Komplett als pdf-File 82 KB - Johann-Sebastian-Bach
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Naturwissenschaftlich-Informationstechnischer Schwerpunkt Johann-Sebastian-Bach-Gymnasium Mannheim Klasse 11 15 5 Wochenstunden Mit dem Eintritt in die Oberstufe wird den Schülerinnen und Schülern ein höheres Maß an eigenverantwortlichem Lernen abverlangt. Dem wird durch vermehrt anzufertigende Hausarbeiten mit selbständiger Informationsrecherche, sowie noch nicht erarbeiteten Lehrinhalten und die im Team zu erarbeitenden komplexen Projekte aus den Fachbereichen Mathematik, Physik, Biologie, Informatik und Wirtschaftswissenschaft Rechnung getragen. Weiterhin steht die Präsentation in Wort, Schrift und Bild unter Einbeziehung zeitgemäßer Medien im Umgang mit den Naturwissenschaften im Vordergrund. Module 84 Std 1 Schaubilder und ihre Auswertung im CAS 18 Std mit Fach, Modul Folgen und Grenzwerte Darstellung von Folgen Monotonie Schranken und Grenzwerte Grenzwerte bei Funktionen 5 Std Ma 11 LPE 2 Steigung einer Funktion Anschauliche Bedeutung des Differenzenquotienten Grenzwert des Differenzenquotienten Differentiale 6 Std Ma 11 LPE 3 Hausarbeit 1 Bewegungsabläufe Darstellung von Bewegungsabläufen in Schaubildern Mittlere Geschwindigkeit Momentangeschwindigkeit als Grenzwert Beschleunigung als Grenzwert 6 Std Ph 11 sp LPE 1 Einfache Flächeninhalte 1 Std Projekt 1,2 5 Std Ph 11 mn LPE 1 2 Himmelsmechanik Weltbilder bis zur Antike Geozentrisches und heliozentrisches Weltbild Kepler-Ellipsen und Gravitationsgesetz Sterne und Galaxien, die Geburt des Weltalls Hausarbeit 2 Projekt 3 Referat 1 Referat 1 Projekt 4 Hausarbeit 3,4 Projekt 5 Naturwissenschaftlich-Informationstechnischer Schwerpunkt Johann-Sebastian-Bach-Gymnasium Mannheim 3 Bereitstellung elektrischer Energie Physikalische Grundlagen Kraft auf bewegte Ladung Elektro-magnetische Induktion Elektromotor Generator Transformator Gefahren im Umgang mit Hochspannung Gewinnung elektrischer Energie 16 16 Std 10 Std Ph 10 mn LPE 1 Projekt 6 3 Std Ph 11 mn LPE 3 Projekt 7 Referat 2 Kraft-Wärme-Kopplung Bauweise von Kraftwerken zur Gewinnung elektrischer Energie Typenabhängige Energieausbeute, Grund- und Sptizen-Last Solarzellen 3 Std Problematik der Energieversorgung Verfügbarkeit der Energieträger Wasserstoff, Erdgas, Erdöl, Kohle, Atomenergie Schwindende Ressourcen Treibhauseffekt, Strahlungsgesetze im Überblick Alternative und regenerative Energien Langzeitwirkung verschiedener Energietechnologien Rationelle Energieanwendung, Energiesparen 4 Neuronale Systeme Ek 11 LPE 1 Referat 3 Referat 4 Hausarbeit 5 Bio 10 LPE 4 12 Std 1 Std Biologischer Hintergrund Das menschliche Gehirn Aufbau und Arbeitsweise biologischer Neuronen, Synapsen Biologisches Lernen 9 Std Technische neuronale Netze Aufbau und Funktionsweise künstlicher Neuronen Logische Funktionen mit einzelnen technischen Neuronen Zwei und mehrschichtige neuronale Netze, Kohonen-Netze, laterale Inhibition Assoziative Speicher Modell und Funktionsweise rückgekoppelter technischer Netze 2 Std Überwachtes Lernen technischer neuronaler Netze Istwert, Sollwert, Lernschritt, Deltaregel Lerngeschwindigkeit Fähigkeiten, Einsatzmöglichkeiten