Naturwissenschaften Gymnasium – wachsendes Materialpaket | Biologie, Chemie, Physik | Basis, Vertiefung, Experte | mit Klassenarbeiten und Erwartungshorizont | Klasse 5–10

Ein Arbeitsheft zur Radioaktivität auf gymnasialem Niveau für die Klassen 9 und 10. Es beginnt mit einem Messprotokoll: Im Keller eines Hauses in Schneeberg im Erzgebirge misst eine Familie ein Jahr lang Radon, 620 Becquerel je Kubikmeter. Von dort geht es zu Atomkernen und Zerfallsreihen, zu Zählrohr und Abstandsgesetz, zum Cäsium im bayerischen Wildschwein und zur Frage, ob nach einem Sturz auf den Kopf sofort eine CT gemacht werden muss.Drei Anspruchsebenen in jedem Block: Basis, Vertiefung und Experte, jede Aufgabe mit Anforderungsbereich (AFB I–III). Jede Aufgabengruppe endet im AFB III; in Block C wählen die Lernenden zwischen zwei Expertenaufgaben.Das steckt drin (32 Seiten):Block A: Radon im Keller – Aufbau des Atoms, Nuklidschreibweise, Isotope, Alpha- und Betazerfall, die Zerfallsreihe von Radium-226 zu Blei-206 in der Nuklidkarte, die Geschichte der Schneeberger Krankheit und der Referenzwert nach § 124 StrlSchG im WortlautBlock B: Nachweis und Abschirmung – Zählrohr und Nulleffekt, Rutherfords Aufsatz von 1899, zwei Messreihen zu Abstand und Absorbern, Methodenseite „Eine Messreihe auswerten“ mit Prüfung auf das 1/r²-Gesetz und der √N-Regel; die Expertenaufgabe plant eine eigene MessungBlock C: Zerfallsgesetz und Halbwertszeit – Zerfallskurve, Aktivität, Radiokarbonmethode an Ötzi, Schülerversuch Würfelmodell, das Wildschwein-Paradox nach einer Studie von 2023; für die Expertenebene die Zerfallskonstante λ = ln 2 / T½Block D: Dosis und Strahlenschutz – Strahlung bei der CT, Energiedosis und Äquivalentdosis mit Strahlungs-Wichtungsfaktor, logarithmisches Dosisdiagramm, bestrahlt oder kontaminiert, rechtfertigende Indikation an einer Kontroverse zweier FachleuteOperatorenkasten nach AFB, Fachbegriffe und Selbsteinschätzung mit SeitenverweisenKlassenarbeit (40 Punkte, 60 Minuten) mit neuen Aufgaben – Cäsium-137, Iod-131, die Thoriumreihe, Radiojodtherapie – mit Erwartungshorizont, Punkten, AFB und NotenschlüsselErwartungshorizont zu allen 21 Aufgaben mit Fundstelle, Punkteschlüssel und häufigen FehlernKompetenzbezug (Bildungsstandards im Fach Physik für den Mittleren Schulabschluss, KMK 2024): Inhaltsbereich Ionisierende Strahlung, dazu die Basiskonzepte Ursache und Wirkung, Modelle und Vorhersagen sowie Experimente und Verfahren. Alle vier Kompetenzbereiche kommen vor, Bewertungskompetenz an Radon im Wohnhaus, Wildfleisch und CT.Für heterogene Klassen gibt es dasselbe Thema vierfach differenziert mit Förderversion (#2210884) und als Arbeitsheft in einfacher Sprache (#2244218).

