Naturwissenschaften

Am GZG werden die klasssischen Naturwissenschaften Biologie, Chemie und Physik unterrichtet. In Klasse 5 und 6 wird der praktische Zugang zu den Naturwissenschaften im Fächerverbund BNT unterrichtet.
Ab Klasse 8 kann dann NWT als Profilfach gewählt werden.

Lehre des Lebens

Die Biologie untersucht Lebewesen (z.B. Säugetiere, Bakterien oder Samenpflanzen) und Lebensvorgänge (z.B. Atmung) und möchte die Gesetzmäßigkeiten (z.B. Vererbungsregeln) in der belebten Umwelt erfassen und verstehen.

Neben der Vermittlung von Sachinhalten und einem fundierten biologischen Basiswissen spielt im Biologieunterricht am GZG das Erlernen und Einüben von wissenschaftlichen Arbeitsmethoden eine besonders wichtige Rolle: betrachten, beobachten, mikroskopieren, experimentieren, sammeln, bestimmen, beschreiben, darstellen, vergleichen, Hypothesen entwerfen, erklären, interpretieren, beurteilen, Modelle bilden, usw.

Im Biologie-Unterricht am GZG begegnen uns auch viele aktuelle Themen wie Gesundheit, Ernährung, Gentechnik, Biotechnik, Reproduktionsbiologie und Umwelt. Dabei ist ein wesentliches Ziel des Biologieunterrichts, wichtige Erkenntnisse und Entwicklungen in den Biowissenschaften durchschaubar und verständlich zu machen. In diesem Zusammenhang beschäftigen wir uns mit grundlegenden ethischen Fragestellungen in Bezug auf individuelle, soziale und globale Probleme, weil der Mensch als Teil der Natur bewusst und unbewusst sowohl die eigene als auch die nichtmenschliche Natur gravierend beeinflusst.

Interessierte Schülerinnen und Schüler unterstützen und betreuen wir sehr gerne bei eigenen Projekten zu biologischen Fragestellungen in der AG Jugend forscht bzw. in Zusammenarbeit mit dem Schülerforschungszentrum Friedrichshafen.

Biologieunterricht am Gymnasium

Das Fach Biologie wird an Gymnasien in Baden-Württemberg im Rahmen des Faches BNT (Biologie, Naturphänomene und Technik) in den Jahrgangsstufen 5 und 6 unterrichtet sowie als eigenständiges Fach ab Jahrgangsstufe 7.

Wesentliche Unterrichtsinhalte im Fach Biologie im BNT-Unterricht in der Klassenstufe 5

  • Säugetiere
  • Fortpflanzung und Entwicklung des Menschen
  • Vögel
  • Blütenpflanzen I

Wesentliche Unterrichtsinhalte im Fach Biologie im BNT-Unterricht in der Klassenstufe 6

  • Blütenpflanzen II
  • Fische
  • Amphibien
  • Reptilien
  • Wirbellose Tiere

Wesentliche Unterrichtsinhalte in Klassenstufe 7 (neuer Lehrplan)

  • Lebewesen bestehen aus Zellen
  • Fotosynthese und Zellatmung
  • Ernährung und Verdauung
  • Atmung, Blut und Kreislaufsystem
  • Fortpflanzung und Entwicklung

Wesentliche Unterrichtsinhalte in Klassenstufe 8 (neuer Lehrplan)

  • Sinnesorgane
  • Hormone
  • Immunbiologie

Wesentliche Unterrichtsinhalte in Klassenstufe 9 (alter Lehrplan)

  • Zelluläre Organisation: Zelldifferenzierung, Zelltypen, Systemebenen
  • Sinneszellen und Sinnesorgane
  • Hormone

Wesentliche Unterrichtsinhalte in Klassenstufe 10 (alter Lehrplan)

  • Zelluläre Organisation: Kern- und Zellteilung
  • Reproduktion und Vererbung
  • Ökosysteme

Biologie in der Kursstufe

In Klasse 10 wählen die Schülerinnen und Schüler ihre Kurse nach den Vorgaben der Abiturerlasse, ab dem Schuljahr 2019/20 einen drei- oder fünfstündigen (Leistungs-) Kurs.

