 Stückchen
4,2 Stückchen = 6%
Sind alle in der Gruppe mit ihren eigenen Anteilen zufrieden?
Wenn "Nein", sollen die einzelnen Akteure/gruppen in einer Art Rollenspiel eine gerechtere Verteilung
aushandeln und die Stückchen entsprechend verteilen. Diskutieren Sie darüber, welche Kriterien bei
einer gerechten Verteilung zu berücksichtigen sind. Notieren Sie in der Tabelle eine mögliche,
gerechtere Verteilung, auf die Sie sich geeinigt haben. (Verdecken Sie vorerst die Tabelle B)
B) Verteilen Sie nun die 72 Stücken der 3 Tafeln der Fairtrade Schokolade laut Tabelle B.
Inwiefern entspricht die Tabelle B Ihren zuvor ausgehandelten Angaben?
B) "Fairtrade Schokolade"
3 Tafeln zu 100g je € 2,79 x3 = 8,37 €
Handel (EZA, Fracht, Zoll, Importabwicklung,
Fairtrade-Lizenzgebühr, Versicherung, Vertrieb)
Weltläden
Schokoladenfirma
Verpackung (recyclebares Papier innen)
Kakao-Kleinbauer/-Kleinbäuerin
33
1 Tafel 6 x 4 Stück = 24 x3 = 72
gesamt 72 Stückchen (12
Cent/Stückchen)
20 Stückchen
7 Stückchen
25,5 Stückchen
3,5 Stückchen
16 Stückchen = 22,2%
Zuordnung Kompetenzmodell: "Schokolade -Genuss ohne "Wenn und Aber"
Handlungskompetenzen
InhaltsKomplexität
dimensionen
sA
Fragen/Arbeitsaufgaben
stufe
B
C
Thema1: Schokolade als Genussmittel
Thema 3: Schokolade und
Nachhaltigkeit
A.1, A.6, B.1, B.5, B.6,
B.7, C.1, C.7
A.6, B.1, B.4, B.5, B.7
A.6, A.7, B.4, C.4, C.7
34
1.2-twl, 2.1bio
2.2-twl, 3.2twl,
4.1-twl, 4.2twl
Niveau 1, 2
Niveau 1, 2
Niveau 2
Biotechnologie
Titel der Aufgabe
Themenbereich(e)
Biotechnologie
1 Stoffe, Teilchen und Strukturen
1.2-bio Arbeitsweisen der Biologie
2 Wechselwirkungen
3 Entwicklungen und Prozesse
3.2-bio Bio- und Lebensmitteltechnologie
3.1-twl Technologie und Gesellschaft
Relevante(r)
Deskriptor(en)
Zeitbedarf, Länge
(Wörter)
Material- und
Medienbedarf
Besondere
Bemerkungen, Hinweise
zur Durchführung
4 Systeme
s. Anhang (nach Aufgabe 6)
40 Minuten
Wenn es Internetzugang gibt, kann man auf das Austeilen der
vier Texte (Material 2 – 5) verzichten und nur entsprechende
Links angegeben. Achtung: Die Links sollten vor der
Durchführung der Aufgabe überprüft werden (Vermeidung „toter
Links“)
Lösungsvorschlag:
Aufgabe 1a
Zu den Mikroorganismen zählen die Prokaryota (Bakterien und Archaeen) und einige Gruppen der
Eukaryota (tierische und pflanzliche Geißelträger = Flagellaten, z.B. Euglena), Wurzelfüßer (z. B.
Amöben), Sporentierchen (z.B. Erreger der Malaria) und Wimpertierchen (z.B. Pantoffeltierchen),
sowie viele Vertreter der Algen (z. B. Chlorella) und Pilze (z.B. Penicilium).
Aufgabe 1b
Beim Lichtmikroskop verwendet man sichtbares Licht zur Erzeugung des Bildes. Bedingt
durch die Wellenlänge von sichtbarem Licht (400 nm bis 800 nm) vergrößert es höchstens
bis etwa 2 000 x. Mit einem Lichtmikroskop kann man auch lebende Mikroorganismen
betrachten. Das Bild entsteht durch Lichtbrechung mit Hilfe verschiedener Linsen …
Das Elektronenmikroskop verwendet Elektronen zur Erzeugung des Bildes. Da die
Elektronenstrahlen eine weitaus kleinere Wellenlänge als Licht haben (etwa 0,1 nm),
können viel höhere Auflösungen erreicht werden. Die Proben müssen meistens im Vakuum
untersucht werden, deshalb können meistens nur tote Mikroorganismen untersucht werden.
Das Elektronenmikroskop vergrößert bis zu 200 000 x. Anstelle von Linsen werden starke
Elektromagnete verwendet …
Aufgabe 1c
Das Lichtmikroskop wird zu einer ersten, schnellen Untersuchung von Proben verwendet, z.
B. von Bakterien. Mit dem Elektronenmikroskop können auch sehr kleine Strukturen
nachgewiesen werden, z. B. Viren.
35
Aufgabe 2
Bakterien: Das Nährmedium enthält anorganische Nährstoffe, organische Nährstoffe und Wasser. Es
ist kein Licht erforderlich, die beste Temperatur für Bakterienwachstum beträgt je nach Bakterienart
zwischen 25° und 37 °C. Sauerstoff muss (außer bei anaeroben Bakterien) zur Verfügung stehen.
Pilze (z. B. Hefen): Die Bedürfnisse von Pilzen gleichen denen von Bakterien. Allerdings werden
antibakteriell wirksame Hilfsstoffe zugesetzt.
Algen: Organische Nährstoffe müssen nicht zugesetzt werden, da die Algen Photosynthese
betreiben, allerdings ist dafür Licht erforderlich.
Tierische Einzeller: Da es sich hier meistens um bestimmte Parasiten handelt, müssen bestimmte
Wirtszellen zugeführt werden.
Viren: Da Viren keinen eigenen Stoffwechsel haben, lassen sie sich nur in einer Kultur der Wirtszellen
vermehren.
Aufgabe 3
LAG-Phase = Phase 1, LOG-Phase = Phase 2, Stationäre Phase = Phase 3 und Sterbephase =
Phase 4.
Aufgabe 4
Einfache Berechnung mit der Formel:
N(x) = N0  2
x
N(x) = Bakterienzahl nach x Teilungsschritten
N0 = Bakterienzahl am Anfang der LOG - Phase
X = Anzahl der Teilungsschritte
N(x) = 1000 2
N(x) = 1414,2
0,5
Genau das gleiche Resultat erzielt man bei Anwendung der Wachstums Formel N(t) = N0 et
 = Wachstumskonstante, t = Zeit
Aufgabe 5
Die Mikrobiologie betreibt Grundlagenforschung, die aber zahlreiche praktischen Nutzanwendungen
hat, z. B. Untersuchung von Krankheitserregern, Produktion von Lebensmitteln oder Produktion von
Heilmitteln. Es ergibt sich ein fließender Übergang zur Biotechnologie, die sich mit der technischen
und kommerziellen Nutzbarmachung mikrobiologischer und biochemischer Vorgänge beschäftigt.
Aufgabe 6a
Es handelt sich um tierische Einzeller
Aufgabe 6b
Die Polymerase-Kettenreaktion ist eine Methode, bei der DNA außerhalb einer Zelle
vervielfältigt wird.
Aufgabe 6c
Kein Lösungsvorschlag: hier soll nur geprüft werden ob eine eigene Meinung geäußert wird
(kein Abschreiben der Texte), ob wirtschaftliche, politische und gesellschaftliche Gründe
angeführt werden und ob die Meinungen sachlich begründet werden.
36
a)
Material 1: 4 Abbildungen zur Mikrobiologie
Abb. 1: Stammbaum der Lebewesen (stark vereinfacht)
Abb. 2: Strahlengang im Lichtmikroskop Abb. 3 Strahlengang im Elektronenmikroskop
Abb. 4: Darstellung von Lebewesen mit Hilfe verschiedener Geräte
37
b)
Material 2: Bakterienkultur
1 Definition
Unter einer Bakterienkultur versteht man die Anzüchtung von Bakterien (z.B. aus einem
Abstrich) in einem Kulturmedium zum Zwecke der Vermehrung und ggf. anschließenden
Bestimmung der Erreger.
2 Durchführung der Anlegung
2.1 Probeentnahme
Zunächst erfolgt die Gewinnung von Bakterien aus dem Ort der Infektion (z.B. Sputum, Blut).
Es ist wichtig, dass die Probe in einem Gefäß transportiert wird, das Vermehrung und
Absterben der Bakterien unterbindet, und dass die Probe rasch untersucht wird.
2.2 Anlegen der Kultur
Anschließend werden die Bakterien auf ein festes oder flüssiges Nährmedium gebracht, das
Pepton*), Serum, eine Pufferlösung und Kohlenstoff enthält. Soll die Kultur auf spezifische
Resistenzen untersucht werden, wird ein Antibiotikum hinzugegeben. Handelt es sich um
humanpathogene Bakterien, werden diese bei einer Temperatur von 37°C inkubiert.
2.3 Auftrennen der Bakterien
Da auf einer Platte meist mehrere Bakterienkolonien wachsen, ist eine Auftrennung der
Kolonien für die spätere Untersuchung unerlässlich. Dies geschieht zum Beispiel mittels des
Dreiösenausstriches.
2.4 Bestimmung der Bakterien
Nachdem die Bakterien aufgetrennt wurden, werden diese weiter untersucht. Dies kann mit
bloßem Auge erfolgen (Bestimmung der Wachstumsform) oder auch durch Gramfärbung,
spezifische Reaktionen und Untersuchung von Bedingungen, die für das Wachstum nötig sind
(z.B. Aminosäuren).
2.5 Antibiogramm
Das Antibiogramm dient dazu, das Antibiotikum mit der besten Wirkung zu finden. Dazu tränkt
man Filzplättchen mit Antibiotika und bringt diese auf die Platte mit den Bakterien auf. Nach
dem Ausmaß der Wachstumshemmung in der Umgebung des Antibiotikumplättchens kann
eine Resistenzbestimmung erfolgen.
*) Pepton ist Gemisch aus Peptiden und Aminosäuren, dient als organische Kohlenstoffquelle
Quelle: http://flexikon.doccheck.com/de/Bakterienkultur (abgerufen am 2. April 2014)
38
c)
Material 3: Wachstumsphasen einer Bakterienkultur
1 Definition
Unter den Wachstumsphasen einer Bakterienkultur versteht man die vier Phasen, die
Bakterien während ihres Wachstums durchlaufen.
2 Phasen
Nachdem man eine Bakterienkultur angelegt hat, kommt es zu einer Vermehrung der
Bakterien.
2.1 Lag-Phase *)
Nach Aufbringen der Bakterien auf das Nährmedium erfolgt zunächst eine Anpassung der
Bakterien an die neuen Lebensbedingungen. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Bakterien zunächst Enzyme herstellen, um die angebotenen Substrate nutzen zu können.
Während dieser Phase wächst die Kultur nur sehr langsam.
2.2 Log-Phase **)
In dieser Phase haben sich die Bakterien optimal an ihr Nährmedium angepasst und können
sich daher mit ihrer maximalen Teilungsrate vermehren. Die Vermehrung erfolgt exponentiell.
In dieser Phase nimmt die Generationszeit ihren kleinsten Wert an.
2.3 Stationäre Phase
Diese Phase ist dadurch gekennzeichnet, dass die im Nährmedium vorhandenen Nährstoffe
immer weiter verbraucht werden. Die Bakterien geben Endprodukte ihres Stoffwechsels an
ihre Umgebung ab; diese können toxisch sein. In dieser Phase liegen Vermehrung und
Absterben im Gleichgewicht.
2.4 Sterbephase
Diese Phase folgt bei vielen Bakterien auf die stationäre Phase, da die Nährstoffe des
Nährmediums schließlich kaum noch vorhanden sind und es häufig zu einer Anreicherung von
toxischen Stoffwechselprodukten kommt. Eventuelle Sporenbildung bei Clostridien- und
Bacillusarten.
*) Lag von engl. to lag – verlangsamen (auch Latenzphase genannt)
**) Log von Logarithmus
Quelle: http://flexikon.doccheck.com/de/Wachstumsphasen_einer_Bakterienkultur (abgerufen
am 2. April 2014)
39
d)
Material 4: PCR – Polymerase Kettenreaktion
Lebensretter aus dem Labor - Von Kathrin Wanke
Biotechnologen forschen an den neuesten Impfstoffen.
Mit deren Hilfe könnte einmal Tausenden Menschen
geholfen werden.
Wenn Detlef Oswald daran arbeitet, Leben zu retten,
sieht das ein wenig aus, als spiele er Scrabble am
Computer: TTTTCCATAG GCTCCGCCC - Hunderte
solcher Letternfolgen flimmern in Spalten über seinen
Bildschirm, einige schwarz, andere rot, blau, grün.
Oswald kopiert, fügt ein, löscht. So entwirft der
Biotechnologe DNA-Moleküle: A, T, G und C sind Basen,
die in verschiedenen Kombinationen Aminosäuren
kodieren. Sie legen so fest, in welcher Reihenfolge sich
diese zu Eiweißen verbinden - den Grundbausteinen
jeder Zelle.
Gene zu verändern und zu vervielfältigen gehört zum Alltag von Biotechnologen wie Oswald.
Seit einigen Monaten forscht der 42-Jährige für das Berliner Unternehmen Mologen an einem
Impfstoff aus bakterieller DNA, der vor Leishmaniose schützen soll. Leishmanien sind
Parasiten, die von infizierten Sandmücken übertragen werden und jedes Jahr etwa zwei
Millionen Menschen krank machen - vor allem in Bangladesch, Indien, Nepal, Äthiopien,
Brasilien und im Sudan. Ein Viertel der Betroffenen leidet an der tödlichen LeishmanioseForm: Der Erreger befällt ihre Organe, 50 000 Menschen sterben pro Jahr an inneren
Blutungen oder weiteren Infektionen.
Damit sich das ändert, steht Oswald täglich im Labor. Die von ihm designten Moleküle sollen
in menschliche Zellkerne eindringen, damit dort Antikörper gegen Leishmanien gebildet
werden. Der Impfstoff, für den er mit Kollegen aus der ganzen Welt zusammenarbeitet, ist ein
typisches Produkt der Biotechnologen: Sie erforschen mit Methoden der Molekularbiologie
komplexe Organismen wie Pflanzen, Tiere und Menschen, aber auch Einzeller wie Bakterien
oder noch kleinere Teile, etwa Moleküle. Die Erkenntnisse werden in neue Verfahren und
Produkte umgesetzt. Vier Fünftel der etwa 10 000 Biotechnologen, die in deutschen
Unternehmen beschäftigt sind, arbeiten wie Oswald in der sogenannten Roten Biotechnologie,
sie entwickeln Medikamente oder eben Impfstoffe. Ohne Oswald und seine Kollegen wäre
eine neue Vakzine heute kaum noch denkbar. Derzeit werden gentechnisch hergestellte
Impfstoffe unter anderem gegen Genitalherpes, Malaria und Tuberkulose geprüft.
Quelle: http://www.academics.at/wissenschaft/lebensretter_aus_dem_labor_36166.html
(abgerufen am 26.05.2012, 19h19)
40
Material 5: Impfstoff gegen Malaria
Tödlicher Alltag in Afrika: Dorfbewohner in Sambia kämpfen
mit Moskito-Netzen gegen Malaria
Die Krankheit beginnt häufig mit einem Moskitostich. Die ersten Symptome sind in der Regel
Gliederschmerzen, Durchfall und Schüttelfrost: Für mehr als 600.000 Menschen, die sich jedes Jahr in
Afrika mit der Malaria infizieren, endet die Tropenkrankheit tödlich. Die große Mehrheit der Opfer sind
Kinder im Alter bis zu fünf Jahren. Jetzt erwartet der britische Pharmakonzern Glaxo Smith Kline (GSK)
einen Durchbruch im Kampf gegen Malaria: Nach vielversprechenden Tests solle im kommenden Jahr
zum ersten Mal ein Impfstoff gegen die Krankheit zur Genehmigung angemeldet werden. Das kündigte
GSK am Dienstag im südafrikanischen Durban an.
Der Medikamentenhersteller hat rund drei Jahrzehnte an der Entwicklung des Wirkstoffs namens RTS,S
gearbeitet. Andrew Witty, der Vorstandschef von GSK, bezeichnete die in Durban vorgestellten
Testergebnisse als „sehr ermutigend“. Auch wenn es Hinweise darauf gebe, dass die Wirksamkeit des
Impfstoffs im Zeitablauf nachlasse, zeige sich doch ein „eindrucksvoller“ Rückgang der MalariaErkrankungen, sagte der Pharmamanager. Die klinische Studie zur Wirksamkeit von RTS,S umfasste
15.000 Kinder in sieben afrikanischen Ländern. Die Zahl der Malaria-Erkrankungen bei den Kindern sei
durch das Mittel um fast die Hälfte gesunken, teilte GSK mit. Weitere Tests sind geplant.
Falls der Pharmakonzern von der Europäischen Medikamenten-Aufsichtsbehörde EMA die Zulassung