und Grenzen neuronaler Netze Bio 10 LPE 2 Referat 5 Hausarbeit 6 Projekt 8 Projekt 9 Naturwissenschaftlich-Informationstechnischer Schwerpunkt Johann-Sebastian-Bach-Gymnasium Mannheim 5 Netzwerke Lokale Netzwerke Netzwerkkarten und Datenleitung Protokolle, Datenpakete Adressierung Netzwerkbetriebssysteme Das Client-Server-Modell Nutzen und Anwendung lokaler Netzwerke 17 9 Std 4 Std Projekt 10 5 Std Internet Nutzung einer weltweiten elektronischen Vernetzung Protokolle, Datenpakete, Adressierung Die besondere Stellung von HTML, Standardisierung und Dialekte Datensicherheit und Umgang mit personenbezogenen Daten Geschichte des Internet 6 Die Börse als Wirtschaftsmotor Betriebswirtschaftliches Soziale Marktwirtschaft Referat 6 15 Std 3 Std Freier Markt und staatliche Regulative Kapital zur Finanzierung in der Wirtschaft Anleihen und Devisen Die Börse als Handelsplattform Grundbegriffe des Börsenhandels Gk 11 LPE 2 Re 11 LPE 11.13 Referat 7 Referat 8 Hausarbeit 8 Chart-Darstellungen Kerzen-, Balken-, Liniencharts Auswirkung des Zeitfaktors Informationsdichte der Darstellung Konstruktion von Charts 4 Std Technische Analyse Einfache Trendlinien Unterstützung und Wiederstände Umkehrformationen, Fortsetzungsformationen Dreiecke, Wimpel und Flaggen Open Interest und Umsatz Gleitende Durchschnitte und Oszillatoren Trendfolgesysteme, Indikatoren Rechner und Handelssysteme Geldmanagement, Handelstaktiken 8 Std Hausarbeit 7 Projekt 11 Naturwissenschaftlich-Informationstechnischer Schwerpunkt Johann-Sebastian-Bach-Gymnasium Mannheim 7 Computer und die menschliche Verantwortung Wissenschaft und Wirtschaft Rechnergestützte Forschung, Simulationsprogramme 18 9 Std 4 Std Just-In-Time Fertigung, rechnergestützte und rechnergeführte Fertigung, Wettbewerbsfähigkeit, Qualitäts- und Preissicherung Produktvielfalt und Rationalisierung Automatisierung entwickelnder, planerischer, logistischer, fertigender und problemlösender Arbeit Rechnerunterstützte Kommunikation, Netzwerke, rechnerbasierte Medienwirtschaft Der massierte Einsatz von Rechnern und Programmen in Wirtschaft und Gesellschaft macht uns von ihrer einwandfreien Funktion abhängig. Neugestaltung vieler Berufsbilder, Fortbildung und Umschulung Neue Berufe entstehen 3 Std Soziale Aspekte Rechner dominieren die Arbeitswelt, Freisetzungs- versus Kompensationshypothese Diversifizierung von Mensch und Arbeit Personelle Entscheidungssysteme Juristische Aspekte der Verfügbarkeit von personenbezogenen Informationen 2 Std Informationstechnik mit ,,neuer Ethik“ Entwicklungen im Hardware und Softwarebereich beeinflussen unser Leben nachhaltig Rechnergesteuerte Entscheidungen in Forschung, Medizin (Apparatemedizin, Labordiagnose und Euthanasie) und Wirtschaft (Börsencrash durch Cyber-Trade-Systeme) Militärische Entscheidungssysteme, SDI Gk 10 LPE 1 Re 10 LPE10.9.2 Re 11 LPE 11.11 Referat 9 Referat 9 Re 11 LPE 11.4 LPE 11.12 Hausarbeit 9 Referat 10 Naturwissenschaftlich-Informationstechnischer Schwerpunkt Johann-Sebastian-Bach-Gymnasium Mannheim 8 Projekte 19 40 Std 1 Flächeninhalte Ober- und Untersummen Anschaulicher Grenzwert von Ober- und Untersummen Momentangeschwindigkeit, zurückgelegte Strecke als