In der Kursstufe werden die Kenntnisse vertieft, die in der Mittelstufe erworben wurden. In der folgenden Aufstellung sind die Themenbereiche der Kursstufe Biologie dargestellt:

  • Zelle und Stoffwechsel
  • Biomoleküle und Grundlagen der Vererbung
  • Neurobiologie
  • Immunbiologie
  • Evolution und Ökosysteme
  • Angewandte Biologie
  • Verhaltensbiologie

Wo findet der Biologieunterricht am GZG statt?

Wir haben an unserer Schule drei unterschiedlich eingerichtete Fachräume für den Biologieunterricht.

Interessante Adressen:

Durch das Klicken auf den link gelangen Sie zu den Bildungsplänen des Ministeriums für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg für das Fach Biologie.

http://www.bildungsplaene-bw.de/,Lde/LS/BP2016BW/ALLG/GYM/BIO

Was ist BNT?

Der Fächerverbund BNT (Biologie, Naturphänomene, Technik) gibt den Schülerinnen und Schülern Einblicke in biologische, chemische, physikalische und technische Themen. BNT wird in den Klassenstufen 5 und 6 unterrichtet. Dieser Fächerverbund bildet sozusagen eine Brücke zwischen dem Sachunterricht der Grundschule und den “reinen” naturwissenschaftlichen Fächern. 

BNT am Gymnasium

Basierend auf Alltagserfahrungen werden die Schülerinnen und Schüler für naturwissenschaftliche Phänomene und verschiedene technische Fragestellungen begeistert. Direkte Naturerfahrungen, eigene Naturbeobachtungen, selbst durchgeführte Experimente und selbst gelöste technische Probleme stehen im Zentrum des Unterrichts. 

Die Schülerinnen und Schüler üben den Umgang mit Experimentiergeräten, Werkzeugen und Werkstoffen. Durch das Begreifen von Zusammenhängen und das Erlernen von Gesetzmäßigkeiten werden ihre Vorstellungen und Erfahrungen geordnet und erweitert.

Wesentliche Unterrichtsinhalte

  • Mikroskopie 

  • Energie, Energieformen, Energieübertragung

  • Entstehen und Löschen von Bränden

  • Wärmeübertragung: Wärmeleitung – Wärmestrahlung - Konvektion 

  • Wärmedämmung in Natur und im Alltag

  • Trennung von Feststoffen (experimentelle Erabeitung, Mülltrennung)

  • Recycling (verschiedene Anwendungen, Recycling in der Natur)

Was ist eigentlich Chemie?

Die Naturwissenschaft Chemie untersucht den Zusammenhang zwischen Aufbau und Eigenschaften von Stoffen sowie die chemischen Reaktionen, die zum Entstehen neuer Stoffe mit neuen Eigenschaften führen.

Wieso ist Chemie wichtig?

Chemie spielt in unserem Leben eine wichtige Rolle. Wir sind von vielen verschiedenen Stoffen umgeben und schon zum Frühstück nehmen wir Stoffgemische auf. Unser Körper besteht aus Stoffen, in unseren Körpern laufen chemische Reaktionen ab. Viele unserer Alltagsprodukte wurden “chemisch hergestellt”.

Wir haben also ständig “Chemie” in uns und um uns und gehört somit zu unserem Alltag. Da ist es gut, von diesen Dingen ein grundlegendes Verständnis zu haben. Es ermöglicht uns eine bewusste und reflektierte Lebensweise.