für den Impfstoff bekommen sollte, könnte die Weltgesundheitsorganisation WHO voraussichtlich 2015
den Einsatz von RTS,S empfehlen. Ein Allheilmittel ist der Impfstoff zwar nicht, er sei aber eine wichtige
neue Waffe im Kampf gegen die tückische Krankheit neben Moskitonetzen und anderen Mitteln, sagte
Halidou Tinto, der Leiter der klinischen Studie zur Wirksamkeit von RTS,S.
Die Entwicklung des Malariaimpfstoffs war auch wirtschaftlich eine große Herausforderung. Trotz der
vielen Krankheitsfälle ist die aufwendige Entwicklung von solchen Mitteln für private Pharmakonzerne
finanziell wenig lohnend, weil den Betroffenen das Geld fehlt, um diese Medikamente zu bezahlen. GSK
hat nach eigenen Angaben bisher 350 Millionen Dollar (257 Millionen Euro) in die den Impfstoff
investiert und rechnet mit weiteren eigenen Kosten von 260 Millionen Dollar. „Wir wollen daran
allerdings nicht groß verdienen“ hatte Unternehmenschef Witty 2011 in einem Gespräch mit dieser
Zeitung versichert. „Es ist sinnlos, einen Malariaimpfstoff zu entwickeln und ihn dann so teuer zu
machen, dass ihn sich niemand in Afrika leisten kann.“
Aus Imagegründen seien die hohen Entwicklungskosten dennoch für private Unternehmen zu
rechtfertigen, glaubt der Pharmamanager. „Natürlich wollen Aktionäre Geld sehen, aber sie wollen auch
Unternehmen besitzen, die ein hohes Ansehen genießen“, sagte der Brite. Es komme in Gesprächen
mit Großinvestoren häufig vor, dass diese genauso viele Fragen zu ethischen Verantwortung von
Unternehmen wie zur Geschäftsentwicklung stellten. GSK war in den vergangenen Jahren immer
wieder in Skandale verwickelt: 2012 musste der Konzern in den Vereinigten Staaten eine Rekordstrafe
von 3 Milliarden Dollar wegen illegaler Vertriebsmethoden bezahlen. In China laufen gegen GSK
weitreichende Ermittlungen wegen des Verdachts auf Korruption.
Maßgeblich unterstützt wurde die Entwicklung des Malaria-Impfstoffs RTS,S vom amerikanischen
Milliardär und Microsoft-Gründer Bill Gates. Seine Bill & Melinda Gates Stiftung hat mehr als 200
Millionen Dollar für das Vorhaben bereitgestellt. Gates hat in der Vergangenheit kritisiert, es werde
„mehr Geld für die Entwicklung von Haarwuchsmitteln ausgegeben, als dafür, Mittel gegen Malaria zu
finden“. Der Philanthrop Gates stiftete das Geld der Path Malaria Vaccine Initiative (MVI), einer nicht
gewinnorientierten Organisation zum Kampf gegen Malaria. Der Pharmakonzern GSK kooperiert mit der
Gates-Stiftung und MVI bei der Entwicklung und Erprobung des neuen Impfstoffs.
Quelle: http://www.faz.net/aktuell/wirtschaft/unternehmen/glaxo-smith-kline-impfstoff-gegen-malaria12609130.html (abgerufen am 8. April 2014)
41
e)
AUFGABENSTELLUNG
1. Aufgabe:
a)
Beschreiben Sie an Hand von Abb. 1 (Material 1), welche Gruppen von Organismen zu
den Mikro-organismen gezählt werden und geben Sie dazu jeweils Beispiele an.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
b)
Vergleichen Sie die Funktionsweise der beiden dargestellten Mikroskope (Material 1, Abb.
2 und Abb. 3).
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
c)
Ordnen Sie mit Hilfe von Abb. 4 (Material 1) diese beiden Untersuchungsmethoden
(Lichtmikroskop bzw. Elektronenmikroskop) verschiedenen Organismengruppen zu.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
2. Aufgabe:
Lesen Sie den Text über „Bakterienkultur“ (Material 2) und überlegen Sie, wie man die
genannten Kulturmethoden auf andere Mikroorganismen übertragen könnte.
Bakterien: __________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Pilze (z. B. Hefen): ___________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Algen: _____________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Tierische Einzeller: ___________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Viren: ______________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
42
3. Aufgabe:
Lesen Sie den Text „Wachstumsphasen einer Bakterienkultur“ (Material 3) und ordnen Sie die
vier Phasen des Wachstums den Abschnitten der folgenden Grafik zu:
LAG-Phase = ________________
LOG-Phase = ________________
Stationäre Phase = ________________
Sterbephase = ________________
4. Aufgabe:
In einer Kultur befinden sich zu Beginn des exponentiellen Wachstums 1000 Bakterien. Die
Anzahl der Bakterien verdoppelt sich jede Stunde. Ergänzen Sie die folgende Tabelle und
tragen Sie alle Werte in das Diagramm ein.
Zeit (in h)
Bakterienanzahl
0
1
2
3
Ermitteln Sie rechnerisch bzw. mit Hilfe der Grafik die Bakterienanzahl nach einer halben
Stunde:
Nach 0,5 Stunden befinden sich __________ Bakterien in der Kultur.
5. Aufgabe:
Erläutern Sie die Beziehung von Mikrobiologie und Biotechnologie.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
43
6. Aufgabe:
Lesen Sie den Text über die die Methode der Polymerase-Kettenreaktion (englisch
Polymerase Chain Reaction, PCR; Material 4) und den Text über einen „Impfstoff gegen
Malaria“ (Material 4) und beantworten Sie die folgenden Fragen:
a)
Zu welchen Gruppen der Mikroorganismen gehören die in den Texten erwähnten
Erreger?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
b)
Erläutern Sie die Methode der Polymerase-Kettenreaktion (englisch Polymerase Chain
Reaction, PCR).
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
c)
Warum gibt es heute gegen sehr viele Tropenkrankheiten keinen ausreichenden
Schutz? Finden Sie dazu wirtschaftliche, politische und gesellschaftliche Gründe
(vgl. Material 5).
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
44
Aufgabenstellung
1.
Handlungskompetenz
A
A2
3.
4.
B
1.1-bio
1.2-bio
2.2-ph
B1
2.
Inhaltsdimension
B1
Komplexitätsstufe
C
Niveau 1
Niveau 2
B3
1.1-bio
1.2-bio
3.2-bio
B5
3.1-twl
Niveau 1
3.1-twl
Niveau 2
1.2-bio
3.1-twl
Niveau 1
1.1-bio
3.2-bio
3.1-twl
4.2-twl
Niveau 2
A3
A4
5.
6.
B1
B2
B1
B2
C4
C6
45
„Brennstoffzelle“
Quellen
http://www.auto-service.de/aktuell/genfer-autosalon/27924-hyundai-intrado-innovativeswasserstoff-auto-feiert-premiere-genf.html [23,2,2014]
http://de.wikipedia.org/wiki/Brennstoffzelle
http://www.thema-energie.de/flash/bsz.html
http://www.thema-energie.de/article/show_article.cfm?id=2934
http://www.erneuerbare-energien.de/inhalt/6544/
Inhaltsdimensionen
Erneuerbare Energieträger
Redoxreaktionen
Energiewirtschaft
Aktuelle Forschungsbereiche, z.B. Brennstoffzelle
Energieumwandlung
A.2 Ich kann Vorgänge und Erscheinungsformen in Natur und
Umwelt systematisch Basiskonzepten oder Prinzipien
zuordnen und in der entsprechenden Fachsprache
beschreiben.
A.6 Ich kann anhand ausgewählter Beispiele technologische
Prozesse und den Lebenszyklus von Waren erklären.
B.1 Ich kann aus unterschiedlichen Medien fachspezifische
Informationen beschaffen.
C.2
Ich kann die Verlässlichkeit einer Aussage hinterfragen und
Gültigkeitsgrenzen von naturwissenschaftlichen Aussagen
und Prognosen erkennen.
C.6
Themenfelder
Reife- und
Diplomprüfung
Zeitbedarf
Ich kann die Wirkung technologischer Prozesse abschätzen
und mein persönliches Handeln danach abstimmen
Technologie und ihre Folgen
40 Minuten
46
3.1.1 AUFGABENSTELLUNG
„Brennstoffzelle“
Material 1
4 Wasserstoffauto Toyota FCV soll unter 80.000 Euro kosten
Das Wasserstoffauto Toyota FCV soll ein familientauglicher Viertürer werden – mit
einem Verkaufspreis von “unter 80.000 Euro“ und bereits im Jahr 2015 auf den Markt
kommen. Das erklärte Toyota-Pressesprecher Dirk Breuer vergangene Woche in
Hamburg und kündigte an, dass man über die letzten Jahre hinweg die Brennstoffzelle
weit effizienter gemacht und den kritisierten Platinanteil verringert habe.
Die überarbeitete Brennstoffzelle des kommenden Toyota FCV ll werde demnach mehr
als 100 kW leisten, da der Wirkungsgrad auf 65 Prozent erhöht werden konnte. In der
Garage kann der Wagen daher laut Toyota sogar als Notstromaggregat für das ganze
Haus genutzt werden: Mit einer Wasserstofffüllung lasse sich genügend Strom für etwa
eine Woche erzeugen, der problemlos ins Hausnetz eingespeist werden kann.
Die Antriebseinheit besteht aus einem Elektromotor, zwei Hochdruck-Wasserstofftanks,
dem sogenannten Stack für die Energieumwandlung sowie einer Pufferbatterie, wie sie
schon jetzt in Hybridautos zum Einsatz kommt. Die Reichweite des Fahrzeugs liege bei
den versprochenen 500 Kilometern, das Tanken dauere drei Minuten.
http://www.auto-service.de/aktuell/genfer-autosalon/27924-hyundai-intrado-innovativeswasserstoff-auto-feiert-premiere-genf.html [23.2.2014]
Elektroautos sind im Kommen. Elektromotoren sind leise, man kann mit ihnen gut
beschleunigen, sie erzeugen keine Abgase. Das Problem beim Einsatz von
Elektromotoren ist, dass sich elektrischer Strom nicht direkt speichern lässt. Man muss
die elektrische Energie in eine andere Energieform umwandeln, wenn man die Energie
speichern möchte. Am besten bildet man damit energiereiche chemische Bindungen
(„chemische Energie“), aus denen später wieder elektrische Energie zurück gewonnen
werden kann. Die geschieht heute vielfach mit leistungsfähigen Akkus. Bei der Suche
nach neuen Speichermöglichkeiten rückt unter anderem Wasserstoff in den Blick. Er
bietet eine Reihe von Vorteilen: Er lässt sich abgasfrei in Strom umwandeln, lässt sich
in Tanks speichern und ist dann in Häusern und in Fahrzeugen universell anwendbar.
Aufgabenstellung 1
Erklären Sie anhand des Artikels, warum es sich beim Wasserstoffauto Toyota FCV um eine
Innovation am Automarkt handelt!
47
Material 2:
Aufbau und Funktionsweise einer Brennstoffzelle (Schematische Darstellung der
Funktion einer PEMFC-/DMFC-(/PAFC-)Brennstoffzelle)
Quelle der Abbildung: http://de.wikipedia.org/wiki/Brennstoffzelle
Aufgabenstellung 2
a) Lesen Sie aus der Grafik heraus, welche Stoffe zugeführt werden und welche
Stoffe als Reaktionsprodukt entstehen
b) Erläutern Sie, was die Aufgabe solch einer Brennstoffzelle ist!
Material 3:
Aus einem chemischen Energieträger kann man über den Umweg der Verbrennung
(Wärmekraftmaschine) elektrische Energie erzeugen.
Dabei entstehen thermische und mechanische Energie als Zwischenstufen, was stets
zu Verlusten in einem solchen Prozess führt.
Das Prinzip der Brennstoffzelle ist, die chemische Energie von Wasserstoff und
Sauerstoff direkt in elektrische Energie umzuwandeln.
Aufgabenstellung 3
a) Nennen Sie den Energieerhaltungssatz und zählen Sie wichtige Energieformen auf!
b) Ergänzen Sie in der untenstehenden Abbildung in beiden Feldern die
entsprechenden Energieformen!
Energieumwandlung
durch die
Brennstoffzelle
48
Material 4
Der Brennstoff der Brennstoffzelle
Die Bereitstellung von Wasserstoff als Brennstoff ist keine einfache Angelegenheit.
Wasserstoff existiert auf der Erde nur in Verbindungen, er muss unter Energieaufwand aus
diesen Verbindungen gewonnen werden. Die bekannteste Verbindung des Wasserstoffs ist das
Wasser. Es kann durch Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden.
Für die Elektrolyse benötigt man elektrische Energie. Im Sinne einer nachhaltigen Nutzung von
Ressourcen ist es wichtig, dass zur Bereitstellung elektrischer Energie erneuerbare Energieträger
genutzt werden.
Aufgabenstellung 4:
Vergleichen Sie verschiedene erneuerbare Energieträger in Hinblick auf die Bereitstellung von
elektrischer Energie!
Material 5
Wasser als Brennstoff?
In dem Abenteuerroman „Die geheimnisvolle Insel“ von Jules Verne treffen die Helden
auf den alternden Kapitän Nemo in seinem Unterwasserboot „Nautilus“. In diesem
Roman lässt Jules Verne den amerikanischen Ingenieur Cyrus Smith sagen: „Ich
glaube, dass Wasser eines Tages als Brennstoff dienen wird.“
Aufgabenstellung 5
Kann man aus naturwissenschaftlicher Sicht bei den Vorgängen in der Brennstoffzelle
von „Wasser als Brennstoff“ sprechen? Begründen Sie Ihre Überlegung!
49
Fragen
Handlungskompetenz
Aufgabenstellung 1: Artikel
Aufgabenstellung 2: Funktionsprinzip
Inhaltsdimension
Anforderungsniveau
C1
3.1-twl
1
A.2, A.6,
B.1
2.2-ch
3.1-twl
1,2
4.1-ph
2.2-twl
3.1-twl
Aufgabenstellung 3: Energieumwandlung
A.2
Aufgabenstellung 4: alternative
Energieträger
C.6
2.1-twl
3.1-twl
2
Aufgabenstellung 5: Brennstoff
C.2
2.1-twl
3.1-twl
2
50
1
Titel der Aufgabe
Umwelttechnologie – Beispiel Kläranlage
Themenbereich(e)
Quellen
http://www.ebswien.at/hauptklaeranlage/hauptklaeranlage/abwas
serreinigung/
http://www.ebswien.at/hauptklaeranlage/hauptklaeranlage/umwelt
hinweise/
http://www.ebswien.at/hauptklaeranlage/hauptklaeranlage/zahlen/
http://www.ebswien.at/hauptklaeranlage/hauptklaeranlage/reinigu
ngswerte/
http://www.sonaqua.de/index.php/wasser-erleben/for-kids/miniklaeranlage-selber-bauen.html
Relevante(r)
Deskriptor(en)
Zeitbedarf
Siehe dazu Anhang der Aufgabe
Material- und
Medienbedarf
Besondere
Bemerkungen,
Hinweise zur
Durchführung
ausgedruckte Arbeitsblätter, Materialien für Versuch, eventuell
Internetzugang; Material für Plakatherstellung
Partnerarbeit: Antworten müssen von jedem/er
Schüler/Schülerin einzeln festgehalten werden..
3 Unterrichtseinheiten
Lösungsvorschlag siehe Anhang
51
Beispiel Umwelttechnologie - Kläranlage
Aus Trinkwasser wird durch die unterschiedlichsten Verwendungszwecke (vom
Duschen bis zum Betätigen der WC-Spülung) Abwasser, welches mit Feststoffen und
gelösten Inhaltsstoffen - vor allem Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorverbindungen
– verunreinigt ist.
Da ungereinigtes
Abwasser für jedes Gewässer - trotz der natürlichen
Selbstreinigungskraft - eine Belastung darstellt, ist die Behandlung von Abwässern in
Kläranlagen ein wesentlicher Beitrag zum Umweltschutz.
Material 1– Bauanleitung für eine einfache mechanische Kläranlage
http://www.sonaqua.de/index.php/wasser-erleben/for-kids/mini-klaeranlage-selberbauen.html
Versuchsmaterial:







4 Joghurtbecher mit einem Loch im Boden
Kieselsteine,
Grober Sand,
Feiner Sand,
Filtertüte;
Becherglas,
pH-Wert-Indikatorstreifen.
Teststoffe: Schmutzwasser, Geschirrspülwasser
52
Material 2: Informationsmaterial - Funktionsweise einer Kläranlage
http://www.ebswien.at/hauptklaeranlage/hauptklaeranlage/abwasserreinigung Text-Kopie vom 22.04.2014
Abwasserreinigung
In Simmering, an einem der topographisch tiefst gelegenen Punkte Wiens nahe der Mündung
des Donaukanals in die Donau, liegt die Hauptkläranlage der Stadt Wien. Hier werden die
gesamten kommunalen Abwässer Wiens gereinigt. An Tagen mit Trockenwetter sind das mehr
als 500.000 m³. Diese Menge entspricht der Wasserführung eines mittleren Flusses. Das
Abwasser durchströmt in etwa 20 Stunden die mechanische und die beiden biologischen
Reinigungsstufen der Anlage, bevor es geklärt in den Donaukanal und weiter in die Donau
abläuft.
Mechanische Reinigung
Schneckenpumpwerk
Das über die Hauptsammelkanäle zufließende Abwasser wird im
Schotterfang von den mineralischen Grobstoffen, wie Schotter und
Kies befreit. Sechs Schneckenpumpen heben das Abwasser auf das
Niveau der Anlage, das es nun im natürlichen Gefälle durchfließen
kann. In der Rechenanlage werden mit den Feinrechen die
Schwimm- und Schwebstoffe abgeschieden. Das Rechengut wird
nach der Entwässerung in geschlossenen Containern zur
Entsorgung gebracht. Im nachfolgenden Sandfang setzen sich
feinere Feststoffe, Sand und Asche ab. Die letzte Stufe der
mechanischen Reinigung des Abwassers erfolgt in den
Vorklärbecken, auf die es durch die Zulaufgerinne aufgeteilt wird.
Durch Verringerung der Fließgeschwindigkeit setzen sich die im
Abwasser verbliebenen Schwebstoffe als Primärschlamm am
Boden der Becken ab. Dieser Schlamm wird durch Räumer in
Sammelrinnen geschoben und zu den Eindickern gepumpt. Durch
die mechanische Reinigung des Abwassers lassen sich bereits bis
zu 30 % der Schmutzstoffe entfernen.
Schotterfang
Rechenanlage
Sandfang
53
Vorklärung
Biologische Reinigung
Belebungsbecken
1. Stufe
Mikroorganismen
Zwischenklärung
Die folgende biologische Reinigung entspricht dem Vorbild der
biologischen
Selbstreinigung
natürlicher
Gewässer.
In den
Belebungsbecken bauen Mikroorganismen, die als „Belebtschlamm“
bezeichnet werden, die gelösten, vornehmlich organischen
Verunreinigungen ab. Der für den Abbauprozess benötigte Sauerstoff
wird durch Kreiselbelüfter eingetragen. Die Phosphatfällung mit
Eisen(III)sulfat erfolgt durch Zudosierung in den Belebungsbecken. In
den Zwischenklärbecken erfolgt die Trennung des Belebtschlammes
vom vorgereinigten Abwasser. Die Mikroorganismen setzen sich
mitsamt dem aufgenommenen Schmutz als Belebtschlamm ab. Ein Teil
des Schlammes (Rücklaufschlamm) wird in die Belebungsbecken
rückgeführt, um die Anreicherung mit Mikroorganismen zu
beschleunigen und den Abbauprozess intakt zu halten. Der
Überschussschlamm wird in die Eindicker gepumpt. Das Abwasser
fließt über die Zahnschwellen aus den Zwischenklärbecken in ein
Gerinne, welches in die zweite biologische Reinigungsstufe führt.
In den Jahren 2000 bis 2005 wurde die Hauptkläranlage Wien massiv
ausgebaut. Die Erweiterung erfolgte dabei durch die Errichtung einer
zweiten biologischen Reinigungsstufe zur Stickstoffelimination
(Nitrifikation und Denitrifikation). Unter Anwendung der neuesten
Technik wird seither mit einer erhöhten Reinigungsleistung ein
wesentlicher Beitrag zum Umweltschutz in Wien geleistet.
Der Ablauf der ersten Belebungsstufe und der Rücklaufschlamm aus
der
zweiten
Belebungsstufe
werden
dem
Zwischenpumpwerk zugeleitet, von wo Abwasser und Schlamm mit
Propellertauchmotorpumpen
in
ein
gemeinsames
–
mit
Mischelementen ausgestattetes – Gerinne gepumpt werden. Wegen der
Aufteilung des Abwasserstroms nach der Vorklärung erfolgt auch in
diesem Bereich eine Phosphatfällung mit Eisen(III)sulfat.
Im Verteilbauwerk wird der Abwasserstrom gleichmäßig auf die 15
Belebungsbecken der zweiten biologischen Reinigungsstufe aufgeteilt, die baulich in drei Blöcke zusammengefasst sind. Jedes
Belebungsbecken der zweiten Stufe besteht aus drei
Beckenkaskaden. Die erste Kaskade bildet dabei ein
vorgeschaltetes, unbelüftetes Denitrifikationsbecken, dem zwei
nacheinander durchflossene Umlaufbecken (Kaskade 2 und 3)
nachgeschaltet sind, in denen eine simultane Nitrifikation und
Denitrifikation erfolgt. Propeller-Rührwerke sorgen für eine
gleichmäßige Strömung und Durchmischung im Belebungsbecken.
Die Belebungsbecken sind mit feinblasigen Tiefenbelüftern
ausgestattet und es ist möglich, das belüftete Volumen an die
Belebung 2. Stufe
Temperatur und die Schmutzfracht anzupassen. An jedes
Belebungsbecken schließt eine Entgasungszone an, aus dem das
zugehörige Nachklärbecken beschickt wird.
54
Nachklärung
In den 15 runden Nachklärbecken erfolgt die Trennung des
gereinigten Abwassers vom Belebtschlamm. Jedes Nachklärbecken
ist mit Doppelräumern und getauchten Ablaufrohren ausgestattet
und weist einen Durchmesser von 64 m auf. Ein Teil des Schlammes
wird in die Belebungsbecken rückgeführt (Rücklaufschlamm), um
die Anreicherung mit Mikroorganismen zu beschleunigen und den
Abbauprozess intakt zu halten. Der Überschussschlamm wird in die
Eindicker gepumpt. Der Ablauf der Nachklärung fließt nach
Passieren der laufenden Kontrolle im Analysenbauwerk über das
Auslaufgerinne in den Donaukanal. Ein Teil des nitrathältigen
Ablaufes wird bei Trockenwetter in die erste Stufe zurückgeführt,
um die dortigen Denitrifikationskapazitäten zu nutzen.
Klärschlammbehandlung
Schlammeindicker
In
den
Klärschlammeindickern
werden
Primärund
Überschussschlamm gemeinsam unter Einfluss der Schwerkraft
auf einen Trockensubstanzgehalt von ca. 4 % eingedickt und
anschließend unterirdisch in das Werk Simmeringer Haide der
Wien Energie Fernwärme zur Schlammbehandlung gepumpt. Nach
Entwässerung in Zentrifugen wird der Klärschlamm in
Wirbelschichtöfen bei 850°C verbrannt.
Reinigung der Abluft
Um Geruchsbelästigung zu vermeiden, wurden Schotterfang, Schneckenpumpen, Sandfang und
Klärschlammeindicker sowie die Schlammrinnen abgedeckt. Die Entlüftung dieser Anlage
erfolgt über Biofilter.
Fachbegriffe:
Nitrifikation
Unter Nitrifikation versteht man den Abbau von Stickstoffverbindungen im Abwasser unter
Einsatz von Sauerstoff. Bakterien der Gattungen Nitrosomonas und Nitrobacter wandeln
Ammonium zu Nitratverbindungen um.
Denitrifikation
Unter Denitrifikation versteht man den Abbau von Stickstoffverbindungen im Abwasser unter
Ausnutzung der im Abwasser vorhandenen leicht abbaubaren Kohlenstoffverbindungen ohne
zusätzliche Sauerstoffeintrag. Gelöste NOx-Verbindungen werden bakteriell abgebaut. Dabei
veratmen die Bakterien den Sauerstoff, der dabei freiwerdende Stickstoff wird an die
Atmosphäre abgegeben.
55
Material 3
http://www.ebswien.at/hauptklaeranlage/hauptklaeranlage/reinigungswerte/
Glossar
1. AEV
Die Bezeichnung 1. AEV steht für die „1. Abwasseremissionsverordnung für kommunales
Abwasser“. Der Mindestwirkungsgrad bezieht sich auf das Jahresmittel, der Grenzwert auf
die maximal zulässige Ablaufkonzentration im geklärten Abwasser.
BSB5
BSB5 steht für den biochemischen Sauerstoffbedarf in 5 Tagen. Dabei handelt es sich um
eine Kenngröße für den Gehalt an biologisch abbaubaren Wasserinhaltsstoffen: Der
biochemische Sauerstoffbedarf ist die Masse an gelöstem molekularen Sauerstoff, die von
Mikroorganismen beim oxidativen Abbau (aber auch Umbau) organischer Inhaltsstoffe
(Kohlenstoffverbindungen) des Wassers unter definierten Bedingungen innerhalb eines
bestimmten Zeitraums (5 Tage) benötigt wird. Der BSB5 wird in mgO2/l (Wasser) angegeben.
CSB
CSB steht für Chemischer Sauerstoffbedarf. Der CSB ist eine Kenngröße für den Gehalt an
sauerstoffzehrenden Wasserinhaltsstoffen. Der chemische Sauerstoffbedarf ist der bei der
chemischen Oxidation von organischen Wasserinhaltsstoffen unter genormten Bedingungen
ermittelte Verbrauch an Kaliumdichromat, anzugeben als Sauerstoffäquivalent in mg/l Wasser.
TOC
TOC steht für Total Organic Carbon, also den gesamten organisch gebundenen
Kohlenstoff. Zusammen mit dem chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) ist TOC eine wichtige
Kenngröße für die Belastung eines Gewässers mit organischen Stoffen. Angabe in mg C/l
(Wasser).
Nges
Nges steht für Gesamt-Stickstoff. Der Gesamt-Stickstoff ist ein Summenparameter, der sich
aus dem organischen Stickstoffanteil (Harnstoff, Peptide, Proteine) und dem anorganischen
Stickstoffanteil (Ammonium-Stickstoff und Nitrat-Stickstoff) zusammensetzt.
NH4-N
NH4-N steht für Ammonium-Stickstoff. Der Ammonium-Stickstoff ist eine anorganische
Stickstoffverbindung, die u.a. beim biologischen Abbau organischer Stickstoffverbindungen
(z.B. Eiweiß) entsteht. Der Ammonium-Stickstoff wird in mg N/l (Abwasser) angegeben.
Pges
Pges steht für Gesamt-Phosphor. Der Gesamt-Phosphor ist ein Summenparameter, der sich
aus gelöstem anorganischen Phosphor (Orthophosphat) und gelöstem bzw. ungelöstem
organischen Phosphor zusammensetzt. Der Gesamt-Phosphor wird in mg P/l (Abwasser)
angegeben.
56
Material 4 - Datenblatt
57
Aufgabenstellungen
Arbeitsauftrag 1 – Partner/innenarbeit
Bauanleitung: Bauen Sie gemeinsam mit Hilfe der beiliegenden Materialien einen
Mini-Kläranlagenturm, siehe Abbildung.
Versuch 1:
 Schütten Sie zuerst das "Schmutzwasser " (z.B. mit
Gartenerde verunreinigt, Teichwasser...) in die MiniKläranlage.
 Überprüfen Sie das aufgefangene Wasser im
Becherglas (Färbung, Trübung, Geruch), schütteln Sie
die Probe, messen Sie den pH-Wert.
 Notieren Sie ihre Ergebnisse.
_________________________________________
_________________________________________
Versuch 2:
 Schütten Sie die Geschirrspülmittellösung in die MiniKläranlage.
 Überprüfen Sie das aufgefangene Wasser im
Becherglas (Färbung, Trübung, Geruch), schütteln Sie
die Probe, messen Ssie den pH-Wert.
 Notieren Sie ihre Ergebnisse.
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Vergleichen und interpretieren Sie ihre Ergebnisse von Versuch 1 und 2.
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
58
Arbeitsauftrag 2 - Partner/innenarbeit
a) Trinkwasserverbrauch
Jeder Österreicher, jede Österreicherin benötigt ca. 130 Liter Trinkwasser pro Tag.
Es stellt sich dabei die Frage für welche Bereiche wird wie viel Trinkwasser verbraucht.
Kreuzen Sie in der Tabelle die Spalte mit der ihrer Meinung nach richtigen Verteilung
an und begründen Sie Ihre Entscheidung:
a)
b)
c)
d)
Duschen, Baden
44 l
50 l
70 l
60 l
WC-Spülung
40 l
20 l
10 l
30 l
Wäsche waschen
15 l
10 l
20 l
10 l
Körperpflege
(Hände waschen, Zähne putzen,..)
Fenster putzen, Boden wischen, …
9l
5l
10 l
8l
8l
15l
5l
9l
Geschirr spülen
6l
10 l
5l
3l
Blumen gießen
5l
10 l
5l
7l
Kochen, trinken
3l
10 l
5l
3l
130 l
130 l
130 l
130 l
Begründung:
b) „WC und Kanalsystem sind kein Mistkübel!“
Viele im Haushalt anfallende Abfälle werden leider immer noch über die Kanalisation entsorgt,
wodurch Kanalrohre verstopft werden können und diese spätestens in der Kläranlage mit
großem Aufwand entfernt werden müssen.
Überlegen Sie, wie Abfälle sachgerecht entsorgt werden können. Beziehen Sie Ihre
Alltagserfahrungen ein bzw. suchen Sie sich Informationen im Internet.
Erstellen Sie gemeinsam ein Plakat in dem Sie die wichtigsten Umwelthinweise zur
sachgerechten Entsorgung von Abfällen darstellen und präsentieren.
Zum Beispiel:
So entsorgen Sie richtig:
 Hygieneartikel (Windeln, Binden, Tampons, Kondome) gehören in den
Hausmüll!