Flächeninhalte Arbeit und Energie als Flächeninhalte einer Kraft-Kurve Potentielle, Kinetische und Spann-Energie als Flächeninhalt auch bei nicht konstanter Kraft Modul 1 2 Ober- und Untersummen Erarbeitung einer Animation zur Darstellung des Prozesses im Schaubild mit numerisch zeitgenauer Angabe des Flächeninhalts im CAS Modul 1 3 „Das Katapult“ Bau eines Katapults (dampfgetrieben, Gummiband, Biegespannung ). Messung des Beschleunigungsverlaufs. Berechnung und Messung der Mündungsgeschwindigkeit Darstellung der Durchführung, der Messergebnisse und des theoretischen Hintergrunds mit Textverarbeitung und Tabellenkalkulation. Modul 1 4 „Newton und die Sterne“ Anwendung des Newtonschen Gravitationsgesetzes im Zusammenspiel mit den Kepler-Ellipsen zur Visualisierung der Bewegungsabläufe in einem Sonnensystem mit Planeten, Monden und Kometen in der eingeführten Programmiersprache. Modul 2 5 „Ein Sternenleben“ Mit Hilfe eines Autorensystems wird in diversifizierter Gruppenarbeit in Text, Bild und mit selbst hergestellten Simulationen die vollständige astronomische Geschichte eines Sonnensystems dargestellt. Astrophysikalische Sachverhalte werden in Eigenleistung recherchiert und korrekt dargestellt. Die Seiten der einzelnen Gruppenmitglieder ergeben die Gesamtdarstellung. Modul 2 6 Praktikum Induktion, Elektromotor, Transformator Modul 3 7 „Kostbare Energie“ Detaillierte Darstellung technischer Anlagen zur Erzeugung elektrischer Energie mit physikalischem Hintergrund in HTML. Verifikation der anlagetypischen Verluste unter Einbeziehung von verlustmindernden Methoden, wie der Kraft-Wärme-Kopplung oder des Einsatzes von Kleinst-Blockheizkraftwerken. Bewertung des möglichen Stellenwerts regenerativer Energien. Ausarbeitung der jeweiligen Auswirkungen auf unser Ökosystem. Eigenständige Recherche und Aufarbeitung von Teilgebieten durch Einzelne. Herstellung einer Gesamtpräsentation im Team. Modul 3 Naturwissenschaftlich-Informationstechnischer Schwerpunkt Johann-Sebastian-Bach-Gymnasium Mannheim 20 8 „Neuronen im Wettstreit“ Modellierung somatotopischer Abbildungen nach Kohonen mit Hilfe der Eingeführten Programmiersprache. Ausgehend vom einfachen eindimensionalen Fall wird das Modell auf ein zweidimensionales Neutronengitter erweitert und an einfachen Beispielen getestet. Kleine Teams programmieren einzelne Unterprogramme, die sich aufgrund vorangegangener Entwicklung einer Daten- und Funktionsstruktur nach einem Schnittstellenabgleich funktionsfähig verbinden lassen. Modul 4 9 Überwachtes Lernen neuronaler Netze Istwert, Sollwert, Lernschritt Deltaregel Hebbsches Verfahren Aktivierungsfunktionen Backpropagation Lerngeschwindigkeit Modul 4 10 Netzwerkpraktikum Kleine Teams richten ein Client-Serversystem an einem isolierten System aus zwei vernetzten Rechnern mit formatierter Festplatte ein. Sie führen die notwendigen administrativen Schritte bis zur möglichen Nutzung als beispielsweise Schul- oder Verwaltungsnetzwerk durch. Das Projekt setzt einen Bestand an nicht unmittelbar in Gebrauch befindlichen, auch „älteren“ Pentium-Rechnern voraus. Modul 5 11 „Folge dem gleitenden Durchschnitt“ Programmierung eines Trendfolgesystems in der eingeführten