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Freistaat Sachsen Sächsisches Staatsministerium für Kultus Lehrplan für die Fachschule für Technik Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufen 1 und 2 August 2002 Dieser Lehrplan ist ab 1. August 2002 bis zu seiner endgültigen Inkraftsetzung zur Erprobung freigegeben. Impressum Der Lehrplan basiert auf der Verordnung des Sächsischen Staatsministeriums für Kultus und des Sächsischen Staatsministeriums für Soziales, Gesundheit und Familie über die Fachschule im Freistaat Sachsen (Schulordnung Fachschule - FSO) vom 9.1.1996 (Amtsblatt SMK Nr. 2/1996 vom 1. März 1996) und der Rahmenvereinbarung über Fachschulen mit zweijähriger Ausbildungsdauer (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 12.6.1992). Der Lehrplan wurde unter Leitung des Sächsischen Staatsinstituts für Bildung und Schulentwicklung Comenius-Institut Dresdner Straße 78 c 01445 Radebeul unter Mitwirkung von Dr. Udo Görne (Leiter) Bergrat Tobias Dressler Gerd-Ulrich Lotzwick Dr. Ulrich Sebastian Freiberg Freiberg Freiberg Freiberg erarbeitet. HERAUSGEBER Sächsisches Staatsministerium für Kultus Carolaplatz 1 01097 Dresden HERSTELLUNG UND VERTRIEB Stoba Druck GmbH Am Mart 16 01561 Lampertswalde Best.-Nr.: 02/L 3 04 008 Der Lehrplan wurde auf chlorfrei gebleichtem Papier gedruckt. Fachschule für Technik Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufen 1 und 2 ____________________________________________________________________________________ Inhaltsverzeichnis Seite Vorbemerkungen 4 Kurzcharakteristik des Bildungsganges 5 Stundentafel der Fachrichtung Geologietechnik 7 Aufbau und Verbindlichkeit der Einzellehrpläne 8 Einzellehrpläne 9 Physik und Grundlagen der Geophysik Kurzcharakteristik Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte 9 9 9 Angewandte Geochemie Kurzcharakteristik Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte 15 15 15 Allgemeine und Historische Geologie Kurzcharakteristik Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte 26 26 26 Umweltgeologie Kurzcharakteristik Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte 32 32 32 Kartographie Kurzcharakteristik Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte 35 35 35 Mineralogie und Petrographie Kurzcharakteristik Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte 39 39 39 Fachbezogenes Recht (Berg- und Umweltrecht) Kurzcharakteristik Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte 43 43 43 Feldgeologie Kurzcharakteristik Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte 48 48 48 Angewandte Geologie Kurzcharakteristik Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte 51 51 51 Angewandte Geophysik Kurzcharakteristik Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte 56 56 56 Bodengeologie Kurzcharakteristik Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte 59 59 59 Aufschlusstechnik Kurzcharakteristik Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte 63 63 63 ____________________________________________________________________________________________ 3 Klassenstufen 1 und 2 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Seite Hydrogeologie Kurzcharakteristik Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte 67 67 67 Ingenieurgeologie Kurzcharakteristik Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte 71 71 71 Regionale Geologie Kurzcharakteristik Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte 74 74 74 Vorbemerkungen Die Verfassung des Freistaates Sachsen formuliert in Artikel 101 den übergreifenden Bildungs- und Erziehungsauftrag für das gesamte Bildungswesen: "Die Jugend ist zur Ehrfurcht vor allem Lebendigen, zur Nächstenliebe, zum Frieden und zur Erhaltung der Umwelt, zur Heimatliebe, zu sittlichem und politischem Verantwortungsbewusstsein, zu Gerechtigkeit und zur Achtung vor der Überzeugung des Anderen, zu beruflichem Können, zu sozialem Handeln und zu freiheitlich demokratischer Haltung zu erziehen." Im sächsischen Schulgesetz ist in § 1 ausgeführt, dass der Bildungs- und Erziehungsauftrag der Schule bestimmt wird durch das Recht eines jeden jungen Menschen auf eine seinen Fähigkeiten und Neigungen entsprechende Erziehung und Bildung ohne Rücksicht auf Herkunft oder wirtschaftliche Lage. Die schulische Bildung soll zur Entfaltung der Persönlichkeit der Schüler beitragen. Die Fachschule hat die Aufgabe, nach abgeschlossener Berufsausbildung und in der Regel praktischer Bewährung oder einer ausreichenden einschlägigen beruflichen Tätigkeit eine vertiefte berufliche Weiterbildung mit entsprechendem berufsqualifizierendem Abschluss zu vermitteln. In der Fachschule können die Schüler auch schulische Abschlüsse erwerben, die sie befähigen, ihren Bildungsweg in der Sekundarstufe II oder an einer Fachhochschule fortzusetzen (SchulG § 10). Diese Schulart gliedert sich in die Fachschule für: - Gestaltung - Sozialwesen - Technik - Wirtschaft Bildungsangebot und Gliederung der Ausbildung an der Fachschule für Technik basieren auf der Rahmenvereinbarung über Fachschulen mit zweijähriger Ausbildungsdauer (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 12. Juni 1992). ____________________________________________________________________________________ 4 Fachschule für Technik Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufen 1 und 2 ____________________________________________________________________________________ Kurzcharakteristik des Bildungsganges Im Rahmen des Bildungsganges werden befähigte Fachkräfte mit abgeschlossener beruflicher Erstausbildung und hinreichender praktischer Erfahrung in der Fachrichtung Geologietechnik mit den Schwerpunkten Erkundungsgeologie und Umweltgeologie zur Staatlich geprüften Technikerin/zum Staatlich geprüften Techniker geführt. Dabei werden Geologietechnikerinnen/Geologietechniker auf die Übernahme von Funktionen und die Bewältigung von Aufgaben der mittleren Führungsebene vorbereitet. Da im Bereich Geologie in Deutschland keine berufliche Erstausbildung (Facharbeiter, Assistenten) erfolgt, muss der Bildungsgang auf Seiteneinsteiger mit praktischen Erfahrungen in der Geologie ausgerichtet werden. Die zu lösenden Aufgaben in der geologischen Industrie (Ingenieurbüros, Unternehmen der Umweltindustrie, des Bauwesens, des Bergbaus), in Behörden und kommunalen Verwaltungen sind: - selbstständige Bearbeitung von Objekten in der Altlastenuntersuchung und der Erkundung neuer Deponiestandorte von der Akquisition, Planung, Durchführung und Betreuung der Feldarbeiten bis zur Berichtsabfassung und -verteidigung vor dem Auftraggeber, - Suche und Erkundung oberflächennaher Lagerstätten mineralischer Rohstoffe (vor allem Bauzuschlagstoffe, Steine/Erden-Rohstoffe für keramische und Glasindustrie) und des Grundwassers, - Organisation und Durchführung von Feldarbeiten bei Baugrunduntersuchungen, - selbstständige Ermittlung bodenmechanischer Kennwerte (z. B. Plattendruckversuche), - selbstständige Durchführung einfacher Vermessungsaufgaben im Rahmen geologischer Untersuchungen (unter Nutzung moderner satellitengestützter GPS- und GISSysteme), - Durchführung von Ramm- und Rammkernsondierungen