59
Arbeitsauftrag 3 - Einzelarbeit
a) In der nachfolgenden Tabelle sind die Bestandteile einer Kläranlage und ihre
Aufgaben durcheinander geraten. Ordnen Sie diese wieder richtig zusammen.
b) Bringen Sie die Bestandteile der Kläranlage aus dieser Tabelle in die richtige
Reihenfolge. (Nummerierung von 1 bis 7).
Nr.
Bestandteil
Vorklärbecken
Rechenanlagen
Nachklärbecken
Analysebauwerk
Schotterfang
Belebungsbecken
Sandfang
Aufgabe
Der Fein- bzw. Belebtschlamm kann sich hier
absetzen und wird vom gereinigten Abwasser
getrennt.
Durch die Stababstände von ca. 6 mm wird ein
Großteil der Fest- und Schwebstoffe aufgefangen.
Mit modernster Mess- und Analysetechnik wird das
Abwasser vor dem Verlassen der Kläranlage
überprüft.
Entfernung von Schotter und Streugut, ca. 10 bis 15 t
Feststoffe pro Woche, Schutz vor Beschädigung der
Anlage.
Durch die Zufuhr von Frischluft werden ideale
Bedingungen für Mikroorganismen (Einzeller,
Bakterien) geschaffen, dadurch „fressen“ sie
organische Abfälle und reduzieren den Kohlenstoffund Stickstoffgehalt des Abwassers.
Durch eine langsame Fließgeschwindigkeit von 10
cm/s werden feinste mineralische und organische
Teilchen entfernt.
Die Fließgeschwindigkeit des Abwassers beträgt nur
mehr 2 cm/s, dadurch können flockige
Abwasserbestandteile zu Boden sinken, aber auch
Zigarettenfilter, Blütenpollen u.a. schwimmender
Reste werden von der Oberfläche abgeschöpft.
c) Beantworten Sie die nachfolgenden Fragen mit Hilfe des beiliegenden Textes über
die Hauptkläranlage Simmering (Material 2)
1. Welche Bestandteile einer Kläranlage werden unter dem Begriff mechanische Reinigung
zusammengefasst?
2.
Warum wird das gesammelte Abwasser durch die Schneckenpumpen angehoben?
3.
Welchen Entsorgungsweg nehmen die durch die mechanische Reinigung abgetrennten
Feststoffe?
4.
Welcher Reinigungsgrad wird am Ende der mechanischen Reinigung erreicht?
60
5.
Wie wird der biologische Vorgang bezeichnet, welcher in der biologischen Reinigung einer
Kläranlage imitiert und optimiert wird?
6.
Warum wurde die Hauptkläranlage Wien Simmering in den Jahren 2000 bis 2005 stark
ausgebaut und um die 2. biologische Reinigungsstufe erweitert?
7.
Wodurch unterscheidet sich die biologische Reinigung der Stufe 1 von der Stufe 2?
8.
Denitrifikation und Nitrifikation sind zwei besonders wichtige Abbauvorgange von
Stickstoffverbindungen. Wodurch unterscheiden sich die beiden biochemischen
Abbauvorgänge?
Nitrifikation=
Denitrifikation =
9.
Wie wird der entwässerte und eingedickte Klärschlamm entsorgt?
Arbeitsauftrag 4 - Einzelarbeit
Um die Reinigungsleistung einer Kläranlage zu ermitteln, werden laufend
Abwassertechnische Daten erhoben. Dabei werden häufig viele Abkürzungen
verwendet.
a) Formulieren Sie aus dem beiliegenden Glossar (Material 3) eine kurze und einfache
Erklärung für die wichtigsten Abkürzungen:
 BSB5 =
________________________________________________________________
 CSB =
________________________________________________________________
 TOC =
_________________________________________________________________
b) Vergleichen Sie die einzelnen Parameter der Reinigungswerte der letzten Kalenderjahre
(Material 4 - Datenblatt) und interpretieren Sie diese Messergebnisse.
61
Fragen
Handlungskompetenz
A
Arbeitsauftrag1
A.1
B.4
B.5
Arbeitsauftrag2
C.1
C.5
Arbeitsauftrag3
Arbeitsauftrag4
B.1
A.4
B.1, B.5
C.6
Kommentare
Zeitbedarf: 3 UE
Die Unterlagen sind für den Unterrichtsgebrauch bestimmt.
62
Inhaltsdimension
B
2.1-twl
2.2-twl
3.1-twl
2.1-twl
2.2-twl
3.1-twl
2.1-twl
2.2-twl
3.1-twl
2.1-twl
2.2-twl
3.1-twl
Anforderungsniveau
C
1
2
1
2
Lösung: Arbeitsauftrag 1
 feste Verunreinigungen aus dem Schutzwasser werden durch die mechanische
Reinigungsstufen entfernt, Einfluss auf Färbung, Trübung, Geruch, feststellbar
 keine Veränderung des pH-Wertes, kein Abbau des Spülmittels dafür ist die biologische
Reinigung notwendig.
a) Schätzfrage: Antwort a) ist richtig!
b) Plakat: Umwelthinweise
So entsorgen Sie richtig:
 Hygieneartikel (Windeln, Binden, Tampons, Kondome) gehören in den
Hausmüll!
 Zigarettenkippen und Katzenstreu gehören in den Hausmüll!
 Speisereste, Lebensmittel und andere Bioabfälle gehören in die
Biotonne.
 Farben- und Lackreste sind Sondermüll/Problemstoffe.
 Textilien (Putzlappen, Strumpfhosen, etc.) sind Restmüll.
 Reste von Medikamenten gehören zur Problemstoffsammlung.
Besondere Hinweise
 Beachten Sie die Dosierhinweise von Wasch- und Reinigungsmitteln.
 Informieren Sie sich über die Wasserhärte ihres Trinkwassers.
 Verwenden Sie möglichst wenig scharfe Putzmittel und
informieren Sie sich über umweltverträgliche Putzmittel.
63
a) In der nachfolgenden Tabelle sind die Bestandteile einer Kläranlage und ihre Aufgaben
durcheinander geraten. Ordnen Sie diese wieder richtig zusammen.
b) Bringen Sie die Bestandteile der Kläranlage aus der obigen Tabelle in die richtige
Reihenfolge (Nummerierung von 1 bis 7).
Bestandteil
Nachklärbecken (6)
Rechenanlagen (2)
Analysenbauwerk (7)
Schotterfang (1)
Belebungsbecken (5)
Sandfang (3)
Vorklärbecken (4)
Aufgabe
Der Fein- bzw. Belebtschlamm kann sich hier absetzen und
wird vom gereinigten Abwasser getrennt.
Durch die Stababstände von 6 mm wird ein Großteil der
Fest- und Schwebstoffe aufgefangen.
Mit modernster Mess- und Analysetechnik wird das
Abwasser vor dem Verlassen der Kläranlage überprüft.
Entfernung von Schotter und Streugut, ca. 10 bis 15 t
Feststoffe pro Woche, Schutz vor Beschädigung der
Anlage.
Durch die Zufuhr von Frischluft werden ideale Bedingungen
für Mikroorganismen (Einzeller, Bakterien) geschaffen,
dadurch „fressen“ sie organische Abfälle und reduzieren
den Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt des Abwassers.
Durch eine langsame Fließgeschwindigkeit von 10 cm/s
werden feinste mineralische und organische Teilchen
entfernt.
Die Fließgeschwindigkeit des Abwassers beträgt nur mehr 2
cm/s, dadurch können flockige Abwasserbestandteile zu
Boden sinken, aber auch Zigarettenfilter, Blütenpollen u.a.
schwimmender Reste werden von der Oberfläche
abgeschöpft.
c) Beantworten Sie die nachfolgenden Fragen mit Hilfe des beiliegenden Textes:
1.