Programmiersprache. Wird Formationserkennung mit einbezogen, empfiehlt sich die Aufteilung in Programmierteams, die sich einzelner Formationen annehmen. Bei geregelter Daten- und Schnittstellenfunktion lassen sich die Einzelteile zu einem Gemeinschaftsprojekt verbinden. Modul 6 Naturwissenschaftlich-Informationstechnischer Schwerpunkt Johann-Sebastian-Bach-Gymnasium Mannheim 9 Hausarbeiten 21 4 Std 1 „Von der Sekante zur Tangente“ Erarbeitung einer Animation zur Darstellung des Prozesses im Schaubild mit numerisch zeitgenauer Angabe der Steigung im CAS Modul 1 2 „Bestimmung des Ortsfaktors“ Durchführung eines einfachen Experiments. Erarbeitung einer numerischen Methode zur Korrektur der Messfehler unter Einbeziehung der Reibung. Darstellung der Durchführung, der Messergebnisse und des Korrektursystems mit Textverarbeitung und Tabellenkalkulation. Modul 1 3 „Sonnen entstehen, Zwerge sterben“ Darstellung der astronomische Geschichte eines Sonnensystems Modul 2 4 „Sol und seine Nachbarn“ Planeten, Monde und Kometen in unserem Sonnensystem Modul 2 5 „Energie im neuen Gewand“ Verfahren zur Gewinnung und Einsatzmöglichkeiten alternativer und regenerativer Energien Modul 3 6 „Reizleitung und Verarbeitung“ Über die Funktionsweise biologischer Neuronen und Synapsen. Leitung und Verarbeitung von Reizen im menschlichen Gehirn. Modul 4 7 „Bullen und Bären“ Anfertigung einer Trendanalyse für ein börsennotiertes Unternehmen auf der Grundlage von Charts, Newsticker und Bewertung des Umfelds des jeweiligen Börsensegments. Modul 6 8 „Die Verlustbarriere“ Die Teilnahme an einem Online-Börsenspiel ist obligatorisch, so können die gewonnenen Einsichten in die Chartanalyse direkt verifiziert werden. Gleichzeitig gelingt es eine aufkommende Euphorie zu dämpfen und den rein spekulativen Charakter von ungenügend reflektierten Zukunftsvisionen aufzuzeigen. Modul 6 9 „Das gläserne Individuum“ Regionale und globale Aspekte des Schutzes von Privatsphäre und Menschenwürde im Datendschungel durch die Gesetzgeber. Modul 7 Naturwissenschaftlich-Informationstechnischer Schwerpunkt Johann-Sebastian-Bach-Gymnasium Mannheim 10 Referate 22 12 Std 1 Vorstellungen des Menschen von seiner Umwelt Weltbilder bis zur Antike Geozentrisches Weltbild Heliozentrisches Weltbild Modul 2 2 Gewinnung elektrischer Energie Bau- und Funktionsweise von Kraftwerken Modul 3 3 Die klassischen Energieträger Verfügbarkeit von Wasserstoff, Erdgas, Erdöl, Kohle, Atomenergie Modul 3 4 Der Treibhauseffekt Entstehung und Auswirkungen Modul 3 5 Biologische Neuronen Aufbau des menschlichen Gehirns Aufbau und Arbeitsweise biologischer Neuronen Synapsen Modul 4 6 Die Geschichte der Informationstechnologie Entwicklung der klassischen Telekommunikation Das Internet Modul 5 7 „Regularien des freien Geldflusses“ Der freier Markt und seine staatlichen Regulative Modul 6 8 „Parkett und Broker“ Die Handelsplattform Börse und ihre zwei Gesichter Modul 6 9 Neugestaltung von Berufsbildern durch den Rechnereinsatz Fortbildung, Umschulung zum lebenslangen Erhalt der Qualifikationen Neue Berufe durch Informationstechnologie Modul 7 10 Einflüsse der Entwicklungen im Hardware und Softwarebereich auf unser Leben Modul 7