Chemieunterricht am Gymnasium

Das Fach Chemie wird an Gymnasien in Baden-Württemberg ab Klasse 8 unterrichtet.
Im Chemieunterricht werden Aufbau und Eigenschaften von Stoffen sowie chemische Reaktionen untersucht, die zum Entstehen neuer Stoffe mit neuen Eigenschaften führen.
Im Unterricht werden chemische Phänomenen und Fragestellungen betrachtet. Experimente helfen dabei, sie besser zu verstehen. Modelle helfen, sie zu erklären. Auch im Fach Chemie muss dokumentiert und diskutiert werden. Mit verschiedenen Präsentationstechniken und -medien werden die Ergebnisse anschließend dargestellt.

Chemie in der Mittelstufe

Im Anfangsunterricht Chemie in Klasse 8 werden die Grundlagen gelegt für das Verständnis chemischer Vorgänge.
Als Lehrbuch wird in der Mittelstufe an unserer Schule “Chemie heute SI - Ausgabe 2004 für Baden-Württemberg, Schülerband 7 – 10” vom Schroedel-Verlag verwendet

Wesentliche Unterrichtsinhalte in Klassenstufe 8

  • Stoffe und ihre Eigenschaften / Stoffe und ihre Teilchen

  • Chemische Reaktionen

  • Luft, Sauerstoff, Oxide

  • Wasser, Wasserstoff

Wesentliche Unterrichtsinhalte in Klassenstufe 9

  • Alkalimetalle und ein Erdalkalimetall

  • Halogene

  • Periodensystem und Atombau

  • Chemische Bindungen

  • Säure-Base-Reaktion

Wesentliche Unterrichtsinhalte in Klassenstufe 8

  • Kohlenwasserstoffe

  • Carbonsäuren, Ester

  • Anorganische Kohlenstoffverbindungen und Kohlenstoffkreislauf

Chemie in der Kursstufe

In Klasse 10 wählen die Schülerinnen und Schüler ihre Kurse nach den Vorgaben der Abiturerlasse. In den vergangenen Jahren konnten wir am Graf-Zeppelin-Gymnasium sowohl einen vierstündigen als auch mehrere zweistündige Chemiekurse anbieten.

In der Kursstufe werden die Kenntnisse vertieft, die in der Mittelstufe erworben wurden. In der folgenden Aufstellung sind die Themenbereiche der Kursstufe Chemie dargestellt:

Vierstündiger Kurs

Chemische Energetik, Chemisches Gleichgewicht, Säure-Base-Gleichgewichte, Naturstoffe, Aromaten, Kunststoffe, Elektrochemie, Chemie in Wissenschaft und Forschung

Zweistündiger Kurs

Chemische Gleichgewichte, Naturstoffe, Kunststoffe, Elektrische Energie und Chemie

Wo findet der Chemieunterricht am GZG statt?

Wir haben an unserer Schule zwei unterschiedlich eingerichtete Fachräume für den Chemieunterricht.

Interessante Adressen:

Durch das Klicken auf den link gelangen Sie zu den Bildungplänen des Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg für das Fach Chemie.

http://www.bildungsplaene-bw.de/,Lde/LS/BP2016BW/ALLG/GYM/CH  

Von Klasse 1 bis 12 ist Mathematik ein zentrales Fach in der Schule. HEUREKA! Denn ein mathematisches Problem zu analysieren, zu durchdenken und schließlich zu lösen zieht ein unbeschreibliches Erfolgsgefühl nach sich und dies in allen Klassenstufen.

In den Klassen 5 – 10 findet der Mathematikunterricht bei uns mit vier Stunden pro Woche statt. In der Kursstufe kann dann Mathematik ab dem Schuljahr 2019/20 entweder als dreistündiges Basisfach  oder als fünfstündiges Leistungsfach gewählt werden.