sowie DIN-gerechte Entnahme von Proben aus verschiedenen Medien (Festgestein, Boden, Wasser, Luft). Die Wartung und Pflege der verwendeten Technik (Fahrzeuge, Sondiergeräte, Messgeräte) ist Bestandteil der von Geologietechnikern zu lösenden Aufgaben. Voraussetzungen für diese Tätigkeit sind eine gute physische und psychische Belastbarkeit, eine ausgeprägte räumliche Flexibilität und die Bereitschaft, Mitarbeiter zu führen sowie mit Berufskollegen anderer Bereiche (z. B. Aufschlusstechnik) zu kommunizieren. Die Weiterbildung zur Geologietechnikerin/zum Geologietechniker ist entsprechend der Einsatzcharakteristik anspruchsvoll und baut auf einer gediegenen Grundlagenausbildung in allgemeinen und beruflichen Fächern auf, die in der fachspezifischen Ausbildung konsequent weitergeführt wird. Dabei trainieren die Fachschülerinnen und Fachschüler zunehmend berufspraktische Aufgaben. Die Industrie wird über zahlreiche Berufspraktika mit in die Ausbildung einbezogen. Höhepunkt der Weiterbildung ist ein in Unternehmen der geologischen Industrie zu absolvierendes Abschlusspraktikum mit der Bearbeitung einer Aufgabenstellung bis zur Berichtsabfassung, Verteidigung vor dem Unternehmen und der Fachschule. Wesentliche Ausbildungsziele sind die Erweiterung der Allgemeinbildung u. a. in einer Fremdsprache (Englisch), die Vermittlung geologischer Grundlagen sowie die repräsentative geologische Informationsgewinnung im Rahmen umwelt- und erkundungsgeologischer Projekte, die Interpretation gewonnener Ergebnisse und deren verständliche Darstellung in Berichtsform, die vor allem mittels elektronischer Hilfsmittel erfolgt. ____________________________________________________________________________________________ 5 Klassenstufen 1 und 2 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ In der Weiterbildung erfolgt eine gerade für diesen Bereich sehr wichtige Aktualisierung und Erweiterung der Rechtskenntnisse. Die Fähigkeiten zur eigenverantwortlichen Lösung geologischer Aufgabenstellungen und zur Führung von Mitarbeitern im Team werden entwickelt. Die Weiterbildung zur Staatlich geprüften Geologietechnikerin/zum Staatlich geprüften Geologietechniker in den Schwerpunkten Erkundungsgeologie und Umweltgeologie erfolgt durch eine zweijährige Vollzeitausbildung. Die Vorbereitung auf den Erwerb der Fachhochschulreife ist durch Belegung der entsprechenden Fächer des Wahlbereiches möglich. ____________________________________________________________________________________ 6 Fachschule für Technik Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufen 1 und 2 ____________________________________________________________________________________ Stundentafel der Fachrichtung Geologietechnik Unterrichtsfächer Wochenstunden in den Klassenstufen Gesamtausbildungsstunden 1 2 Pflichtfächer 36 35 2.840 Fachrichtungsübergreifender Bereich: 14 7 840 Deutsch *) Fremdsprache *) Rechts- und Sozialkunde *) Zusammenarbeit und Führung *) Betriebswirtschaftslehre *) Mathematik I *) 3 4 2 5 1 1 2 3 - 120 200 120 80 120 200 Fachrichtungsbezogener Bereich: 22 28 2.000 3 2 5 3 3 2 2 3 - 120 200 200 120 120 80 80 2 - 3 4 3 3 1 3 3 3 2 120 160 120 120 120 120 120 120 80 3 120 2 80 Physik und Grundlagen der Geophysik Angewandte Geochemie Allgemeine und Historische Geologie Umweltgeologie Kartographie Mineralogie und Petrographie Fachbezogenes Recht (Berg- und Umweltrecht) Feldgeologie Angewandte Geologie Angewandte Geophysik Bodengeologie Aufschlusstechnik Hydrogeologie Ingenieurgeologie Regionale Geologie Projektarbeit *) Wahlfach Berufs- und Arbeitspädagogik *) - Zusatzausbildung Fachhochschulreife - Mathematik II *) - *) nicht im Lehrplanheft enthalten ____________________________________________________________________________________________ 7 Klassenstufen 1 und 2 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Aufbau und Verbindlichkeit der Einzellehrpläne Jeder Einzellehrplan enthält eine Kurzcharakteristik sowie eine Darstellung der Lehrplaneinheiten (LPE) mit Zeitrichtwerten in Unterrichtsstunden (Ustd.), Zielen, Inhalten und Hinweisen zum Unterricht. Die Ziele bilden die entscheidende Grundlage für die didaktisch begründete Gestaltung des Lehrens und Lernens an den berufsbildenden Schulen. Sie geben verbindliche Orientierungen über die Qualität der Leistungs- und Verhaltensentwicklung der Schülerinnen und Schüler und sind damit eine wichtige Voraussetzung für die eigenverantwortliche Vorbereitung des Unterrichts durch die Lehrkräfte. Es werden drei wesentliche Dimensionen von Zielen berücksichtigt: - Kenntnisse (Wissen) - Fähigkeiten und Fertigkeiten (intellektuelles und praktisches Können) - Verhaltensdispositionen und Wertorientierungen (Wollen) Diese drei Dimensionen sind stets miteinander verknüpft und bedingen sich gegenseitig. Ihre analytische Unterscheidung im Lehrplan ist insbesondere mit Blick auf die Unterrichtsplanung sinnvoll, um die Intentionen von Lehr- und Lernprozessen genauer zu akzentuieren. Die Inhalte werden in Form von stofflichen Schwerpunkten festgelegt und in der Regel nach berufssystematischen und/oder fachsystematischen Prinzipien geordnet. Zusammenhänge innerhalb einer Lehrplaneinheit und Verbindungen zu anderen Lehrplaneinheiten werden ausgewiesen. Die Hinweise zum Unterricht umfassen methodische Vorschläge wie bevorzugte Unterrichtsverfahren und Sozialformen, Beispiele für exemplarisches Lernen, wünschenswerte Schüler- und Lehrerhandlungen sowie Hinweise auf geeignete Unterrichtshilfen (Medien). Des Weiteren werden unterrichtspraktische Erfahrungen in Form kurzer didaktischer Kommentare wissenschaftlich reflektiert weitergegeben. Die Ziele und Inhalte sind verbindlich. Zeitrichtwerte der einzelnen Lehrplaneinheiten sind Empfehlungen und können, soweit das Erreichen der Ziele gewährleistet ist, variiert werden. Hinweise zum Unterricht haben gleichfalls Empfehlungscharakter. Im Rahmen dieser Bindung und unter Berücksichtigung des sozialen Bedingungsgefüges schulischer Bildungs- und Erziehungsprozesse bestimmen die Lehrkräfte die Themen des Unterrichts und treffen ihre didaktischen Entscheidungen in freier pädagogischer Verantwortung. Für die Gestaltung der Lehrplaneinheiten wird folgende Form gewählt: Lehrplaneinheit Zeitrichtwert: Ustd. Ziele Inhalte Hinweise zum Unterricht ____________________________________________________________________________________ 8 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Physik und Grundlagen der Geophysik Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ Einzellehrpläne Physik und Grundlagen der Geophysik Kurzcharakteristik Der Unterricht im Fach "Physik und Grundlagen der Geophysik" vermittelt für die Arbeit als Geologietechnikerin/Geologietechniker notwendige naturwissenschaftliche Kenntnisse und schafft Voraussetzungen für den Unterricht in zahlreichen anderen Fächern des Bildungsganges. Er baut auf dem bis zum Abschluss der Berufsausbildung bzw. in mehrjähriger Berufstätigkeit erworbenen Wissen und Können auf und ergänzt diese im Hinblick auf die Anforderungen an eine Technikerin/einen Techniker allgemein sowie an eine Geologietechnikerin/einen