DigiLernFlow-Struktur · Fachlehrplan Physik Gymnasium

Physik Jahrgänge 9/10 als DigiLernFlow-Struktur

Unterrichtssequenz/Thema = Goal · Meilensteine = Tasks · detaillierte Inhalte = Inhaltskarten

Quelle: Fachlehrplan Physik Gymnasium Sachsen-Anhalt, Stand 01.08.2022. Strukturierung für DigiLernFlow auf Basis der Kompetenzschwerpunkte der Schuljahrgänge 9 und 10.

Grundidee der Umsetzung

Die Kompetenzschwerpunkte der Jahrgänge 9 und 10 werden als Goals angelegt. Fachliche Lernschritte, Experimente, Modellierungen und Bewertungsaufgaben werden als Taskkarten formuliert. Begriffe, Formeln, Modelle, Diagramme, Simulationen, Experimente, Rechercheaufträge und Reflexionsimpulse werden als Inhaltskarten vorbereitet.

DLF-Logik: Ein Goal bildet eine Unterrichtssequenz ab. Tasks strukturieren den Weg. Inhaltskarten liefern Erklärung, Experimentieranleitung, Visualisierung, Selbsttest, Prompt, Arbeitsblatt oder Simulation.

Inhaltsübersicht

9Elektromagnetische Induktion und Leitungsvorgänge 9Mechanik der Punktmasse 10Geometrische Optik 10Radioaktivität und Kernenergie 10Gravitation 10Klimaphysik 10Experimentalpraktikum

Kompakte Gesamtstruktur

Jahrgang	Inhaltsbereich	Goal / Unterrichtssequenz	Fachlehrplan-Bezug
9	Elektrodynamik / Halbleiter	Elektromagnetische Induktion und Leitungsvorgänge	Kompetenzschwerpunkt: Elektromagnetische Induktion und Leitungsvorgänge
9	Mechanik	Mechanik der Punktmasse	Kompetenzschwerpunkt: Mechanik der Punktmasse
10	Optik	Geometrische Optik	Kompetenzschwerpunkt: Geometrische Optik
10	Kernphysik	Radioaktivität und Kernenergie	Kompetenzschwerpunkt: Radioaktivität und Kernenergie
10	Astrophysik / Felder	Gravitation	Kompetenzschwerpunkt: Gravitation
10	Klimaphysik	Klimaphysik	Kompetenzschwerpunkt: Klimaphysik
10	Experimentalpraktikum	Experimentalpraktikum	Kompetenzschwerpunkt: Experimentalpraktikum

Digitale Physikwerkzeuge und DLF-Erweiterungen

Sensoren / MesswerterfassungBewegungen, Kräfte, Spannungen, Strahlung und Klimadaten erfassen und auswerten

SimulationenInduktion, Linsen, Felder, Zerfall, Satellitenbahnen und Klimamodelle visualisieren

LearningcardsBegriffe, Größen, Einheiten, Modelle, Formeln und typische Fehler

HTMLDocsArbeitsblätter mit Experiment, Diagramm, Modellierung, Rechnung und Reflexion

PromptcardsVersuchsplanung, Fehleranalyse, Modellvergleich, Bewertung und Selbsttest

RecallFormeln, Gesetze, Modelle, Sicherheitsregeln und Standardverfahren wiederholen

JournalLernspuren: modelliert …, berechnet …, bewertet …, noch unsicher …

SurveysSelbsteinschätzung zu Experimentieren, Modellieren, Rechnen und Bewerten

Goals für Physik 9/10

Goal: Elektromagnetische Induktion und Leitungsvorgänge

Inhaltsbereich: Elektrodynamik / Halbleiter · Kompetenzschwerpunkt: Elektromagnetische Induktion und Leitungsvorgänge

Induktion, Wechselstrom, Transformator, Halbleiter und Solarzellen werden als Grundlage moderner Energie- und Informationstechnik erschlossen.