Neben dem normalen Unterricht und den mathematischen Kompetenzen, die wir dort vermitteln, bieten wir interessierten Schülern und Schülerinnen zahlreiche Möglichkeiten sich mit den unterschiedlichsten mathematischen Themen und Problemen weitergehend auseinanderzusetzen und ihre mathematischen Fähigkeiten und ihre Problemlösekompetenz zu schulen. Angefangen mit dem Unterstufenwettbewerb „Problem des Monats“, dem Känguru-Wettbewerb oder dem Klassenwettbewerb „Mathematik ohne Grenzen“, an dem unsere Schülerinnen und Schüler in den letzten Jahren sehr erfolgreich teilgenommen haben. In der Mathematik AG haben die Kinder schließlich die Möglichkeit sich auf Landes- und Bundeswettbewerbe vorzubereiten und an ihnen und weiteren Wettbewerben teilzunehmen. Auch hier konnten einige unserer Schüler in den letzten Jahren mit ihrem Engagement und ihren Leistungen überzeugen. Einzelne Schüler durften sogar an der Mathematik Weltmeisterschaft in Indien teilnehmen! 

Daneben bietet der Vertiefungskurs in der Kursstufe die Möglichkeit einen Einblick zu gewinnen, welche Ansprüche zu Beginn eines Mathematikstudiums die Schülerinnen und Schüler erwarten.

Mathematik ist jedoch nicht jedermanns Stärke, weswegen wir derzeit in Klasse 8 und 9 zusätzliche Poolstunden anbieten, in denen lernwillige Schülerinnen und Schüler freiwillig grundlegende mathematische Kompetenzen wiederholen und trainieren können. Außerdem bieten wir in der Kursstufe mit dem gleichen Ziel einen Mathe-Basiskurs an, und in der Kursstufe 2 bis zu den schriftlichen Abiturprüfungen die Teilnahme an einer Poolstunde, in der zentrale mathematische Themen für das Abitur wiederholt und geübt werden.

Wir wünschen allen Schülerinnen und Schülern viele „Heureka- Erlebnisse“ während ihrer mathematischen Laufbahn und unterstützen sie gerne dabei.

Mit herzlichen Grüßen

die Mathematikkolleginnen und –kollegen des GZG

NwT ist das Profilfach des naturwissenschaftlichen Profils. D.h. nur Schülerinnen und Schüler, die dieses Profil für die Mittelstufe (Klasse 8-10) wählen, haben dieses Fach. Für sie ist es Kernfach und wird mit vier Stunden in der Woche unterrichtet.

Organisation und Ausstattung:

Am Graf-Zeppelin-Gymnasium ist NwT bisher so organisiert, dass alle Jugendlichen mit naturwissenschaftlichem Profil einer Klasse eine eigene NwT-Gruppe bilden. So ergeben sich kleine Lerngruppen mit durchschnittlich etwa zwölf Schülern.

Ihnen stehen speziellen Unterrichtsräume im renovierten Gebäudetrakt der früheren Musikschule zur Verfügung. Modernste Ausstattung mit allem Notwendigen zum Experimentieren und Recherchieren bilden eine ideale Lernumgebung.

Unterrichtet wird NwT von einem festen Lehrerteam, das so zusammengesetzt ist, dass möglichst in jeder Altersstufe alle Naturwissenschaften vertreten sind. In Klasse 8 unterrichtet ein Lehrer-Duo abwechselnd. In den Klassen 9 und 10 sind es jeweils drei Lehrer, die jeweils ein Tertial in einer NwT-Klasse unterrichten.

Die Inhalte in NwT am GZG:

Die gewählten Inhalte an unserer Schule ermöglichen in besonderer Weise ein vernetztes Denken zwischen den Naturwissenschaften und technischen Aspekten. Sie stellen einen regionalen Bezug her und fördern insbesondere auch die Präsentationskompetenz und projektartiges Arbeiten im Team. Dies ist auch im Methodencurriculum des GZG für das Fach NwT festgehalten. Eine enge Zusammenarbeit mit den ansässigen Firmen und der Wissenswerkstatt der Stadt Friedrichshafen schlägt die Brücke zur Technik.