Welche Bestandteile einer Kläranlage werden unter dem Begriff mechanische Reinigung
zusammengefasst?
Schotterfang, (Schneckenpumpen), Rechenanlagen, Sandfang, Vorklärbecken
2.

Warum wird das gesammelte Abwasser durch die Schneckenpumpen angehoben?
Die weiteren Reinigungsschritte erfolgen dadurch im freien Gefälle.
3.
Welchen Entsorgungsweg nehmen die durch die mechanische Reinigung abgetrennten
Feststoffe?
Sie werden entwässert, getrocknet und verbrannt (Fernwärme)

4.

Welcher Reinigungsgrad wird am Ende der mechanischen Reinigung erreicht?
30% der Abfälle wurden abgetrennt.
64
5.

6.

7.


8.


9.
Wie wird der biologische Vorgang bezeichnet, welcher in der biologischen Reinigung einer
Kläranlage imitiert und optimiert wird?
biologische Selbstreinigung
Warum wurde die Hauptkläranlage Wien Simmering in den Jahren 2000 bis 2005 stark
ausgebaut und um die 2. biologische Reinigungsstufe erweitert?
höhere Gesamtreiniungsleistung, verbesserter Stickstoffabbau, verbesserter Umweltschutz
Wodurch unterscheidet sich die biologische Reinigung der Stufe 1 von der Stufe 2?
biologische Stufe 1: v.a. Entfernung von Kohlenstoff (ca. 80%); Stickstoff nur ca. 35%;
Fällung von Phosphor
biologische Stufe 2: v.a. Entfernung von Stickstoff durch Nitrifikation und Denitrifikation.
Denitrifikation und Nitrifikation sind zwei besonders wichtige Abbauvorgange von
Stickstoffverbindungen. Wodurch unterscheiden sich die beiden biochemischen
Abbauvorgänge?
Nitrifikation = Abbau von Stickstoffverbindungen im Abwasser unter Einsatz von
Sauerstoff. Bakterien (Nitrosomonas, Nitrobacter) bauen Ammonium zu NitratVerbindungen um.
Denitrifikation = Abbau von Stickstoffverbindungen im Abwasser unter Ausnutzung der im
Abwasser vorhandenen leicht abbaubaren Kohlenstoffverbindungen ohne zusätzliche
Sauerstoffeintrag. Gelöste NOx-Verbindungen werden bakteriell abgebaut. Dabei veratmen
die Bakterien den Sauerstoff, der dabei freiwerdende Stickstoff wird an die Atmosphäre
abgegeben.
Wie wird der entwässerte und eingedickte Klärschlamm entsorgt?

Er wird in Wirbelschichtöfen bei ca. 850°C verbrannt.
65
Um die Reinigungsleistung einer Kläranlage zu ermitteln, werden laufend
Abwassertechnische Daten erhoben. Dabei werden häufig viele Abkürzungen
verwendet.
a) Formulieren Sie aus dem beiliegenden Glossar eine kurze und einfache Erklärung für die
wichtigsten Abkürzungen:
BSB5 = Mikroben benötigen zum Abbau von organischen Verschmutzungen Sauerstoff,
ihr Bedarf bezogen auf 5 Tage wird durch den BSB 5 Wert angegeben.
CSB = bedeutet chemischer Sauerstoffbedarf; er gibt Auskunft über den gesamten
Sauerstoffbedarf, der zur Reinigung des Abwassers von organischen Inhaltsstoffen
notwendig ist.
TOC = ist der Sammelbegriff für den gesamten organisch gebundenen Kohlenstoff.
b) Vergleichen sie die einzelnen Parameter der Reinigungswerte der letzten Kalenderjahre
und interpretieren sie diese Messergebnisse.
zum Beispiel:




Die Reinigungsleistung der Kläranlage ist immer besser als bei den einzelnen
Wirkungsgraden (BSB5, CSB,..) lt. 1.AEV gefordert.
Die Ablaufkonzentration von NH4-N liegt mit den Werten 0,59 (2013) bzw. 0,83 (2012) weit
unter dem erlaubten Wert von5.
Der Gesamtphosphorgehalt im Abwasser liegt unter dem erlaubten Grenzwert von 1.
etc.
66
5 Anhang: Kompetenzmodelle in den Naturwissenschaften
Um die Überlegungen zum Kompetenzmodell gut abzusichern, werden Ansätze in
unterschiedlichen Projektzusammenhängen aus fachdidaktischer Sicht im Überblick
präsentiert.
Wie gut können SchülerInnen naturwissenschaftliche Phänomene untersuchen, beschreiben,
erklären oder vorhersagen? Sind sie in der Lage, populärwissenschaftliche Berichte zu
verstehen? Können sie Belege und Folgerungen interpretieren und von Meinungen ohne
wissenschaftlichen Hintergrund unterscheiden?
Mit den folgenden Betrachtungen sollen Kompetenzmodelle von naturwissenschaftlichen
Grundbildungen verglichen werden. Der Vergleich festigt einen Zugang zum gewählten
Kompetenzmodell für die Bildungsstandards.
Das PISA-Framework
Diese Fragen versucht PISA unter dem Titel „Scientific Literacy“ (Naturwissenschaftliche
Grundkompetenz) zu beantworten. Die OECD hat als wirtschaftsvergleichende supranationale
Institution Interesse daran, dass sich Jugendliche in einer naturwissenschaftlich geprägten Welt
mit den ökologischen, ökonomischen und sozialen Einflüssen zurechtfinden und diese auch
mitgestalten können. Die Aufgaben zielen also auf breites allgemeines Interesse ab, wo man
mit den Ergebnissen und Berichten wissenschaftlicher Arbeit umgehen können soll und
entsprechend journalistisch aufbereitete Botschaften und „Geschichten“ auf der Grundlage von
Basiswissen einschätzten können soll. Sie haben nichts mit Spezialinteressen zu tun und
benötigen kein Spezialwissen.
Im PISA-Framework wird die naturwissenschaftliche Grundkompetenz folgendermaßen
beschrieben „Scientific literacy use scientific knowledge to identify questions and to draw
evidence-based conclusions, understand and help make decisions of the natural world and the
changes made to it through human activity…(OECD, 2003, S133). „Naturwissenschaftskompetenz ist die Fähigkeit, dieses Wissen anzuwenden, naturwissenschaftliche Fragen zu erkennen
und aus belegen Schlussfolgerungen zu ziehen, um Entscheidungen zu verstehen und zu
treffen, die die natürliche Welt und die durch menschliches Handeln an ihr vorgenommenen
Veränderungen betreffen“.
Die Aufgaben stammen aus den Fachgebieten der Physik, Chemie, Biologie,
Erdwissenschaften und Weltraumwissenschaften. In Österreich werden diese Belange in
Gegenständen Physik, Chemie, Biologie und Umweltkunde sowie Geographie unterrichtet;
nicht unbedingt in allen Schultypen und auch in den allgemein bildenden Lehrplänen mit
Lücken.
Daher werden bei PISA ausgewählte Themen aus Physik, Chemie, Biologie sowie Erd- und
Weltraumwissenschaften in längeren Texten in lebensnahe Probleme verpackt, zu deren
Lösung naturwissenschaftliche Kenntnisse benötigt werden. Für die Wahl der Inhalte wurden
als erste Beschreibung der gesamten Domäne folgende Kriterien erstellt:
 Relevanz und Nützlichkeit in alltäglichen Situationen
 Bedeutung für die Lebensverhältnisse im nächsten Jahrzehnt
 Verknüpfung mit ausgewählten naturwissenschaftlichen Prozessen.
Folgende Themen zum Testen von Grundkompetenzen werden angeführt (in der Klammer sind
Unterbereiche ohne Anspruch der Vollständigkeit):
 Struktur und Eigenschaften von Materie (thermische und elektrische Eigenschaften);
67