Geologietechniker speziell. Es werden grundlegende physikalische Gesetzmäßigkeiten erarbeitet, durch Demonstrationsversuche belegt und mit fachrichtungstypischen Beispielen gefestigt. Spezielle Vorgänge in der Natur werden beobachtet und gemessen. Besonders hervorgehoben wird der Vergleich der Messergebnisse mit den Vorgängen in der Natur. Es werden die wichtigsten geophysikalischen Verfahren vorgestellt. Die daraus abgeleiteten bohrlochgeophysikalischen Messverfahren werden behandelt und die entsprechenden Interpretations- und Korrelationsmöglichkeiten aufgezeigt. Besondere Anliegen des Faches sind es, den Umgang mit physikalischen Größen und Größengleichungen, das Umrechnen von Einheiten, das Nutzen von Zehnerpotenzen, das Lesen und Aufstellen von Diagrammen und das Arbeiten mit Formelsammlungen und Tabellen zu üben sowie zum systematischen Arbeiten zu erziehen. Die Auswirkung von möglichen Abweichungen der Eingangsgrößen auf die Genauigkeit von Ergebnissen und das sachgerechte Runden müssen verdeutlicht werden. Bei Laborübungen empfiehlt es sich, in Gruppen zu arbeiten. Abstimmungen sind mit den Fächern "Angewandte Geochemie" und "Mathematik I" erforderlich. Das Fach “Angewandte Geophysik“ baut darauf auf. Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte Klassenstufe 1 Zeitrichtwerte: 120 Ustd. 1 Physikalische Größen; Experiment und Darstellung physikalischer Gesetze 4 Ustd. 2 Kinematik 14 Ustd. 3 Dynamik; Arbeit, Energie, Leistung 16 Ustd. 4 Wärmelehre 15 Ustd. 5 Energiebilanzen 15 Ustd. 6 Geophysikalische Oberflächenverfahren 12 Ustd. 7 Geophysikalische Bohrlochmessungen 20 Ustd. Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise 24 Ustd. ____________________________________________________________________________________ 9 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Physik und Grundlagen der Geophysik Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Klassenstufe 1 1 Physikalische Größen; Experiment und Darstellung physikalischer Gesetze Zeitrichtwert: 4 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler haben die Physik als Grundlage der Technik erkannt. Ihnen ist bewusst, dass zum Nachweis physikalischer Zusammenhänge messbare physikalische Größen erforderlich sind. Sie können mit physikalischen Größen umgehen. Physikalische Größen - messbare Eigenschaften und Zustände von physikalischen Objekten - physikalische Basisgrößen und deren Einheiten technisches Regelwerk Das Experiment - Fragestellung, Experimentierbedingungen - Variabilität, Reproduzierbarkeit - Kontrollierbarkeit Experimentierbeispiele 2 Kinematik Zeitrichtwert: 14 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sind befähigt, die Gesetze der Kinematik auf Translations- und Rotationsvorgänge anzuwenden und Bewegungsvorgänge in Diagrammen darzustellen sowie aus Diagrammen mathematische Zusammenhänge zu erkennen. Translation - gleichförmige Translation . Definition von Geschwindigkeit und Beschleunigung . Zeit-Weg-Gesetz und t,s- sowie t,vDiagramme . Erkennen und Berechnen konkreter Bewegungsabläufe . Voraussagbarkeit von Kenngrößen - gleichmäßig beschleunigte Translation . Zeit-Geschwindigkeits-Gesetz und t,v-Diagramme . Zeit-Weg-Gesetz und t,s-Diagramm . Geschwindigkeits-Weg-Gesetz - Überlagerung von Bewegungen . zwei gleichförmig geradlinige Bewegungen . gleichförmige und beschleunigte Bewegung Praxisbeispiel Praxisbeispiel Darstellung des Weges als Flächeninhalt eines Trapezes Praxisbeispiel Bahnkurve eines waagerechten Wurfs ____________________________________________________________________________________ 10 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Physik und Grundlagen der Geophysik Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ Rotation - Zusammenhang der Kenngrößen der Drehbewegung . Drehwinkel . Winkelgeschwindigkeit . Drehfrequenz (Drehzahl) . Umfangsgeschwindigkeit (Bahngeschwindigkeit) - Radialbeschleunigung - Zeit-Drehwinkel-Gesetz für gleichförmige Drehbewegung - Zusammenhang zwischen Translation und Rotation 3 Dynamik; Arbeit, Energie, Leistung Komplexübung Zeitrichtwert: 16 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler haben die Dynamik als das Teilgebiet der Mechanik erkannt, in welchem die äußeren Einwirkungen untersucht werden, die die Ursachen der verschiedenen Bewegungen sind. Ihnen ist bekannt, dass der zentrale Energiebegriff der Mechanik entstammt, in welcher er im Zusammenhang mit der Arbeit eingeführt wird. NEWTONsche Grundgesetze - dynamische Definition der Kraft - Trägheitsgesetz - Grundgesetz der Mechanik - Wechselwirkungsgesetz Anwendungen zu den Gesetzen Radialkraft (Zentripetalkraft) Berechnung konkreter Vorgänge Gravitationskraft - NEWTONsches Gravitationsgesetz - Fallbeschleunigung als Gravitationsfeldstärke der Erde Druck- und Auftriebskraft - Druck - durch hydrostatischen Druck verursachte Kräfte - Auftriebskraft Wirkungsweise von Druckmessgeräten Trägheitskräfte - Entstehung und Unterschied zu Nahwirkungskräften - Trägheitskraft bei beschleunigter Translation - Zentrifugalkraft - Prinzip von d’ALEMBERT ____________________________________________________________________________________ 11 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Physik und Grundlagen der Geophysik Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Mechanische Arbeit - Definition der mechanischen Arbeit . Hubarbeit . Beschleunigungsarbeit . Spannarbeit . Reibungsarbeit . Verschiebungsarbeit - Darstellung der verschiedenen Arbeitsformen im Experiment - Berechnungen verschiedener physikalischer Arbeiten Berechnungen Mechanische Leistung und Wirkungsgrad - Definition der Leistung - Leistung als Produkt von Kraft und Geschwindigkeit - Durchschnittsleistung - Leistung bei Rotation - Definition des Wirkungsgrades Berechnungen Mechanische Energie - Definition der mechanischen Energie - Grundformen - Berechnung verschiedener Energiewerte 4 Wärmelehre Zeitrichtwert: 15 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler können Längen- und Volumenänderungen sowie Wärmeenergien zur Erwärmung fester und flüssiger Stoffe und zur Phasenumwandlung berechnen. Sie sind in der Lage, den ersten Hauptsatz bei der Lösung von Aufgaben anzuwenden und den thermischen Zustand von Gasen rechnerisch zu erfassen. Sie sind über die Wärmeübertragung und den Wärmedurchgang informiert. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sind durch gezielte Orientierung und die Lösung technisch bedeutsamer Aufgaben davon überzeugt, dass Kenntnisse über die Wärmelehre für andere Fächer wichtig sind. Temperatur als Zustandsgröße Temperaturmessung Verhalten von Körpern bei Temperaturänderung - Längenausdehnung - Volumenausdehnung Übungen an fachrichtungsbezogenen Beispielen Wärme als Energieform - Grundgesetz der Wärmelehre - spezifische Wärmekapazität fester und flüssiger Stoffe - Wärmeenergie zur Änderung der Phase - Mischvorgänge Übungen an fachrichtungsbezogenen Beispielen ____________________________________________________________________________________ 12 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Physik und Grundlagen der Geophysik Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ Erster Hauptsatz - Volumenänderungsarbeit - innere Energie Thermischer Zustand - thermische Zustandsgrößen - Zustandsgleichung des idealen Gases - Zustandsänderungen Wärmeübertragung - Arten der Wärmeübertragung - Wärmeleitwiderstand - Wärmeübergangswiderstand - Wärmedurchgangswiderstand Luftfeuchte 5 fachrichtungsbezogene Beispiele, wie Normbedingungen, Ermittlung der Dichte, Verdichtung und Expansion von idealen Gasen, Kreisprozesse Wärmeleitkoeffizient Wärmeübergangskoeffizient Wärmedurchgangskoeffizient absolute und relative Luftfeuchtigkeit, Wassergehalt, Taupunkt Energiebilanzen Zeitrichtwert: 15 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler haben das Prinzip der Erhaltung der Energie als ein Grundprinzip der Physik und ihrer Anwendungen begriffen. Ihnen ist bewusst, dass bei den verschiedenen Prozessen Energie nicht erzeugt werden kann, sondern nur in andere Erscheinungsformen umgewandelt wird. Sie wissen um die große Verantwortung der Gesellschaft für eine effektive Verwendung der nutzbaren Energieressourcen. Energieerhaltungssatz der Mechanik - potentielle und kinetische Energie - Energieerhaltungssatz für ein abgeschlossenes (reibungsfreies) System Mechanische Schwingungen - harmonische Schwingung - t,s-Gesetz, t,v-Gesetz, t,a-Gesetz - Rückstellkraft - Energiewandlung bei ungedämpfter Schwingung - gedämpfte und erzwungene Schwingung Übungen zum Energieerhaltungssatz vgl. LPE 2 Wärmeenergiebilanzen; Kreisprozesse - Wärmemischung - Wärmekraftmaschine - Wärmepumpe und Kältemaschine ____________________________________________________________________________________ 13 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Physik und Grundlagen der Geophysik Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ 6 Geophysikalische Oberflächenverfahren Zeitrichtwert: 12 Ustd. Den Fachschülerinnen und Fachschülern ist der Zusammenhang zwischen petrophysikalischen Eigenschaften der verschiedenen Gesteine und ihren Porenraumfüllungen und den darauf orientierten geophysikalischen Oberflächenverfahren bewusst. Wichtige Feldmethoden - Gravimetrie - Geomagnetik - Geoelektrik - Seismik - Geothermie - Radiometrie 7 Struktur: 1. Physikalische Grundlagen 2. Petrophysikalische Grundlagen 3. Mess- und Interpretationsmethodik 4. Anwendungsbeispiele (Lagerstättenerkundung, Baugrunduntersuchung, Altlastenuntersuchung) Geophysikalische Bohrlochmessungen Zeitrichtwert: 20 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler haben die meist aus den Oberflächenmethoden abgeleiteten bohrlochgeophysikalischen Messmethoden als wichtige Kontrollmethoden des Bohrprozesses begriffen. Sie wissen um die Bedeutung der geologisch relevanten petrophysikalischen Kennwerte als Informationsgewinn. Technische Parameter und petrophysikalische Kennwerte - geometrische Größen . Kaliber . Neigung . Azimut - petrophysikalische Eigenschaften . Dichte . Sättigung . Eigenpotential . Ausbreitgeschwindigkeit . Leitfähigkeit - Wirkung der Spülung im Bohrloch Bohrlochgeophysikalische Untersuchungsmethoden - Kalibermessung - Inklinometermessung - Eigenpotentialmessung - Widerstandsmessung - Gamma-Messung - Gamma-Gamma-Messung - Akustiklog - Zementlog - Temperaturmessung - Flowmessung Kavernenbildung Bohrlochabweichungen Korrelation und Interpretation ____________________________________________________________________________________ 14 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Angewandte Geochemie Klassenstufen 1 und 2 ____________________________________________________________________________________ Angewandte Geochemie Kurzcharakteristik Als Grundlage der Geochemie ist es wichtig, die prinzipiellen Elementverteilungen im Kosmos und auf dem Planeten Erde darzustellen. Die gesteinsbezogenen Affinitäten der wichtigsten Elemente der Erdkruste und des Oberen Erdmantels stehen dabei im Vordergrund. Um die stoffbezogenen Aufgabenstellungen der Angewandten Geochemie zu verstehen, müssen die Fachschülerinnen und Fachschüler die geochemischen Grundlagen, die Wechselwirkungen zwischen anorganischen Stoffen und lebender Materie sowie das Migrationsverhalten von Elementen und Verbindungen kennen. Zur Lösung der aktuellen Erkundungsaufgaben der Prospektionsgeochemie und der Umweltgeochemie müssen sie die einzelnen geochemischen Untersuchungsverfahren hinsichtlich ihrer Möglichkeiten und Grenzen, aber auch hinsichtlich ihrer Kosten und ihres Zeitbedarfs korrekt beurteilen und methodisch komplex einsetzen können. Die Realisierung geochemischer Untersuchungen von der Aufgabenstellung über die fachgerechte Durchführung bis zur Darstellung und Verteidigung der Ergebnisse wird anhand von Praxisbeispielen vermittelt. Die Stoffvermittlung wird multimedial unterstützt. Der Unterricht im Fach “Angewandte Geochemie“ baut in Klst. 2 auf den Ergebnissen des Unterrichts in den Fächern “Allgemeine und Historische Geologie“, “Umweltgeologie“ sowie “Mineralogie und Petrographie“ auf. Abstimmungen sind mit den Fächern “Angewandte Geologie“, “Bodengeologie“ und “Hydrogeologie“ erforderlich. Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte Klassenstufe 1 1 2 3 4 5 6 7 Aufbau der Atome, Modellvorstellungen Periodensystem der Elemente Chemische Reaktionen Aufgaben und Ziele der Geochemie Entstehung der Erde und des Kosmos Schalenbau und Stoffbestand der Erdkruste Entwicklung und Stoffbestand der Biosphäre Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise Klassenstufe 2 8 9 10 11 Zeitrichtwerte: 80 Ustd. 6 Ustd. 6 Ustd. 8 Ustd. 4 Ustd. 8 Ustd. 15 Ustd. 15 Ustd. 18 Ustd. Zeitrichtwerte: 120 Ustd. Geochemische Eigenschaften von Elementen der Erdkruste Geochemische Eigenschaften biophiler Schadstoffe Geochemische Prospektion Umweltgeochemische Untersuchungen Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise 16 Ustd. 16 Ustd. 25 Ustd. 35 Ustd. 28 Ustd. ____________________________________________________________________________________ 15 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Angewandte Geochemie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Klassenstufe 1 1 Aufbau der Atome, Modellvorstellungen Zeitrichtwert: 6 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen verschiedene Modellvorstellungen zum Aufbau der Atome, insbesondere zum Aufbau der Atomhülle. Atommodellvorstellungen - RUTHERFORD’sches Atommodell - BOHR’sches Postulat - Grenzen des BOHR’schen Atommodells - wellenmechanisches Atommodell - orbitaltheoretische Betrachtungen Demonstration an Modellen Elektronenanordnungen in den Atomhüllen der Elemente - schematische Darstellung der Energiestufen im Atom - Rangordnung bei der Besetzung der Energiestufen - Symbolik der Elektronenkonfiguration Videoeinsatz 2 Periodensystem der Elemente Zeitrichtwert: 6 Ustd. Den Fachschülerinnen und Fachschülern ist bewusst, dass sich in der Anordnung der Elemente im Periodensystem der Atomaufbau der Elemente widerspiegelt. Sie können aus der Stellung eines Elementes im Periodensystem auf charakteristische Eigenschaften des Elementes schließen. Periodensystem als Abbild des Atombaus Definition der Begriffe Periode und Gruppe; eindeutige Platzzuweisung