Die Themen im Einzelnen:

Klasse 8: Brückenbau, Fortbewegung, Lebensraum Wasser

Klasse 9: Schall und Lärm, Gesunde Ernährung, Mikrobiologie/Lebensmittelherstellung,  Astronomie,

Klasse 10: Elektronik, Arzneimittel, regenerative Energie

Wie entsteht ein Regenbogen? Warum sehen Beine im Wasser so kurz aus? Weshalb klingt der gleiche Ton auf jedem Musikinstrument unterschiedlich? Warum schwimmt ein Containerschiff? Wieso funktioniert der abgekühlte Föhn auf einmal wieder? Weshalb strömt Zahnpasta in den Bergen automatisch aus der Tube? Wie erkennt eine Funkuhr das Ende der Winterzeit? Warum fällt ein Toast immer mit der Marmeladenseite auf den Teppich?

Schon unser Alltag steckt voller physikalischer Phänomene. Der Physikunterricht am GZG soll den Schülerinnen und Schülern eine „physikalische Brille“ aufsetzen, durch die sie ihre Lebenswelt betrachten können. Das aufmerksame Beobachten ihrer Umwelt, das Erkennen einer physikalischen Problemstellung, ein erstes Einordnen in einen größeren Zusammenhang und das Formulieren einer geeigneten Fragestellung stehen am Anfang des Weges zum Erkenntnisgewinn. Der positive „Aha-Effekt“ liefert am Ende ein Stück Orientierung und Souveränität in ihrer Lebenswelt.

Um physikalische Fragestellungen klären zu können, bringen die Schülerinnen und Schüler ihr Vorwissen im Unterricht ein. Sie erarbeiten in verschiedenen Sozialformen und mithilfe unterschiedlicher Medien zusätzliche Informationen. Im Zentrum steht – stärker als in jedem anderen naturwissenschaftlichen Fach – das Experiment als Instrument zur Erkenntnisgewinnung. Ausgehend von ihren Kenntnissen sowie individuellen Vorstellungen entwerfen die Schülerinnen und Schüler Hypothesen zum Ausgang eines Schüler- oder Demonstrationsexperiments. Die Beobachtungen können ihre individuellen Erklärmodelle festigen, erweitern, abändern oder womöglich gar umstoßen und ersetzen. Am Ende stehen Erklärungen, die zu neuen physikalischen Gesetzmäßigkeiten führen oder mit bereits bekannten Gesetzmäßigkeiten in Einklang gebracht werden können.

Um an unserer hochtechnisierten Gesellschaft partizipieren zu können, muss der Unterricht die Schülerinnen und Schüler jedoch über die Alltags-Physik hinaus auf die Herausforderungen im Heute und Morgen vorbereiten. Eine kritische Bewertung von Chancen und Risiken technischer Entwicklungen setzt eine fundierte physikalische Bildung voraus. Deshalb behandelt der Unterricht auch Inhalte wie Anwendungen der Radioaktivität oder Teilchenbeschleuniger. Jedes Gymnasium hat in der Kursstufe die Wahlmöglichkeit zwischen den Schwerpunktthemen Astrophysik und Quantenphysik. Am GZG wird die Quantenphysik unterrichtet.

Inhalte

Der Physikunterricht beginnt in Klasse 7. In den Klassenstufen 7 bis einschließlich 10 findet der Unterricht in einer Doppelstunde pro Woche statt.

Sekundarstufe I:

  • Klasse 7:      Optik, Akustik, Mechanik
  • Klasse 8:      Elektrizitätslehre, Magnetismus, Energie
  • Klasse 9:      Wärmelehre, elektromagnetische Induktion, Kernphysik
  • Klasse 10:   Mechanik

In der Sekundarstufe II können die Schülerinnen und Schüler zwischen einem zweistündigen Kurs (eine Doppelstunde pro Woche) und einem vierstündigen Kurs (zwei Doppelstunden pro Woche) wählen. Das schriftliche Abitur im Fach Physik können nur Schülerinnen und Schüler ablegen, die den vierstündigen Kurs besuchen.