Atmosphärische Änderungen (Strahlung, Transmission, Druck);
Chemische und physikalische Änderungen;
Energieumwandlung (Energieerhaltung, Photosynthese);
Kräfte und Bewegung (Kräfte im (Un)gleichgewicht, Kinematik, Dynamik);
Formen und Funktionen (Zelle, Skelett, Anpassung);
Humanbiologie (Gesundheit, Hygiene, Ernährung);
Physiologische Änderungen (Hormone, Elektrolyse, Neuronen);
Biodiversität (Arten, Gene, Evolution);
Genetische Kontrolle (Dominanz, Vererbung);
Ökosysteme (Nahrungsketten, Nachhaltigkeit);
Die Erde im Universum (Sonnensystem, tägliche und saisonale Änderungen);
Physische Geographie (Kontinentaldrift, Wetter).
Diese Themen werden als naturwissenschaftliches Wissen und als wesentliche Konzepte für
eine Grundkompetenz festgelegt. Viele Bereiche fehlen – auf die exemplarische Behandlung
wird immer wieder hingewiesen.
Da Wissen weniger im Vordergrund steht als das Verstehen dieser naturwissenschaftlichen
Prozesse (zweite Beschreibungsform der Domäne), also das Beurteilen und Interpretieren von
wissenschaftlichen Belegen, wurden folgende Prozesse ausgewählt:
 Beschreiben, Erklären und Vorhersagen von wissenschaftlichen Phänomenen;
 Verstehen von Untersuchungen
 Interpretieren von Belegen und Folgerungen.
Hauptaugenmerk wird weniger auf die Fähigkeit gelegt, naturwissenschaftliche Belege zu
produzieren, sondern eben referierte Belege beurteilen und interpretieren und die Anlage von
Untersuchungen verstehen zu können. Hier gibt es eine große Spannweite von
Schwierigkeitsstufen; durch Kalibrierungen werden nur Fragenkategorien gewählt, die dem
Niveau von 15-Jährigen SchülerInnen entsprechen.
Alle Aufgaben und Fragestellungen sind in einen realitätsnahen Kontext eingebettet (dritte
Beschreibung der Domäne – Situationen und Kontext), der aus dem Unterricht, aber auch
von Lernsituationen außerhalb der Schule angewendet werden soll. Folgende Situationen
wurden in folgende Anwendungsgebiete integriert:
 Wissenschaft im Bereich Leben und Gesundheit: Gesundheit, Krankheit und Ernährung;
Erhaltung der biologischen Arten, Wechselwirkung zwischen physikalischen und
biologischen Systemen; zugehöriges PISA-Beispiel: Semmelweis Tagebuch)
 Wissenschaft
im
Bereich
Erde
und
Umwelt:
Umweltverschmutzung,
Bodenbewirtschaftung und Erosion, Wetter und Klima; zugehörige PISA-Beispiele:
Tageslicht, Klimaänderung)
 Wissenschaft im Bereich Technologie: Biotechnologie, Verwendung von Materialien,
Vermeidung von Abfällen, Energienutzung, Transport; zugehörige PISA-Beispiele:
Klonen, Mais).
Gerade für eine internationale Untersuchung ist die Wahrung der Balance, bei Fragestellungen
kein Land und keinen Kulturkreis zu begünstigen, sehr wichtig.
Bildungsstandards in Deutschland
Laut dem BRD-KMK-Beschluss über Bildungsstandards (16.12.2004) ermöglicht
„naturwissenschaftliche Bildung dem Individuum eine aktive Teilhabe an gesellschaftlicher
Kommunikation und Meinungsbildung über technische Entwicklung und naturwissenschaftliche
Forschung und ist deshalb wesentlicher Bestandteil von Allgemeinbildung. Dabei geht es bei
naturwissenschaftlicher Grundbildung um die Zielsetzung, Phänomene erfahrbar zu machen,
die Sprache und Historie von Naturwissenschaften zu verstehen, ihre Ergebnisse zu
kommunizieren und sich mit ihren spezifischen Methoden der Erkenntnisgewinnung und deren
68
Grenzen auseinander zu setzen. Dazu gehört das theorie- und hypothesengeleitete
naturwissenschaftliche Arbeiten, das eine analytische und rationale Betrachtung der Welt
ermöglicht. Darüber hinaus bietet naturwissenschaftliche Grundbildung eine Orientierung für
entsprechende Berufsfelder und schafft Grundlagen für anschlussfähiges berufsbezogenes
Lernen“; soweit der Text über Grundkompetenzen, der in der Folge nach den Fächern Biologie,
Chemie und Physik gegliedert wird.
Als Kompetenzbereiche des Faches Biologie werden Fachwissen (Lebewesen, biologische
Phänomene, begriffe, Prinzipien, Fakten kennen und den Basiskonzepten zuordnen),
Erkenntnisgewinnung (Beobachten, Vergleichen, Experimentieren, Modelle nutzen und
Arbeitstechniken anwenden), Kommunikation (Informationen erschließen und austauschen)
und Bewertung (biologische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen und bewerten)
unterschieden. Als Basiskonzepte werden System, Struktur, Funktion und Entwicklung
angeführt.
Die Handlungsdimension bezieht sich auf grundlegende Elemente der Erkenntnisgewinnung.
Also auf experimentelles und theoretisches Arbeiten, auf Kommunikation und auf die
Bewertung und Anwendung biologischer Sachverhalte in fachlichen und gesellschaftlichen
Kontexten.
Als Kompetenzbereiche der Chemie wird bei derselben Einteilung wie oben auf chemische
Phänomene und Sachverhalte in verschiedenen Kontexten Wert gelegt. Die
Handlungsdimensionen sind gleich formuliert.
Die Kompetenzbereiche der Chemie und Physik taucht beim Fachwissen der Begriff
„Gesetzmäßigkeiten“ deutlich auf; beim Fachwissen wird in der Physik zwischen den Kapiteln
„Materie“, „Wechselwirkung“, „System“ und „Energie“ unterschieden. Die zentrale Stellung des
Experimentes in beiden Fächern wird immer wieder betont.
Für die Chemie ist ein „Bildungsplan Gymnasium“ definiert, der neben den oben angeführten
Darstellungen auf Wechselwirkungen zu Chemie als Kulturleistung und auch auf den Erwerb
allgemeiner Kompetenzen wie Geduld, Genauigkeit, Sorgfalt und Ausdauer Bezug nimmt. Ein
sehr hübscher Satz aus den Leitgedanken: „Für die Chemie ist das Denken auf zwei Ebene,
der Ebene der Phänomene (Stoffe, Beobachtungen, Eigenschaften) und der Ebene der
Modelle (Teilchen, Deutungen, Strukturen) typisch. (..) Um die teilweise komplexen
Zusammenhänge zu vermitteln, bedarf es einer guten Strukturierung (des Lehrstoffes) und
oftmals einer sorgfältig gewählten didaktischen Reduktion“ (Hervorhebungen durch den
Autor).
Standards beim IMST (1) -Projekt
Im Rahmen des österreichischen Entwicklungsprojektes Innovations in Math, Science and
Technology Teaching“ wurde ein Grundbildungskonzept entwickelt, also ebenfalls eine
Darstellung von grundlegenden Konzepten der Naturwissenschaften (und der Mathematik). Als
Leitlinien für die Auswahl von Inhalten werden folgende Leitlinien angeführt: „Weltverständnis“,
also fundamentale Ideen, Basiskonzepte und Grundvorstellungen;
„Kulturelles Erbe“, d.h. geschichtliche Zusammenhänge, Kulturerbe, gesellschaftlicher
Hintergrund;
„Alltagsbewältigung“ meint die Bedeutung der Themen für sich und das Umfeld;
„Gesellschaftsrelevanz“ bedeutet Vorbereitung für öffentliche Diskussionen und
Meinungsbildung;
„Wissenschaftsverständnis“ geht davon aus, Vorwissen für spätere Studien mit höherer
Abstraktion und Modellbildung zu erlangen und
„Berufliche Orientierung und Studienfähigkeit“ soll der Orientierung in der Berufswelt, aber auch
der Beschäftigungsfähigkeit dienen.
69
Alle diese Inhalte sollen methodisch von einem gemäßigt konstruktivistischen Ansatz
ausgehen und am Vorwissen der SchülerInnen anknüpfen. Alltagsvorstellungen, Interessen
und Gefühle fließen mit Unterstützung entsprechender Methoden (Brainstorming, Concept
mapping) in die Aufbereitung der Inhalte ein. Es soll dabei anwendungsbezogen und
authentisch, erfahrungsgeleitet, in unterschiedlichen Kontexten und im sozialen Umfeld
gearbeitet werden. Instruktion kann unterstützend verwendet werden; hier spielen auch neue
Medien ihre Rolle.
Krainer (2005) geht in seiner Stellungnahme zu den nationalen Bildungsstandards von einer
neuen Prüfungskultur aus und sieht gerade in der Entkopplung von der derzeitigen
Leistungsbeurteilung eine Chance auf Vielfalt und Verständigung zwischen den parallel
laufenden Vereinbarungskulturen. Bildungsstandards können, wenn sie auf die
Unterrichtsentwicklung belebend wirken, eine „Vision von Bildungsprozessen“ ausmachen.
Was sagt die „alte“ Reformpädagogik?
In seinem pädagogischen Büchlein „Verstehen lernen“ hat der leider 1988 verstorbene Martin
Wagenschein der Projektkultur mit der Triade „Entdecken-Denken-Verstehen“ (oder genetischsokratisch-exemplarisch) ein Denkmal gesetzt.
Er zeigt am Beispiel des naturwissenschaftlichen Lernens eine „Annäherung an das genetische
Lehren“. Verstehen heißt dabei selber einsehen, „wie es kommt“.
1. Regel: Nicht immer erst das Selbstverständliche, Einfache (und Langweilige) sondern
oft erst etwas Erstaunliches, etwas Kompliziertes und Problematisches vor den
Schülern ausbreiten; dann: in dem Erstaunlichen als produktives Denken ein
Verständliches und Gewohntes erkennen lassen, auf dem es „beruht“ (einen „alten
Bekannten“ wieder erkennen).
2. Regel: Erst das Naturphänomen, dann das Laborphänomen.
3. Regel: Erst „qualitativ“, dann „quantitativ“.
4. Regel: Erst das Phänomen aufnehmen, dann die Modellvorstellung oder Theorie
erarbeiten;
5. Regel: Erst die Entdeckung, dann die Erfindung oder: erst der fertige (noch
durchschaubare) Apparat, dann das „Ausgraben“ des „Natürlichen“ in ihm.
6. Regel: Erst den Einzelfall anwesend sein lassen und mit dem einfachsten, seiner
Besonderheit zugewandten Denkmitteln verstehen; dann: ihn, falls nötig, nach
allgemeinen Regulativen entscheiden.
7. Regel: Erst die Muttersprache, dann die Fachsprache anwenden (die Muttersprache ist
die Sprache des Verstehens, die Fachsprache besiegelt das Ergebnis im letzten
Arbeitsgang.
8. Regel: Nicht erst die Schnellen gewinnen, dann die Langsamen nachschleppen.
Sondern: Erst die Langsamen, dann die Schnellen (Tutorprinzip).
9. Erst die Mädchen, dann die Burschen (die Mädchen dafür sorgen lassen, dass die
Burschen die Abstraktion nicht abspalten statt sie anwachsen zu lassen).
Es wäre schön, wenn diese didaktische und pädagogische Weisheit auch bei der Umsetzung
der Bildungsstandards in prototypische Beispiele im Hinterkopf bliebe.
Aktuelle Fragestellungen
Einer der Motoren didaktischer Entwicklungen in den Naturwissenschaften ist die Umsetzung
gemäßigt konstruktivistischer Ideen. Aus der Perspektive naturwissenschaftsdidaktischer
Lehr-Lernforschung votieren Duit und Möller (2000) für eine "inklusive konstruktivistische Sicht
70
von Lernen" und einen moderat konstruktivistischen Ansatz, der klassische Lerntheorien des
Konzeptwechsels (conceptual change) mit sozial-konstruktivistischen Positionen (z.B.
kollaborative Wissenskonstruktion in kooperativen Lerngruppen) und Theorien der situierten
Kognition verknüpft.
Nach Möller (2000) lässt sich der Lernprozess in einem moderat konstruktivistisch orientierten
Unterricht durch folgende Lernformen kennzeichnen:
Eigenaktives konstruktives Lernen, situatives Lernen, soziales und kooperatives Lernen,
selbstgesteuertes und unterstütztes Lernen.
Dabei spielen nicht nur kognitive Aspekte, sondern auch die Vorerfahrungen („Präkonzepte“)
und Interessen der Lernenden, emotionale Kontexte und die persönliche Identifikation mit den
Lerninhalten eine Rolle. Inhaltlich muss sich der Unterricht an komplexen, lebens- und
berufsnahen, ganzheitlich zu betrachtenden Problembereichen orientieren.
Wesentlich ist auch der Umgang mit Prüfungsvorgängen in den Naturwissenschaften, der
durch ein Projekt des Programms „IMST (=Innovationen machen Schulen top) besonders
befördert wurde (Koenne et al. 2008). Das Programm Prüfungskultur geht davon aus, dass die
Art der Leistungsfeststellung wesentlich bestimmt, wie und welche Inhalte von den
SchülerInnen behalten werden. Innovativer Unterricht muss auch auf die Prüfungskultur
einwirken, um die Bildungsziele der Gegenwart erfüllen zu können. Die bestehende
Prüfungskultur soll reflektiert und alternative Prüfungsmodelle sollen diskutiert werden. Das
Programm vernetzt Lehrer/innen, die sich mit Prüfungskultur beschäftigten. Das Projekt
Prüfungskultur und die Fortbildungsveranstaltungen werden wissenschaftlich begleitet und
evaluiert.
In mehrtägigen Seminaren werden interessierte Lehrer/innen zur Reflexion der bestehenden
Prüfungskultur motiviert. Sie setzen sich mit Bildungszielen auseinander, diskutieren
Kompetenz-Modelle (z. B. PISA-Framework) und erproben neue und alternative Prüfungsformen. Adressat/innen sind Lehrer/innen in naturwissenschaftlichen Fächern und Mathematik.
Was zeigt dieser Vergleich?
Auch unterschiedliche Vorstellungen von Grundkompetenzen laufen in den Naturwissenschaften immer auf ähnliche Deutungsmuster bezüglich Inhalt und Methoden hinaus. Die
inhaltliche und methodische Dimension des praktizierten Kompetenzmodells sind gut
abgesichert, die Dimension der Anforderungsniveaus bildet sich eher implizit ab (PISAFramework: Spannweite der Schwierigkeitsstufen; Bildungsplan Gymnasium: Denken auf „zwei
Ebenen in der Chemie“; IMST: unterschiedlich „konstruktivistisch“ ausgeprägte Lernszenarien;
Wagenschein: Kompliziertes und Einfaches; „erst qualitativ, dann quantitativ“).
Das PISA-Framework zeigt einen modernen polyglotten Ansatz, der auch in unterschiedlichen
Lebens- und Lernkulturen bestehen muss. Er wirkt dort am stärksten, wo ein klares Gerüst
Ausgangspunkt für messbare Aufgabenbeispiele sein muss.
Die moderne lebensweltlichen Zugänge des PISA-Frameworks lassen die anderen Ansätze
inhaltlich alt oder zumindest strikt (fach)kanonisiert aussehen. Am Framework wird man also
nicht vorbeikommen, wenn man Bildungsstandards für die Naturwissenschaften finden will.
Nicht zuletzt zeigen der PISA-Framework-Ansatz und das genetische Lernen von Martin
Wagenschein eine Betrachtung der Naturwissenschaften in ihrer Gesamtheit mit all den
interdisziplinären Bezügen, die auch die heutige Arbeits- und Forschungswelt eindeutig prägen.
Dass dies noch lange keine gemeinsamen Fächer in den Lehrplänen bedeutet, ist eine Sache.
Ein andere aber auch, dass eine Darstellung und gemeinsame Erarbeitung ohne
fächerübergreifende Bezüge und eine gemeinsame Nomenklatur heute nicht mehr möglich sein
soll. Das Naturwissenschafts-Bildungsstandardprojekt wird diese fächerübergreifende Anlage
in jeder Hinsicht ernst nehmen, aber keine „Fächerzusammenlegungen“ propagieren.
Ob die Ausgangssituation immer in einer langen, fast essayistischen Darstellung beschrieben
werden muss (und damit den geduldigen „Lesern“ entgegenkommt), oder auch in kurzen
Faktendarstellungen oder qualitativen inhaltlichen Bezügen (Proportionen, reziproke Verläufe,
71
Abschätzung von Größenordnungen, u.a.) verlaufen kann, soll offen gelassen werden.
Exemplarische Beispiele zu den Bildungsstandards können eine „österreichische Färbung“
haben, d.h. auch biologisches, chemisches und physikalischen Grundwissen im
Kernstoffbereich voraussetzen, ohne vorher eine ganze Geschichte erzählen zu müssen.