Klassenstufen: 9-10. Klasse

Ein Arbeitsheft zu Herz, Blut und Blutkreislauf auf gymnasialem Niveau für die Klassen 7 und 8. Es beginnt mit einem Untersuchungsbogen: Die 13-jährige Lina aus Lübeck will bei ihrer ersten Ruderregatta starten und wird vorher sportärztlich untersucht, mit Herzfrequenz 72 und Blutdruck 112/68 mmHg. Von dort geht es zu Herzklappen und Herztönen, zu Druck- und Volumenkurven, zu Harveys Rechnung von 1628, zur Blutspende ihrer Mutter und zum Herzinfarkt ihres Großvaters.Drei Anspruchsebenen in jedem Block: Basis, Vertiefung und Experte, jede Aufgabe mit Anforderungsbereich (AFB I–III). Jeder Block endet mit einer Expertenaufgabe im AFB III.Das steckt drin (29 Seiten):Block A: Die Herzklappen schließen hörbar – die großen Gefäße, Bau des Herzens im Schnittbild, Segel- und Taschenklappen, Systole und Diastole, Druck- und Volumenkurve eines Herzschlags, Schlagvolumen; die Expertenaufgabe prüft eine These zur rechten KammerBlock B: Das Blut fließt in zwei Kreisläufen – Lungen- und Körperkreislauf, Kapillaren und Diffusion, systolischer und diastolischer Blutdruck, Druckverlauf von der Aorta bis zum rechten Vorhof, Herzminutenvolumen mit Rechenkasten, Methodenseite „Eine Messreihe als Diagramm darstellen und auswerten“ an einem Ergometertest; Experte: William Harveys Beweis von 1628 nachrechnen und beurteilenBlock C: Antikörper erkennen fremde Blutgruppen – Blutbestandteile, AB0-System mit Antigenen und Antikörpern, Rhesusfaktor, Bedside-Testkarten, Karl Landsteiners Versuch von 1901, die Blutgruppenverteilung in Deutschland und ein SpendenaufrufBlock D: Verengte Herzkranzgefäße gefährden den Herzmuskel – Arteriosklerose im Querschnitt, Herzinfarkt, beeinflussbare und nicht beeinflussbare Risikofaktoren, Blutdruckeinteilung, Todesursachenstatistik 2024 und eine Kontroverse: EKG für alle jungen Wettkampfsportler, mit den Daten aus VenetienOperatorenkasten nach AFB, Fachbegriffe und Selbsteinschätzung mit SeitenverweisenKlassenarbeit (40 Punkte, 45 Minuten) an neuen Werten – Herzschema, Drucktabelle mit Klappenzuständen, Herzminutenvolumen in Ruhe und Belastung, Testkarten, Blutdruckeinordnung, das Sportlerherz – mit Erwartungshorizont, Punkten, AFB und NotenschlüsselErwartungshorizont zu allen 19 Aufgaben mit Fundstelle, Punkteschlüssel und häufigen FehlernKompetenzbezug (Bildungsstandards im Fach Biologie für den Mittleren Schulabschluss, KMK 2024): im Mittelpunkt das Basiskonzept Struktur und Funktion, dazu Steuerung und Regelung sowie Stoff- und Energieumwandlung. Alle vier Kompetenzbereiche kommen vor, die Erkenntnisgewinnung an Druckkurven, Messreihe und historischer Beweisführung, die Bewertungskompetenz an Spendenaufruf und Vorsorgeuntersuchung.Für heterogene Klassen gibt es dasselbe Thema vierfach differenziert mit Förderversion (#2233828) und als Arbeitsheft in einfacher Sprache (#2197901).