Meilenstein / Task	detaillierte Inhalte / Inhaltskarten
1. Induktionsspannung verstehen	Entstehen einer Induktionsspannung erläutern Induktion bei veränderlicher wirksamer Fläche Induktion bei veränderlichem Magnetfeld
2. Induktionsstrom und Lenz’sches Gesetz deuten	Richtung des Induktionsstroms Lenz’sches Gesetz Energiebetrachtung und Gegenwirkung
3. Selbstinduktion beschreiben	Rückwirkung des Magnetfeldes der feld-erzeugenden Spule Selbstinduktion als Verzögerungs- und Gegenwirkungsphänomen technische Bedeutung
4. Wechselstromgenerator erklären	prinzipieller Aufbau zeitlicher Verlauf von Spannung und Stromstärke Effektivwerte einordnen
5. Transformator untersuchen	idealer Transformator Spannungen, Stromstärken, Windungszahlen und Leistungen berechnen verbindliches Experiment: Spannungsübersetzung am unbelasteten Transformator
6. Leitungsvorgänge modellieren	allgemeines Leitungsmodell Metalle reine und dotierte Halbleiter
7. p-n-Übergang und Halbleiterbauelemente verstehen	Grenzschicht beim p-n-Übergang Diode, LED, Solarzelle verbindliches Experiment: Kennlinie eines Halbleiterbauelementes
8. Solarzellen und Nachhaltigkeit bewerten	Freisetzung zusätzlicher Ladungsträger durch Lichteinfall Platzbedarf für Solarzellen durch einfache Modellrechnungen Glühlampe und LED unter Nachhaltigkeitsaspekten vergleichen
9. Lernspur	Wie entsteht Induktion? Warum ist Wechselspannung gut transformierbar? Was macht Halbleiter technisch so wichtig?

Goal: Mechanik der Punktmasse

Inhaltsbereich: Mechanik · Kompetenzschwerpunkt: Mechanik der Punktmasse

Bewegungen, Kräfte, Bezugssysteme, Energieerhaltung und Reibung werden mit dem Modell Punktmasse beschrieben und quantitativ bearbeitet.

Meilenstein / Task	detaillierte Inhalte / Inhaltskarten
1. Modell Punktmasse einführen	Punktmasse als Modell beschreiben Gültigkeitsbereich und Idealisierung reale Körper auf wesentliche Eigenschaften reduzieren
2. Kraft als Wechselwirkungsgröße nutzen	Kräfte in verschiedenen Bezugssystemen erkennen Newton’sche Axiome zur Erklärung von Alltagserfahrungen verwenden Bewegungszustandsänderungen auf Wechselwirkungen zurückführen
3. Kräfte zerlegen und visualisieren	Kräftezerlegung an Beispielen erläutern Komponenten nutzen digitale Werkzeuge zur Visualisierung einsetzen
4. Bewegungen klassifizieren	Bahnformen und Bewegungsarten zuordnen gleichförmige und beschleunigte Bewegungen Diagramme zur Veranschaulichung
5. Überlagerung von Bewegungen verstehen	verschiedene Bewegungen als ungestörte Überlagerung beschreiben waagerechter Wurf als möglicher Anwendungskontext Superpositionsidee
6. Kreisbewegung untersuchen	gleichförmige Kreisbewegung Radialkraft Kreisbewegung als beschleunigte Bewegung charakterisieren
7. Mechanische Energie und Arbeit anwenden	potenzielle und kinetische Energie Energieerhaltungssatz mit mechanischer Arbeit Reibungsarbeit berechnen
8. Experimente und Straßenverkehrsaufgaben bearbeiten	hypothesengeleitete Experimente mit und ohne Reibung Sach- und Anwendungsaufgaben zum Straßenverkehr Ergebnisse mit digitalen Werkzeugen beurteilen
9. Wirkungsgrad und Perpetuum mobile reflektieren	Wirkungsgrad als Verhältnis nutzbarer und aufgewandter Leistung Perpetuum mobile 1. Art mit Energieerhaltung ausschließen Reibung im Alltag bewerten
10. Lernspur	Was leistet das Modell Punktmasse? Wie lese ich Bewegungsdiagramme? Wann ist ein mechanisches System abgeschlossen?

Goal: Geometrische Optik

Inhaltsbereich: Optik · Kompetenzschwerpunkt: Geometrische Optik

Strahlenmodell, Reflexion, Brechung, Linsen, Fernrohr und Lichtleiter werden quantitativ und experimentell vertieft.

Meilenstein / Task	detaillierte Inhalte / Inhaltskarten
1. Licht mit dem Strahlenmodell beschreiben	Strahlenmodell reaktivieren Reflexion und Brechung beschreiben Grenzen des Strahlenmodells an der Dispersion erkennen
2. Fermat’sches Prinzip qualitativ verstehen	Lichtweg und Laufzeit Prinzip als grundlegendes Naturgesetz anschaulich deuten Verbindung zu Reflexion und Brechung
3. Brechung quantitativ untersuchen	Brechungsgesetz herleiten verbindliches Experiment: Brechungsgesetz Daten mit digitalen Werkzeugen aufbereiten
4. Totalreflexion und Lichtleiter erklären	Totalreflexion Lichtleiter Bedeutung für globale Kommunikation und Informationsübertragung beurteilen
5. Bildentstehung an Sammellinsen vertiefen	dünne Linsen Abbildungsgleichung herleiten und anwenden Abbildungsmaßstab berechnen
6. Experimente zu Linsen planen	Hypothesen zum Strahlenverlauf formulieren verbindliches Experiment: Bildentstehung an Sammellinsen Messdaten quantitativ auswerten
7. Fernrohr beschreiben	Aufbau eines Fernrohres Strahlengang darstellen Funktionsweise mit dem Strahlenmodell erläutern
8. Lernspur	Wann reicht das Strahlenmodell? Wie nutze ich Abbildungsgleichung und Maßstab? Warum sind Lichtleiter gesellschaftlich bedeutsam?