für jedes Element im System durch Periodenzahl und Gruppennummer Gesetzmäßigkeiten - Abhängigkeit des chemischen Verhaltens von . Außenelektronenzahl . Kernladungszahl . Atomradius - Periodizität der Eigenschaften - Änderung der physikalischen und chemischen Eigenschaften innerhalb der Hauptgruppe ____________________________________________________________________________________ 16 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Angewandte Geochemie Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ - Änderung des metallischen, basischen und sauren Charakters innerhalb der Gruppen und Perioden Schrägbeziehungen Periodensystem MENDELEJEW’s wissenschaftliche Leistung MENDELEJEW’s Andere Elementklassifizierung z. B. THOMSON, BOHR, KIPP, ANTROPOW 3 Chemische Reaktionen Zeitrichtwert: 8 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sind mit grundlegenden chemischen Begriffen vertraut. Sie kennen wichtige stoffliche Umsetzungen. Reduktionsreaktionen Erarbeitung am Beispiel der Metallerzeugung (z. B. Roheisengewinnung) aus Erz Oxydationsreaktionen am Beispiel der Metallraffination (z. B. Stahlerzeugung aus Roheisen) Säure-Base-Reaktionen auf Säuren, Basen, Salze, pH-Wert, Neutralisation, Hydrolyse eingehen Fällungsreaktionen Zementation, einfache Ionennachweise Elektrochemische Reaktionen - elektrochemische Spannungsreihe - galvanische Elemente - Elektrolyse - elektrochemische Korrosion 4 Aufgaben und Ziele der Geochemie Zeitrichtwert: 4 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Aufgaben der Geochemie als Disziplin der geologischen Wissenschaften unter dem Aspekt ihrer praktischen Anwendung. Die Entwicklung der Geochemie von den Anfängen bis zur modernen Angewandten Geowissenschaft ist ihnen bekannt. Entwicklung der Geochemie - Vorbereitungsperiode - klassische Periode - moderne Periode bis ca. 1900 1900 - 1950 ab 1950 ____________________________________________________________________________________ 17 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Angewandte Geochemie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Gliederung der Geochemie nach - dem geologischen Untersuchungsobjekt - den zu untersuchenden “Bausteinen“ - der Arbeitsmethode - didaktisch-methodischen Gesichtspunkten Angewandte Geochemie - Prospektionsgeochemie - Umweltgeochemie 5 Beispiele aus dem Raum Freiberg und dem Erzgebirge Entstehung der Erde und des Kosmos Zeitrichtwert: 8 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler haben die hauptsächlichen Theorien der Entstehung des Kosmos und der Erde verstanden. Der gemeinsame Ursprung und die stofflich einheitliche Zusammensetzung der für Messungen zugänglichen Materie des Sonnensystems sind ihnen bekannt. Theorie der Kaltentstehung des Sonnensystems und der Erde - Gas- und Staubwolke - Kontraktion und Rotation - Aufheizung und Differentiation - Herausbildung der Geosphären und Entstehung einer Uratmosphäre Elemente im Kosmos - Elemente in der Sonne und Sonnenwind - Elemente in Meteoriten - Elemente der Planeten - Erdmond 6 Informationsgewinnung durch Weltraumprojekte Ursachen der Erwärmung Bildung konzentrischer Strukturen erklären Arten der Meteoriten, Bedeutung für Modelle zum Aufbau des Erdinnern Schalenbau und Stoffbestand der Erde Zeitrichtwert: 15 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Struktur und den Chemismus des gesamten Erdkörpers und sind dadurch in der Lage, die stoffliche Zusammensetzung der für praktische Anwendungen besonders wichtigen äußeren Geosphären zu verstehen. Sie wissen, dass sich die Gliederung der Erde in Geosphären durch chemische Differenzierung und geologische Entwicklung über enorme Zeiträume herausgebildet hat. Informationsgewinnung - strukturell - stofflich schrittweises Vorgehen begründen geophysikalisch Meteoriten, vulkanologisch, petrologisch ____________________________________________________________________________________ 18 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Angewandte Geochemie Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ Gliederung des Erdkörpers in Geosphären - Siderosphäre - Chalkosphäre - Lithosphäre - Hydrosphäre - Atmosphäre - Biosphäre - Anthroposphäre 7 auf Langfristigkeit geologischer Prozesse verweisen Kurzfristigkeit und Intensität anthropogener Einflüsse an Beispielen belegen Entwicklung und Stoffbestand der Biosphäre Zeitrichtwert: 15 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler haben die Herausbildung und Entwicklung der Biosphäre als einen evolutionären Prozess erdgeschichtlicher Dimension verstanden und die Rolle sich verändernder Bedingungen in einem Ökosystem als Motor der Evolution, aber auch als Ursache schwerer Lebenskrisen begriffen. Herausbildung und Entwicklung des irdischen Lebens Wiederholung unter stofflichen Aspekten Begriff Biosphäre Definition Geochemisches Verhalten biophiler Elemente - Häufigkeit der biophilen Elemente H, C, N und O in organischer Substanz - Nebenkomponenten P, S, Cl - Wechselwirkungen zwischen anorganischem Stoffbestand und lebender Materie - biogeochemische Kreislaufprozesse - geogene und anthropogene Faktoren der Migration - Konzentrationen von Biomasse in der oberen Lithosphäre Bindungsarten wiederholen Bildung des Sauerstoffgehaltes der Atmosphäre am Beispiel der Lagerstätten von Erdöl/ Erdgas und Kohle erklären ____________________________________________________________________________________ 19 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Angewandte Geochemie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Klassenstufe 2 8 Geochemische Eigenschaften von Elementen der Erdkruste Zeitrichtwert: 16 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die geochemischen Eigenschaften der Hauptelemente und ausgewählter Spurenelemente sowie ihre Verteilung in der Erdkruste. Sie sind in der Lage, Migrationsprozesse der Elemente geochemisch zu erklären. Silizium - CLARKE-Werte - Silikatminerale - Verwitterung - Bodenbildung Eisen - CLARKE-Werte - Eisenkreislauf - Eisen in der Lithosphäre - Eisen in der Biosphäre - industrielle Verwendung - Korrosion Aluminium - CLARKE-Werte - Aluminium in der Lithosphäre - Aluminium in Lösung Kalzium und Magnesium - CLARKE-Werte - geochemische Kreisläufe des Ca und Mg - Bildung von Kalkgesteinen - Wasserhärte Natrium und Kalium - CLARKE-Werte - geochemische Kreisläufe des Na und K - Tonminerale - Kaliumdüngemittel - radioaktives Kalium Wiederholung der CLARKE-Werte Wechselwirkung mit organischen Stoffen Wiederholung Redoxpotential (Eh) und pH-Wert Rolle bei Waldsterben, Dialyse, Alzheimer-Krankheit Einfluss auf das Lösungsverhalten von Schwermetallen Kalium-Argon-Methode ____________________________________________________________________________________ 20 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Angewandte Geochemie Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ Blei - CLARKE-Werte - Blei-Kreislauf - Blei im Treibstoff und im Trinkwasser Quecksilber - CLARKE-Werte - Quecksilber-Kreislauf - Verbindungen in der Natur - Pfadfinder-Element - Hg in der Nahrungskette Bleiaufnahme und die Verteilung im menschlichen Körper Suche von Pb-, Zn- oder