zweistündiger Kurs

  • elektrisches Feld
  • magnetisches Feld
  • elektrische Ladungen in Feldern
  • elektromagnetische Induktion
  • mechanische Schwingungen und Wellen
  • elektromagnetische Schwingungen und Wellen
  • Quantenphysik

vierstündiger Kurs

  • elektrisches Feld
  • magnetisches Feld
  • elektrische Ladungen in Feldern
  • elektromagnetische Induktion
  • Wechselstromlehre
  • mechanische Schwingungen und Wellen
  • elektromagnetische Schwingungen und Wellen
  • Quantenphysik
  • Atomphysik
  • Relativitätstheorie

Experimente

Die Sammlung verfügt über eine große Vielzahl an Demonstrationsexperimenten, die oft ein motivierendes Herzstück des Unterrichts bilden. Besonders in der Oberstufe ermöglichen moderne Sensoren der Firma Vernier die direkte Anzeige oder Auftragung von Messwerten per Beamer (zum Beispiel für die Messgrößen Temperatur, Kraft, Druck, Geschwindigkeit, Beschleunigung, elektrische Ladung, Spannung, Stromstärke, magnetische Flussdichte).

Je nach Klassenstufe und Thema können einige Experimente auch als praktische Schülerübungen durchgeführt werden. Beispiele:

  • Klasse 7: Schattenwurf, Reflexionsgesetz, optische Brechung, Lochkamera, Brennweite einer Sammellinse, optische Instrumente, Schallausbreitung, Lautstärkemessung, Beschreibung von Bewegungen, Kraftmessung
  • Klasse 8: magnetische Phänomene, elektrische Schaltungen auf Steckbrettern, körperliche mechanische Leistung
  • Klasse 9: thermische Ausdehnung von Stoffen, Tauchsiederversuche, Mischtemperaturen, Induktionsphänomene

Zur Untersuchung der Newtonschen Mechanik in Klasse 10 verfügt das GZG über neuwertige Rollbahnen. Damit sind Experimente zu (geradlinigen) gleichförmigen und gleichmäßig beschleunigten Bewegungen möglich. Die Ultraschall-Entfernungsmesser können auch zur Bestimmung des Ortfaktors durch Fallexperimente verwendet werden. Die Schülerinnen und Schüler werten die Messungen mithilfe von Vernier LabQuest 2-Geräten oder Laptops aus.

Medien

Das GZG verwendet folgende Schulbücher:

-       Klasse 7/8:  Dorn/Bader, Physik 1, Gymnasium Baden-Württemberg, Schroedel, 2005

Als Klassensätze liegen für jeden Unterrichtsraum weiterhin bereit:

Kienle/Pardall, Universum Physik 7/8, Gymnasium Baden-Württemberg, Cornelsen, 2016

-       Klasse 9/10:            Dorn/Bader, Physik 2, Gymnasium Baden-Württemberg, Schroedel, 2007

-       Kursstufe:    Dorn/Bader, Physik 12/13, Gymnasium SEK II, Schroedel, 2000

Als Präsentationsmedien stehen große Tafeln, Tageslichtprojektoren, ein Fernseher, Beamer mit Laptops und Dokumentenkameras zur Verfügung. Zur Klärung physikalischer Phänomene dienen häufig Animationen und Simulationen am Computer. Diese nutzen Schülerinnen und Schüler auch selbst in unseren PC-Räumen.

Außerunterrichtliches

In der Kursstufe finden im vierstündigen Kurs Exkursionen statt. Ziele sind zum Beispiel das Umspannwerk in Jettenhausen oder die Forschungs-Neutronenquelle FRM II in Garching bei München. Schülerinnen und Schüler ab Klassenstufe 7 können an der Physik-AG am Schülerforschungszentrum (SFZ) teilnehmen. Sie findet einmal pro Woche in den Räumen des SFZ im ZF-Forum statt.

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