Goal: Radioaktivität und Kernenergie

Inhaltsbereich: Kernphysik · Kompetenzschwerpunkt: Radioaktivität und Kernenergie

Atomkern, Zerfall, Strahlungsarten, Nachweis, Strahlenschutz, Kernenergie und gesellschaftliche Bewertung werden fachlich und verantwortungsbezogen verbunden.

Meilenstein / Task	detaillierte Inhalte / Inhaltskarten
1. Aufbau von Atomkernen beschreiben	Protonen, Neutronen, Nukleonenzahl und Ordnungszahl Periodensystem als Informationsquelle Isotope
2. Strahlungsarten und Zerfallsgleichungen nutzen	Alpha-, Beta- und Gammastrahlung Vorgänge im Atomkern beschreiben Zerfallsgleichungen aufstellen
3. Radioaktiven Zerfall als stochastischen Prozess verstehen	Zufälligkeit des Einzelzerfalls Zerfallskurve darstellen und interpretieren Halbwertszeit als zentrale Größe
4. Eigenschaften radioaktiver Strahlung vergleichen	Durchdringungsvermögen Ionisierungsvermögen Verhalten in elektrischen und magnetischen Feldern
5. Nachweis radioaktiver Strahlung kennenlernen	Nachweismöglichkeiten und Messgeräte Messwerte interpretieren Nullrate und Strahlenbelastung als Vertiefung
6. Strahlenschutz begründen	Abstand, Abschirmung, Aufenthaltsdauer Risiken fachlich einschätzen Sicherheitsregeln formulieren
7. Kernenergie und Kerntechnik einordnen	Kernspaltung und Energieumwandlung Nutzen und Risiken Entsorgung und Langzeitfolgen als Bewertungskontext
8. Gesellschaftliche Entscheidungsfragen bearbeiten	Argumente sammeln und prüfen fachliche und außerfachliche Kriterien unterscheiden eigenen Standpunkt begründet formulieren
9. Lernspur	Was bedeutet Halbwertszeit? Warum ist radioaktiver Zerfall stochastisch? Wie begründet Physik Strahlenschutz?

Goal: Gravitation

Inhaltsbereich: Astrophysik / Felder · Kompetenzschwerpunkt: Gravitation

Gravitationsfeld, Gravitationsgesetz, Satellitenbahnen und Raumfahrt werden mit Feldmodell, Rechnungen und gesellschaftlichen Anwendungen verbunden.

Meilenstein / Task	detaillierte Inhalte / Inhaltskarten
1. Gravitationsfeld modellieren	homogenes Gravitationsfeld in eng begrenztem Raum radialsymmetrisches Feld Feldlinienmodell und Äquipotenziallinien
2. Gravitationsfeldstärke deuten	Gravitationsfeldstärke als vektorielle Größe Ortsfaktor der Fallbeschleunigung als Feldstärke einordnen Berechnungen im homogenen Feld
3. Gravitationsgesetz anwenden	Gravitationskraft zwischen Massen Gravitationskonstante Berechnungen mit dem Gravitationsgesetz
4. Diagramme und Bahngrößen nutzen	FG(r)-Diagramm Zentralkörpermassen, Bahnradien, Umlaufzeiten und Bahngeschwindigkeiten Bahnformen vergleichen
5. 1. kosmische Geschwindigkeit herleiten	Kreisbahn als Gleichgewicht aus Gravitation und Kreisbewegung 1. kosmische Geschwindigkeit Bahnformen in Abhängigkeit von Geschwindigkeit
6. Kepler und Weltbilder einordnen	Kepler’sche Gesetze heliozentrisches Weltbild astronomische Darstellung und Anwendung auf weitere Systeme
7. Satelliten und Raumfahrt recherchieren	geostationäre Satelliten Satelliten im niedrigen Erdorbit Missionen der Raumfahrt präsentieren
8. Satelliten für Klima und Navigation bewerten	globale Wetterbeobachtung Klimaforschung und Navigation digitale Medien zur Recherche und Bewertung nutzen
9. Lernspur	Was ist ein Gravitationsfeld? Wie hängen Umlaufbahn und Geschwindigkeit zusammen? Warum sind Satelliten für Klimaforschung wichtig?