Ag-Lagerstätten toxische Wirkung von Hg-Dämpfen und Methylquecksilber Zink und Cadmium - CLARKE-Werte - geochemische Kreisläufe von Zn und Cd - Beseitigung von Klärschlamm auf Probleme hinweisen, Lösungsvorschläge erarbeiten - Toxizität von Cadmium - Zink als essentielles Spurenelement Radon - CLARKE-Werte in der Erdkruste - Bildung von Radon - Radon in Gebäuden Strahlenexposition der deutschen Bevölkerung Westerzgebirge: Herkunft, Nachweis und biologische Wirkungen erarbeiten ____________________________________________________________________________________ 21 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Angewandte Geochemie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ 9 Geochemische Eigenschaften biophiler Schadstoffe Zeitrichtwert: 16 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler verfügen über vertiefte Kenntnisse hinsichtlich des Verhaltens der wichtigsten biophilen Elemente und gefährlicher organischer Verbindungen bei chemischen Prozessen. Sie sind in der Lage, gegenwärtig aktuelle Umweltprobleme auf ihre biogeochemischen Ursachen zurückzuführen. Kohlenstoff - CLARKE-Werte - Kohlenstoffkreislauf - aquatische Systeme - Photosynthese, Bildung organischer Verbindungen - Energie - geochemische Akkumulation von Sonnenenergie - Auswirkungen auf das Klima, Treibhauseffekt Wasserstoff - CLARKE-Werte - Wasserstoffisotope - Wasser - Wasserkreislauf - Dipolstruktur des Wassermoleküls Stickstoff - CLARKE-Werte - Stickstoffkreislauf - Oxide des Stickstoffs in der Atmosphäre - stickstoffhaltige Düngemittel - Nitrat im Grundwasser - ausgewogene Ernährung, Nahrungsmittelproduktion Sauerstoff - CLARKE-Werte - Sauerstoffkreislauf - molekularer Sauerstoff in der Atmosphäre - Ozonproblem Entstehung des photochemischen Smogs Zusammenhang mir FCKW-Emission erarbeiten ____________________________________________________________________________________ 22 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Angewandte Geochemie Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ Schwefel - CLARKE-Werte - Schwefelkreislauf - Bildung von Sulfidmineralen im reduzierenden Milieu - Schwefeldioxidproblem Phosphor - CLARKE-Werte - Phosphorkreislauf - Eutrophierung von Gewässern Organische Verbindungen - Übersicht, Migrationsverhalten - Dioxine DDT und verwandte Verbindungen polychlorierte Biphenyle, PCB’s polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe 10 Geochemische Prospektion Bedeutung von Mikroorganismen gesundheitliche Probleme, Einflüsse des sauren Regens auf Böden, Vegetation und Fische sowie Bauwerke der Region Freiberg/Dresden Hinweis auf eigene Erfahrungen, Exkursionen an Beispielen Vielfalt dieser Verbindungen aufzeigen lassen auf Rechtsgrundlagen verweisen Zeitrichtwert: 25 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler beherrschen die wichtigsten Grundlagen der Angewandten Geochemie. Sie sind in der Lage, geochemische Arbeitsverfahren als effektive Arbeitsmethoden bei der Lagerstättenprospektion fachgerecht einzusetzen und bereits vorliegende Ergebnisberichte geochemischer Untersuchungen zu interpretieren. Prospektionsgeochemische Grundlagen - Lagerstättenbildung und Migration von Elementen - primäre und sekundäre Dispersionshöfe - geochemische Anomalien - geochemischer Fond, geochemisches Feld Zusammenhang Rohstoff - Indikatorelemente klären Arten, Entstehung und Bedeutung herleiten Entstehung an Beispielen ____________________________________________________________________________________ 23 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Angewandte Geochemie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Arbeitsprinzip der geochemischen Prospektion - Arbeitsschritte - geochemische Prospektionsverfahren - Auswahlkriterien für ihren Einsatz - Untersuchungsdichte - Bewertung der geochemischen Untersuchungsverfahren Litho-, Pedo-, StreamSediment-, Hydro-, Bio- und Gasgeochemische Prospektion - Probenahme, Probenvor- und Probenaufbereitung Analytik - Feldmethoden - Labormethoden Auswertung und Ergebnisdarstellung - Datenzusammenstellungen - Fehlerbetrachtungen - günstigste Darstellung Einsatz im Erkundungsprozess erarbeiten auf komplexen Einsatz, z. B. mit Geophysik, verweisen hinsichtlich praktisch verwertbarem Ergebnis, anfallenden Kosten und erforderlicher Zeit Proben verschiedener Medien, z. B. Boden, Wasser, Bachsediment und Bodenluft Vor- und Nachteile erarbeiten anzustreben: analytisches Praktikum Ermittlung systematischer und zufälliger Fehler mittels innerer und äußerer Kontrolle an praktischen Beispielen zeigen entsprechend der Aufgabenstellung 11 Umweltgeochemische Untersuchungen Zeitrichtwert: 35 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler wissen, dass geochemische Untersuchungen die wichtigsten Methoden zur Erkennung und Bewertung stofflicher Umweltgefährdungen sind. Ihre geochemischen Kenntnisse und Fertigkeiten können sie bei der Lösung umweltgeochemischer Aufgabenstellungen anwenden. Besonderheiten der Untersuchungsmethodik - Verfahrensauswahl - Organisation der Untersuchungen - Probenahme von Boden, Wasser, Luft - Umweltanalytik Unterschiede zur Lagerstättenerkundung verdeutlichen, Bestimmungen einzelner Bundesländer beachten Probleme der Bestimmung von Spurenelementen und organischen Schadstoffen (Summenparameter) nennen ____________________________________________________________________________________ 24 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Angewandte Geochemie Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ - Prospektionsgeochemie . Eliminieren anthropogener Einflüsse . Lokalisieren des primären/sekundären Dispersionshofes der Lagerstätte - Umweltgeochemie . Eliminieren geogener Elementkonzentrationen . Erkennen anthropogen belasteter Standorte Überwachung von Deponien, Halden, Chemielagern, Pipelines, Industriestandorten Altlastenuntersuchungen - methodisch richtiger Einsatz der geochemischen Verfahren - Vorgehen bei Gefahr im Verzug Untersuchung von Elementkonzentrationen als Begleiterscheinung oder Folge der Montanindustrie - normale/anormale Konzentrationen - geochemische Provinzen - geogene/anthropogene Ursachen - Schwermetallbelastungen in den Gebieten Freiberg, Goslar, Osterzgebirge - Folgeerscheinungen des Uranerzbergbaus Vorgehensweise und methodische Möglichkeiten an Beispielen erarbeiten Beispiele aus der umweltgeochemischen Praxis und der Projektarbeit Altlastenuntersuchungen des Freistaates Sachsen Maßnahmen zur sofortigen Gefahrenabwehr Verweis auf CLARKE-Werte Exkursion, Schneckensteingebiet Untersuchung der Gewässerqualität Eutrophierung durch N und P Untersuchung des Waldzustandes Rolle des sauren Regens bei Waldsterben, Waldzustandsbericht Deutschlands, bes. Region Osterzgebirge Geochemische Sanierungskonzepte für Punktförmige und diffuse Schadstoffquellen Grenz- und Richtwerte - Boden - Wasser - Luft auf rechtsverbindliche Vorschriften verweisen ____________________________________________________________________________________ 25 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Allgemeine und Historische Geologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Allgemeine