Klassenstufen: 7-8. Klasse

Ein Arbeitsheft zu Licht und Sehen auf gymnasialem Niveau für die Klassen 6 und 7. Es beginnt am Abend des 12. August 2026: Die zwölfjährige Mira beobachtet in Köln die teilweise Sonnenfinsternis mit einem Schuhkarton, in dem die Sonne als kleine Sichel auf dem Pergamentpapier erscheint, und zwar auf dem Kopf. Aus ihrer Messung am Vorabend berechnen die Schülerinnen und Schüler später den Durchmesser der Sonne und beurteilen, wie genau das Ergebnis sein kann. Drei Anspruchsebenen in jedem Block: Basis, Vertiefung und Experte, jede Aufgabe mit Anforderungsbereich (AFB I–III). Jeder Block endet mit einer Expertenaufgabe im AFB III, die zwei Materialien verknüpft. Das steckt drin (29 Seiten): Block A: Lichtstrahlen verlaufen geradlinig – Lichtquelle und beleuchteter Körper, warum wir nur sehen, wenn Licht ins Auge gelangt, das Strahlenmodell mit seiner Grenze, die Lochkamera mit der Beziehung B : G = b : g, Kern- und Halbschatten bei der Sonnenfinsternis; Vertiefung: Warum ist eine Sonnenfinsternis nur dann total, wenn der Mond der Erde nahe ist? Experte: den Sonnendurchmesser aus einer eigenen Messung bestimmen und die Messgenauigkeit beurteilenBlock B: Ein Spiegel wirft das Licht geordnet zurück – Reflexion und Streuung, Reflexionsgesetz an einer Messreihe aus dem Unterricht, Konstruktion des Spiegelbildes, reelles und virtuelles Bild, Winkelspiegel; Experte: Wie hoch muss ein Flurspiegel mindestens sein, hilft Zurücktreten, und reicht ein Spiegel für zwei Geschwister?Block C: Licht ändert seine Richtung – Brechung zum Lot hin und vom Lot weg, die älteste erhaltene Tabelle zur Brechung von Claudius Ptolemäus neben heutigen Werten, Sammellinse, Brennpunkt und Bildkonstruktion, Methodenseite „Eine Messreihe als Diagramm darstellen und auswerten“ an Miras eigenen Messwerten; Experte: Hat Ptolemäus alle Werte gemessen?Block D: Die Augenlinse erzeugt ein Bild auf der Netzhaut – Bau des Auges, Akkommodation, Kurz- und Weitsichtigkeit mit zu langem und zu kurzem Augapfel, Brechkraft in Dioptrien, die Bildgröße auf der Netzhaut und eine Kontroverse: Schützt mehr Zeit im Freien vor Kurzsichtigkeit? Mit einer Studie aus China und zwei Stellungnahmen aus der AugenheilkundeOperatorenkasten nach AFB, Fachbegriffe und Selbsteinschätzung mit SeitenverweisenKlassenarbeit (40 Punkte, 45 Minuten) an neuen Werten – Auge, Reflexion und Spiegelbild, Lochkamera, Brechung an Glas, Bildkonstruktion an der Sammellinse und eine Urteilsaufgabe zu einer Studie aus Taiwan – mit Erwartungshorizont, Punkten, AFB und NotenschlüsselErwartungshorizont zu allen 16 Aufgaben mit Fundstelle, Punkteschlüssel, Toleranzen und bei den typischen Stolpersteinen mit dem häufigsten Schülerfehler Kompetenzbezug (weiterentwickelte Bildungsstandards im Fach Physik für den Mittleren Schulabschluss, KMK 2024): Alle vier Kompetenzbereiche kommen vor. Die Erkenntnisgewinnung steht an Messreihen, Diagrammen und der Beurteilung von Messgenauigkeit im Mittelpunkt, die Bewertungskompetenz an einer historischen Quelle und an einer Frage der Gesundheitsvorsorge. Das Strahlenmodell wird ausdrücklich als Modell eingeführt und trägt alle vier Blöcke. Die Messreihe zum Reflexionsgesetz und die Lochkamera gelingen mit Taschenlampe, Taschenspiegel und Schuhkarton ohne Fachraum. Für heterogene Klassen gibt es dasselbe Thema vierfach differenziert mit Förderversion (#2194870) und als Arbeitsheft in einfacher Sprache (#2197205).Weitere Hefte dieser Reihe auf gymnasialem Niveau: Der elektrische Stromkreis (Physik, Kl. 7–8), Trennverfahren (Chemie, Kl. 7–8) sowie Stoffe, Teilchen und Aggregatzustände (Chemie, Kl. 5–7).

Klassenstufen: 6-7. Klasse