Goal: Klimaphysik

Inhaltsbereich: Klimaphysik · Kompetenzschwerpunkt: Klimaphysik

Elektromagnetisches Spektrum, Strahlungsbilanz, Absorption, Reflexion, Treibhauseffekt und Klimawandel werden physikalisch modelliert und bewertet.

Meilenstein / Task	detaillierte Inhalte / Inhaltskarten
1. Elektromagnetisches Spektrum einordnen	Bestandteile des elektromagnetischen Spektrums Energie der Strahlung charakterisieren sichtbares Licht, Infrarot- und UV-Strahlung
2. Reflexion und Absorption untersuchen	Reflexions- und Absorptionsvermögen von Körpern Abhängigkeit von Farbe und Oberfläche Albedo als konzeptionelle Vertiefung
3. Strahlungshaushalt der Erde modellieren	einfallende Sonnenstrahlung Abstrahlung der Erde Energiebilanz als physikalische Grundidee
4. Treibhauseffekt erklären	natürlicher und anthropogener Treibhauseffekt Absorption von Infrarotstrahlung Rolle ausgewählter Treibhausgase
5. Klimadaten und Diagramme auswerten	Temperatur-, CO₂- und Strahlungsdaten Trends erkennen Darstellungen kritisch prüfen
6. Physikalische Modelle kritisch nutzen	Modellannahmen Vereinfachungen und Grenzen mehrperspektivische Bewertung
7. Klimaschutz physikalisch begründen	Energieversorgung, Mobilität und Wärme Handlungsoptionen fachlich prüfen kurz- und langfristige Folgen abwägen
8. Projekt: Klimaphysik verständlich präsentieren	Recherche in digitalen Quellen Visualisierung eines Zusammenhangs adressatengerechte Präsentation
9. Lernspur	Was beschreibt eine Strahlungsbilanz? Warum ist der Treibhauseffekt physikalisch erklärbar? Welche Aussagen kann Physik zum Klimawandel beitragen?

Goal: Experimentalpraktikum

Inhaltsbereich: Experimentalpraktikum · Kompetenzschwerpunkt: Experimentalpraktikum

Experimentelle Kompetenzen werden durch Planung, Durchführung, Auswertung, Dokumentation und Reflexion physikalischer Untersuchungen systematisch gestärkt.

Meilenstein / Task	detaillierte Inhalte / Inhaltskarten
1. Fragestellungen entwickeln	physikalisch untersuchbare Fragen formulieren Hypothesen ableiten geeignete Variablen festlegen
2. Experimente planen	Versuchsaufbau skizzieren Messgrößen und Messgeräte auswählen Sicherheitsaspekte berücksichtigen
3. Messungen durchführen	Versuchsaufbau sachgerecht realisieren Messreihen aufnehmen systematische und zufällige Messabweichungen beachten
4. Messwerte digital auswerten	Tabellen und Diagramme erstellen Ausgleichskurven und Funktionen nutzen digitale Werkzeuge reflektiert einsetzen
5. Ergebnisse interpretieren	Zusammenhänge aus Messdaten ermitteln Hypothesen prüfen Gültigkeit und Grenzen beurteilen
6. Protokolle wissenschaftsnah erstellen	Fragestellung, Aufbau, Durchführung, Auswertung, Ergebnis Quellen und Daten sauber dokumentieren Fachsprache verwenden
7. Individuelle Lernwege ableiten	eigene Stärken und Lücken erkennen Entscheidungen für Weiterlernen oder Kurswahl vorbereiten Reflexion im Journal sichern
8. Projektabschluss präsentieren	Experiment und Ergebnis adressatengerecht vorstellen Rückfragen beantworten Verbesserungsvorschläge formulieren
9. Lernspur	Was macht ein gutes Experiment aus? Wie sicher ist mein Ergebnis? Was lerne ich aus Messabweichungen?

Hinweis zur Weiterverarbeitung

Diese HTML-Struktur ist als Planungsvorlage für DigiLernFlow gedacht. Im zweiten Schritt werden die importfähigen Goal-JSON-Dateien mit den Tasks erzeugt. Im dritten Schritt können zu jedem Task konkrete Learningcards, Imagecards, Promptcards, PDF-Dokumente und HTML-Arbeitsblätter erstellt und zugeordnet werden.

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