und Historische Geologie Kurzcharakteristik Im Fach “Allgemeine und Historische Geologie“ werden die für den Bildungsgang erforderlichen geowissenschaftlichen Grundlagen vermittelt. Neben Begriffsbestimmungen und Angaben zum Aufbau des Erdkörpers erfolgt eine Darstellung der exogenen und endogenen Dynamik geologischer Prozesse. Die Plattentektonik wird als fundamentale geotektonische Theorie ausführlich behandelt. Das geologische Verständnis der Fachschülerinnen und Fachschüler festigt sich durch die Anwendung des erworbenen Wissens auf die Vorgänge während der erdgeschichtlichen Entwicklung. Nach Behandlung der Methoden geowissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung, insbesondere der Verfahren zur geologischen Altersdatierung, der Entwicklung des irdischen Lebens und der Umsetzung dieser Daten in die Stratigraphische Skala folgt die Abhandlung der wichtigsten erdgeschichtlichen Entwicklungsetappen. Durch die Arbeit mit modernen Lehrbüchern, interaktive multimediale Stoffvermittlung und Exkursionen wird die sichere Beherrschung der Dimensionen von Raum und Zeit erworben und ein modernes geologisches Weltbild vermittelt. Abstimmungen sind mit den Unterrichtsfächern “Umweltgeologie“ sowie “Mineralogie und Petrographie“ erforderlich. Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte Klassenstufe 1 Zeitrichtwerte: 200 Ustd. 1 Einführung 5 Ustd. 2 Aufbau des Erdkörpers 15 Ustd. 3 Plattentektonik 20 Ustd. 4 Exogene Dynamik 30 Ustd. 5 Endogene Dynamik 25 Ustd. 6 Dimensionen von Zeit und Raum 20 Ustd. 7 Erdgeschichtliche Entwicklung 45 Ustd. Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise 40 Ustd. ____________________________________________________________________________________ 26 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Allgemeine und Historische Geologie Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ Klassenstufe 1 1 Einführung Zeitrichtwert: 5 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler haben die Geologie als moderne Naturwissenschaft verstanden. Sie sind mit deren Aufgaben, Disziplinen und praktischen Bedeutung bei der Lösung erkenntnistheoretischer Fragen, der Suche und Erkundung von Lagerstätten mineralischer Rohstoffe und umweltgeologischer Probleme vertraut. Ihnen ist die Bedeutung der allgemeinen und historischen Geologie für alle Bereiche der angewandten Geologie bewusst. Abriss der Entwicklung der Geologie - Geologie als Naturwissenschaft - praktische Aspekte der Geologie Rolle sächsischer/Freiberger Geologen Fachgebiete der Geowissenschaften von der Geologie zu den Geowissenschaften als Beispiel einer interdisziplinären Zusammenarbeit Erde als Planet - Entstehung des Sonnensystems - Herausbildung des Planeten Erde - Lebensbedingungen - Dimension der Erde 2 besonders Lagerstätten, Baugrund, Umwelt, Hydro; Beispiel Deutschland, Inhalte der modernen Geologie Vergleich mit anderen Planeten Aufbau des Erdkörpers Zeitrichtwert: 15 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Methoden der Erforschung des Erdinneren. Sie können den strukturellen und stofflichen Aufbau der Erde sowie ihre Untergliederung in Geosphären beschreiben. Modell des Aufbaus der Erde - strukturell - stofflich Rolle Deutschlands beim kontinentalen Tiefbohrprogramm und internationalen Projekten verdeutlichen Geosphären - Raumlage - Begrenzung - Aggregatzustand - Chemismus - Bedingungen für Stoffkreisläufe Modelle ____________________________________________________________________________________ 27 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Allgemeine und Historische Geologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ 3 Plattentektonik Zeitrichtwert: 20 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler haben die Plattentektonik als wichtigste Theorie zum Verständnis der dynamischen Krustenentwicklung der Erde erkannt. Sie wissen, dass die von der Plattentektonik beschriebenen Zusammenhänge der Schlüssel zum Verstehen geowissenschaftlicher Entwicklungsprozesse und der Genese von Lagerstätten mineralischer Rohstoffe sind. Historischer Abriss der Entwicklung der Plattentektonik von der Kontinentalverschiebung A. Wegeners zur modernen Plattentektonik Aufbau und Dynamik ozeanischer Krustenentwicklung Beweisführung, Rolle der möglichen Untersuchungsverfahren, z. B. Meeresbohrtechnik, Paläomagnetik Lithosphärenplatten - Rift - Subduktionszone - Transversalstörung - aktive und passive Grenzen der Kontinente Grenzen erläutern Dynamik der Krustenentwicklung - Wilson-Zyklus - Bedeutung für Gebirgsbildung, Entstehung und Entwicklung der Kontinente sowie Lagerstättenbildung und Paläogeographie 4 Exogene Dynamik Zeitrichtwert: 30 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die wichtigsten auf der Erdoberfläche ablaufenden geologischen Prozesse. Sie können die Vorgänge der Verwitterung, des Sedimenttransports und der Anlagerung in den hauptsächlichen Sedimentationsräumen der Erde beschreiben und die Dynamik der exogenen Prozesse an Beispielen des Wasserkreislaufs und des Gesteinskreislaufs erläutern. Klimazonen der Erde Sonnenenergie als treibende Kraft Verwitterung - Definition - physikalische Verwitterung - chemische Verwitterung - organisch-chemische Verwitterung Exkursion, Sammlungsmaterial ____________________________________________________________________________________ 28 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Allgemeine und Historische Geologie Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ Boden - bodenbildende Faktoren - Bodenarten und -typen - bodengeologische Karten Transport und Sedimentation - geologische Tätigkeiten von Flüssen, Meeren, Seen, Wind und Gletschereis - fluviatile, marine, limnische, äolische und glaziale Sedimente Diagenese 5 Endogene Dynamik Exkursion am Beispiel Sachsens Beispiele aus Deutschland, eigenen Beobachtungen, Exkursion mit Fach ”Mineralogie und Petrographie” abstimmen Zeitrichtwert: 25 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler besitzen Kenntnisse über die wichtigsten im Erdinnern ablaufenden geologischen Prozesse. Sie sind in der Lage, tektonische, magmatische und metamorphe Prozesse zu beschreiben und haben die Antriebskräfte der endogenen Dynamik verstanden. Tektonik - Plattentektonik - Bewegungsformen der Erdkruste Magnetismus - Plutonismus/Vulkanismus - Magmenkörper - Differentiation Metamorphose - Arten der Metamorphose - Grade der Metamorphose Zusammenhang mit Plattentektonik Beispiele aus Sachsen Abgrenzung zur Diagenese, Sammlung Bezug zur Petrographie, Exkursion ____________________________________________________________________________________ 29 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Allgemeine und Historische Geologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ 6 Dimensionen von Zeit und Raum Zeitrichtwert: 20 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler besitzen eine klare Vorstellung von der Dimension der erdgeschichtlichen Entwicklung. Sie können die Aussagekraft der erkenntnistheoretisch wichtigsten geowissenschaftlichen Arbeitsmethoden der historischen Geologie beurteilen und haben die Entwicklung der