Jedenfalls ergibt sich aus den inhaltlichen Darstellungen fast zwanglos ein graphisch
darstellbares Modell der gewünschten Kompetenzen von SchülerInnen. Dies wird, mit einem
gemeinsamen Gerüst für alle drei Naturwissenschaften, mit einer hohen Stringenz umzusetzen
sein.
Literaturnachweise:
Weinert, F.E.: Vergleichende Leistungsmessung in Schulen – eine umstrittene Selbstverständlichkeit. In:
Weinert, F.E. (Hrsg.): Leistungsmessung in Schulen. Weinheim und Basel 2001, S. 17-31
Literaturbezüge für den Anhang:
OECD, Schülerleistungen im internationalen Vergleich – naturwissenschaftliche Grundbildung, OECDPublikation, 2003.
Ständige Konferenz der Kultusminister in der BRD, Bildungsstandards für den mittleren Schulabschluss,
Beschluss der KMK, 16.12.2004
Bildungsstandards für Chemie, Bildungsplan Gymnasium, KMK - Bonn 2003.
IMST-S1, ein dynamisches Konzept für die mathematisch-naturwissenschaftliche Grundbildung –
Handreichung für die Praxis, Klagenfurt, 25.8.2003
Krainer K., Zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards, in: Journal für Schulentwicklung 4/2004,
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Wagenschein M., Verstehen lernen, Weinheim und Basel 1968, Beltz-Verlag.
Duit, R. , Konzeptwechsel und Lernen in den Naturwissenschaften in einem mehrperspektivischen
Ansatz. In: Duit, R. & Rhöneck, C.v. (Hrsg.): Ergebnisse fachdidaktischer und psychologischer LehrLern-Forschung. Kiel: IPN, S. 77-103, 2000.
Möller, K.: Lehr-Lernprozessforschung im naturwissenschaftlich-technischen Bereich des
Sachunterrichts. In: Duit, R. & Rhöneck, C.v. (Hrsg.): Ergebnisse fachdidaktischer und psychologischer
Lehr-Lern-Forschung. Kiel: IPN, S. 131-156, 2000.
Koenne C. et al, Prüfungskultur –Leistung und Bewertung (in) der Schule, IUS-Klagenfurt, 2008.
72
6 Anhang: Managementkompetenz durch
Warenwissenschaft
Warenwissenschaft als Basis für marktwirtschaftliches und wissenschaftliches
Warenmanagement
Die Zielsetzung der Warenlehre in Handelsakademie, Aufbaulehrgang und anderen
Sonderformen höherer kaufmännischen BMHS besteht im Gegensatz zur Handelsschule in der
Vernetzung von Bildungsinhalten auf wissenschaftlicher Ebene.
Absolventen dieser Schultypen sollen Assessmentfähigkeit für interdisziplinäre
Problemstellungen in Wirtschaft orientierten Berufen und Studien durch sinnerfassende
Verknüpfung von Warenkenntnissen aus Natur-, Wirtschaft- und Sozialwissenschaften
erwerben.
Interdisziplinarität ist Kernpunkt einer neu orientierten Umweltforschung, die einerseits eine
soziale Naturwissenschaft, andererseits auch naturbezogene Wirtschafts-, Sozial- und
Humanwissenschaft fordert (Hobbensiefken, 1991).
Im Sinne des fachphilosophischen Ansatzes vom abschließenden Unterrichtsgegenstand
„Technologie, Ökologie, Warenlehre“ ist der Begriff „Naturwissenschaften“ im Sinne einer
angewandten Wissenschaft breiter gefasst zu sehen.
Die Verknüpfung von Technologie, Ökologie, Warenlehre ist ein Konstrukt ganzheitlichen
Denkens. Sie ist eine Umsetzung der Systemtheorie, nach der Strukturen und Funktionen
verschiedener Systeme analog sind (Ulrich und Probst, 1988).
Dieses Gedankengut führt zur Biokybernetik, die Steuermechanismen der Natur hinterfragt,
welche durch Abstraktion vom Ökosystem in das Wirtschaftssystem übertragen werden können
(Vester, 1999).
Dies inkludiert vor allem den Bereich von Technik und Technologie, der alle Disziplinen der
Naturwissenschaft betrifft: Die Produktion von Lebensmittelzusätzen wie Vitamin C oder
Zitronensäure bildet Beispiele der Biotechnologie ab, die als Begriff selbst erklärend ist.
Wasserstofftechnologie gilt für die Technik als Zukunft weisende chemische Technologie.
Dies gilt analog für die Solartechnologie als physikalische Technologie. Mit der
Umwelttechnologie hat sich mittlerweile ein großer Wirtschaftszweig auf Basis der Ökologie
etabliert.
In jedem Fall geht es letztlich immer um Management: Darunter versteht man die
Umwandlung von Ressourcen in Nutzen (Spur, 1998, S. 84). Damit wird Warenwissen zu
einer essentiellen Voraussetzung unternehmerischer Tätigkeit.
Der Zweck von Unternehmen besteht im Nutzen für den Kunden. Der Gewinn ist die
Kenngröße für die Effektivität und Effizienz des Unternehmens. Darunter versteht man das
Richtige bzw. das Richtige richtig tun (Malik, 2005, S. 148 - 149).
73
Waren als Objekte der Wissenschaft
Ein Objekt der Wissenschaft muss wissenschaftlich fundiert definiert werden. Der Begriff
„Ware“ geht auf den indogermanischen Wortstamm „war“ zurück. Er bezog sich zunächst auf
Rinder und wurde in weiterer Folge auf gehandelte Sklaven (waru) sowie verpackte Sachen
(lat. vasa) bezogen.
Alle Bezugsbegriffe wurden im damaligen Verständnis im weitesten Sinn als Werkzeuge
angesprochen. Der Warenbegriff liefert auch die Basis für den englischen Begriff „ware“: Das
Verlangen nach Vieh (lat. pecus) begründet den Begriff „Vermögen“ (lat. pecunia) und ist eine
der Ursachen für Kriege (Kiridus-Göller und Seifert, 2012).
Ware ist aufgrund ihrer Betrachtung aus der Sicht von Natur-, Wirtschafts- und
Sozialwissenschaft vieldeutig und daher wissenschaftstheoretisch als Begriff zu analysieren
(Kutzelnigg, 1965).
Die Ökologie ist als breit verstandene Disziplin mehr denn je eine Brückenwissenschaft.
Soziokulturelle, technoökonomische und politisch-gesellschaftliche Faktoren fließen neben
Natur bezogenen Aspekten in den Begriff „Umwelt“ ein. Das Einfließen dieser Faktoren ist in
jeder Ware abgebildet (Buchmayr, 1990).
Waren sind im Interesse von Lebenserhaltung und –qualität aus biologischer Sicht Mittel zur
Bedürfnisbefriedigung. Aus Sicht der Wirtschaft sind sie Mittel zum Erwerb von Geld mit
entsprechendem Gegenwert. Aus gesellschaftssozialer Sicht sind Waren Mittel zur
Versorgung der Bevölkerung über den Handel.
Waren lassen sich daher gesamtwissenschaftlich definieren: Waren sind Mittel zur
Bedürfnisbefriedigung, die Gegenstände des Handels sein können und Tauschwert für Geld
besitzen (Kiridus-Göller, 1997).
In Abstimmung auf den Produktlebenszyklus durchlaufen Waren nicht nur verschiedene
Phasen sondern auch Wertstufen: Den Ressourcen an der Basis ist Naturwert zuzuordnen.
In der Produktionsphase erhalten sie durch Technologie und Technik Gebrauchswert. Mit dem
Verkauf bzw. Kauf der Ware hat sie Tauschwert. In der Konsumphase erfährt sie Nutzwert
(Göller, 1990)
Von zentraler Bedeutung ist der biologische Aspekt der Warenlehre: Sie ist so alt wie die
Menschheit. Der Mensch musste sich immer schon in der Auseinandersetzung mit der Umwelt
um Mittel zum Leben bemühen (Kapp, 1978, Sachsse, 1978).
Die Zielsetzung der Ware ist jedoch aufgrund von Entwicklungen in allen wissenschaftlichen
Bezugsfeldern dem Wandel unterworfen: Die Warenwelt ist demnach das evolutionäre
Ergebnis sozialökologischer Prozesse (Kiridus-Göller, 2012).
In diesem Sinn spricht man heute zB von Markenwaren, die als Statussymbole gelten:
Darunter versteht man standardisierbare Erzeugnisse, die in der Regel als Warenzeichen
eingetragene Marken sind. Dementsprechend sind bei den Konsumenten Marken für
Kleidung, Schuhe, Taschen, Uhren etc. bekannt.
74
Waren sind auch Indikatoren für die parallelen Entwicklungen von Natur, Wirtschaft und
Gesellschaft: Im Sinne der Agenda 21 kommt der Ware große Bedeutung als Objekt der
Nachhaltigkeitswissenschaft zu, deren Ziel die Lösung existentieller Probleme der
Weltgesellschaft und des Ökosystems „Erde“ ist.
Die Arbeitsweise der sehr jungen Wissenschaft basiert auf den Dialog vieler Disziplinen der
Natur-, Wirtschafts- und Sozialwissenschaften (Kates, Clark et al., 2001)
Waren stehen stets im Zusammenhang mit Ökologie, da im Produktlebenszyklus schon die
Gewinnung der Rohstoffe Auswirkungen auf die Umwelt hat, was auch die Entsorgung
gebrauchter Waren betrifft.
Eine höhere Stufe des Zusammenhangs besteht seit der Entwicklung von Ökodesign, das
gerade die beiden genannten Phasen vom Warenzyklus berücksichtigt. Wieder- und
Weiterverwendung sowie Langlebigkeit von Waren drücken ihre Nachhaltigkeit aus (Tischner,
2002).
Waren verdeutlichen mehr als andere wirtschaftliche Indikatoren die ökologischen Grenzen
der Wirtschaft. Nachhaltiges Wirtschaftswachstum ist nur durch Gewinnoptimierung und
nicht –maximierung zu erreichen.
Dies kann man besonders gut an Produkten, die auf Recyclingbasis hergestellt werden,
nachvollziehen wie zB bei Papier, wo die Stoffbilanz hinsichtlich Ressourcenschonung, die
Reduktion der Produktionsmittel und des Energieeinsatzes eine deutliche Sprache spricht
(O’Riordan, 1996).
Waren als zentrale Gegenstände der Bioökonomie
Der Handel mit Waren ist ein Teilbereich der Ökonomie. Die Biologie ist als deren Grundlage
anzusehen. Sie ist auch Ursache der Komplexität von Wirtschaft (Marshall, 2006).
Das Prinzip der Wirtschaftlichkeit ist Voraussetzung für die Existenz aller Lebewesen, zu der
auch die Versorgung mit Waren zählt (Riedl, 1975).
Diese Grundsätzlichkeit verdeutlicht sich angesichts der Globalisierung des Handels mit
Waren, dessen Abstimmung auf die Verträglichkeit für das „Raumschiff Erde“ unabdingbare
Voraussetzung für Nachhaltigkeit ist (Boulding, 1966).
Die fundamentale Aufgabe der Wirtschaft ist das Sicherstellen der Lebensgrundlagen vom
Menschen, was nicht zuletzt durch Waren geschieht (Ulrich, 1997).
Waren sind Kommunikationsgegenstände, die über den Handel den Menschen verschiedene
Botschaften vermitteln: Sie dienen als Attraktoren von Viabilität als Mittel zum Leben und zur
Bedürfnisbefriedigung.
Waren sind ein Weg der Kommunikation. Der Handel mit ihnen hat zur Internationalisierung,
der Errichtung von Handelswegen wie der Seidenstraße, der Entwicklung von
Handelssprachen wie Englisch und Spanisch sowie internationalen Vereinbarungen wie
dem GATT (General Agreement on Tariffs and Trade) beigetragen (Lungershausen, 2002).
So sind Waren in Wirtschaft und Natur eingebettet. Die Bioökonomie vernetzt die Waren- und
Managementlehre. Die Viabilität verbindet die Ökonomie der Natur mit der Natur der
Ökonomie (Kiridus-Göller, 2008).
75
Anders ausgedrückt ist Warenlehre ohne Verknüpfung mit Umweltmanagement undenkbar
(Seifert, 2012).
Die Natur der Ökonomie drückt sich in Eigenschaften von Waren aus, über die eine Information
für den Konsumenten relevant ist (zB Textilien, Schoenheit, 2005):
Sucheigenschaften
Preis
Mode
Passform
Erfahrungseigenschaften
Pflege
Verarbeitung
Haltbarkeit
Vertrauenseigenschaften
Gesundheit
Umweltverträglichkeit
Corporal Social Responding
Die Streuung der Produkteigenschaften zeigt, dass sich Konsumprodukte mittlerweile oft über
anderes als ihre Materialeigenschaft definieren (Ullrich, 2012).
Die Wirtschaft ist in ihrer Gesamtheit Entwicklungen unterworfen. Eine derartige Evolution zeigt
sich auch in der Bioökonomie von Waren über Produktionsstrategien von Unternehmen,
Marken und Warenmärkte (Springinsfeld, 2000).
Basis der wirtschaftlichen Evolution ist die Natur: Der wirtschaftende Mensch (homo
oeconomicus) ist in ökologische Kreisläufe einbezogen, die den evolutionären Wandel von
Waren ermöglichen (Gowdy, 2004).
Damit besteht ein Zusammenhang zwischen der Bioökonomie der Waren und der
biologischen Evolutionstheorie, die sich ziemlich mit den Erkenntnissen der jungen
Wissenschaft der Evolutionsökonomie deckt (Kiridus-Göller, 2012, Pillath, 2002).
In der bioökonomischen Evolution von Waren ist auch die Einführung des 2.
Thermodynamischen Hauptsatzes in die Ökonomie zu berücksichtigen (Georgescu-Roegen,
1971).
Die Produktion von Waren ist als Leistung von Lebewesen dem Prinzip der Entropie
unterworfen: Es bestehen begrenzte Ressourcen, die über Kreisläufe nicht erneuerbar sind
(Wuketits, 2012).
Die Analogie zwischen biologischer und ökonomischer Evolution besteht deshalb, weil Geld
nach dem gleichen biologischen Prinzipien Produkte herstellende Unternehmen erzeugt wie
Gene lebende Organismen hervorbringen (Merö, 2009).
Der Erfolg der Evolution bedarf jedoch eines entsprechenden Managements, das auf einen
kulturellen Wandel zu einer lebensdienlichen Ökonomie orientiert ist (Malik, 2008).
Der Zusammenhang von Waren und Technologie
Für diesen Kontext ist die Differenzierung der Begriffe „Technik“ und „Technologie“ sehr
wesentlich. Die Technologie bezieht sich auf das Hintergrundwissen und Verständnis für
Produktionsvorgänge bei der Herstellung von Waren.
Sie ist das Know-How bzw. sinnbildlich die für den Vorgang nötige Software. Die Technik setzt
die Technologie durch Herstellung der Ware um. Technik ist eine der ursprünglichsten
Erfindungen von Lebewesen (Vester, 2004).
Viele Definitionen von Technologie machen die Ware zum zentralen Gegenstand, ohne sie
namentlich zu nennen. So bezeichnete sie Georg Friedrich Lamprecht (1760-1820) als
Wissenschaft, welche die Art und Weise lehrt, rohe Produkte der Natur durch menschliche
Kunst zu den Bedürfnissen des Lebens zu bearbeiten (Timm, 1964).
76
Die Definition, wonach Technologie als Lehre von der künstlichen Umwandlung in
Gegenstände des physischen Gebrauchs gilt, ist trotz ihres Alters allgegenwärtig (Karmarsch,
1872).
Der Zusammenhang von Technologie und Management wurde erst in den vergangenen
Jahrzehnten hergestellt, da Management auch eine junge Wissenschaft ist. Es gibt viele
Anknüpfungspunkte zwischen beiden Wissenschaften.
An einer dieser Schnittstellen steht die Ware, die eine Umwandlung von Rohstoffen in Produkte
des Gebrauchs darstellt (Spur, 1998).
Die Umsetzung von Technik bedeutet immer Eingriffe in die Natur. Die für Waren bedeutsamen
Techniken der chemischen Industrie sowie der Gentechnik haben eine mathematischexperimentelle Basis.
Das losgelöste Betrachten von Phänomenen von den technologischen Folgewirkungen
bedeutet jedoch in diesem Zusammenhang eine Manipulation der Natur und keine nachhaltige
Sichtweise, welche die Basis des Überlebens bildet (Von Gleich, 1989)
Literaturnachweise:
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1991
ULRICH, H. et PROBST, G., Anleitung zum ganzheitlichem Denken und Handeln, Haupt BernStuttgart 1988
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KARMARSCH, K., Geschichte der Technologie seit Mitte des achtzehnten Jahrhunderts,
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VON GLEICH, A., Über den technischen Umgang mit Natur, Wirtschaftsethik und ökologische
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79
80

Naturwissenschaften, Technologie, Ökologie und Warenlehre (HAK)

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