Erdkruste und des irdischen Lebens als evolutionären Prozess verstanden. Zeitdauer geologischer Prozesse - Geologie als historische Naturwissenschaft - evolutionärer Charakter der Entwicklung der Erde - Alter der Erde Globale und kontinentale geologische Prozesse - Größenordnung von Raum und Zeit - Grenzen direkter Informationsgewinnung - Bedeutung der Fazies Notwendigkeit geologischer Modelle begründen Aktualitätsprinzip Beispiele für Geltungsbereich Methoden der geologischen Altersbestimmung - chronographische Verfahren - chronometrische Verfahren Möglichkeiten und Grenzen Grundprinzipien der historischen Geologie Zusammenhänge zwischen Aktualitätsprinzip, stratigraphischem, biostratigraphischem und tektonischem Prinzip, Altersdatierung und Event-Stratigraphie verdeutlichen Entstehung und Entwicklung irdischen Lebens - Bedeutung - Entstehung des Lebens - Entwicklung des Lebens - Fossilien Entwicklungstabelle der Pflanzen- und Tierwelt - Pflanzen - Wirbellose - Wirbeltiere MILLER, OPARIN DARWIN: Evolutionstheorie Übung an Sammlungsmaterial Korrelation mit absoluten Altersangaben, Besiedlung des Festlandes am Beispiel wichtiger Leitfossilien Stratigraphische Skala ____________________________________________________________________________________ 30 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Allgemeine und Historische Geologie Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ 7 Erdgeschichtliche Entwicklung Zeitrichtwert: 45 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler können die wichtigsten Etappen der erdgeschichtlichen Entwicklung nennen und in Anlehnung an die großtektonischen Prozesse auf der Erde hinsichtlich Zeit, Dauer, Lebewelt, Paläogeographie, Stratigraphie und bedeutender Lagerstätten charakterisieren. Ihnen ist die überragende Rolle plattentektonischer Vorgänge bewusst. Präkambrium Paläozoikum - Kambrium, Ordovizium, Silur - Devon - Karbon, Perm Sonderstellung hinsichtlich Alter und Zeitraum verdeutlichen Bedeutung für die Bildung von Erz-, Steinkohlen- und Salzlagerstätten Mesozoikum - Trias - Jura - Kreide Känozoikum - Tertiär - Quartär deutsche Braunkohlenlagerstätten Klimabesonderheiten ____________________________________________________________________________________ 31 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Umweltgeologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Umweltgeologie Kurzcharakteristik In diesem Fach werden Grundkenntnisse über die Vielfalt und Dynamik umweltgefährdender Prozesse vermittelt. Die Wirkungsweise geogener und anthropogener Umweltfaktoren wird unter Beachtung ihrer gegenseitigen Beeinflussung in den unterschiedlichen Ökosystemen (Hydrosphäre, Atmosphäre, Pedosphäre, Biosphäre, Anthroposphäre) dargestellt. Da Umweltgefährdungen in der Regel nur bei vorhandenen geologischen Grundkenntnissen erkennbar und vermeidbar sind, ist ein Ziel dieses Faches, den untrennbaren Zusammenhang zwischen Nutzungsansprüchen der Menschen an die Erde, Umweltschutz und Geowissenschaften herauszuarbeiten. Außerdem kommen im Bereich des Umweltschutzes (Erdbebenprognose, Vorhersage von Vulkanausbrüchen, Altlasten, Deponien, Endlager, Baugrunduntersuchungen u. a.) in modifizierter Form die gleichen geowissenschaftlichen Untersuchungsverfahren zum Einsatz wie z. B. bei der Lagerstättenerkundung. Die Stoffvermittlung wird multimedial unterstützt. Der Unterricht im Fach “Umweltgeologie“ schafft Voraussetzungen für den Unterricht in den Fächern “Angewandte Geologie“ und “Angewandte Geochemie“. Abstimmungen sind außerdem mit dem Fach “Allgemeine und Historische Geologie“ erforderlich. Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte Klassenstufe 1 Zeitrichtwerte: 120 Ustd. 1 Grundlagen der Umweltgeologie 6 Ustd. 2 Geogene Faktoren 30 Ustd. 3 Anthropogene Faktoren 60 Ustd. Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise 24 Ustd. ____________________________________________________________________________________ 32 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Umweltgeologie Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ Klassenstufe 1 1 Grundlagen der Umweltgeologie Zeitrichtwert: 6 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler haben Umweltprobleme als geogene und anthropogene Eingriffe in die sich ständig verändernden (dynamischen) Stoffgleichgewichte und deren Wechselwirkungen mit der Biosphäre erkannt. Wirkung endogener und exogener Kräfte während der erdgeschichtlichen Entwicklung Entstehung dynamischer Stoffgleichgewichte Dimensionen von Raum und Zeit vgl. Allgemeine Geologie, Klst. 1, LPE 6 Dynamik erdgeschichtlicher Prozesse Einfluss menschlicher Tätigkeit belegen Geschwindigkeit anthropogener Prozesse, Eintrag naturfremder Stoffe, Migration Bedeutung von Grenzwerten erläutern 2 Geogene Faktoren Zeitrichtwert: 30 Ustd. Den Fachschülerinnen und Fachschülern ist bekannt, dass bei den geogenen Umweltfaktoren eine herausragende Rolle der Geowissenschaften in der Erkennung besonders gefährdeter Regionen als Voraussetzung für den Katastrophenschutz und bei territorialen Planungen besteht. Sie wissen, welche Bedeutung dabei die Ermittlung geologischer Ursachen und die Auswertung historischer Überlieferungen haben. Sie können die bei einigen Faktoren, insbesondere bei Erosion, Rutschungen, Erdfällen und Überflutungen, zu verzeichnende anthropogene Beeinflussung bewerten. Ausgehend von historischen Überlieferungen und dem aktuellen Katastrophengeschehen werden die folgenden geogenen Hauptursachen tiefgreifender Umweltbelastungen behandelt. Erdbeben mögliche Gefährdungen in Deutschland Vulkanismus Bezug auf aktuelle Ereignisse Erosion anthropogene Beeinflussung an den Beispielen Wasser-, Wind-, Küsten- und Bauwerkserosion darlegen Rutschungen Erdfälle Überflutungen Beispiele Rhein, Oder, Sturmfluten der Nordsee ____________________________________________________________________________________ 33 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Umweltgeologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Permafrost Schädliche Elementkonzentrationen Natürliche Strahlenbelastungen - Ursachen - Strahlenexposition - Messgeräte - Grenzwerte 3 Anthropogene Faktoren rezent in klimatisch speziellen Regionen der Erde, Solifluktion, Eiskeile in Verbreitungsgebieten des Pleistozäns und deren Auswirkungen z. B. auf den Baugrund biologische Wirkungen von Spurenelementen an den Beispielen Fluor, Jod und Zink erarbeiten am Beispiel Deutschland praktische Übung Zeitrichtwert: 60 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler können die durch anthropogene Faktoren hervorgerufenen oder begünstigten Umweltschäden beschreiben und nach dem Verursacherprinzip zuordnen. Sie sind fähig, die Untersuchung von Verdachtsflächen mit geologischen Methoden darzustellen. Sie sind motiviert, durch die Anwendung ihrer geologischen Grundkenntnisse, z. B. über das Migrationsverhalten bestimmter Elemente, zur Vermeidung von Umweltschäden beizutragen. Primär-, Sekundär- und Tertiärwirkungen anthropogener Faktoren Landwirtschaft - Düngung mit Gülle und Mineraldünger - Einsatz von Bioziden Bergbau Industrie und Gewerbe Verkehr - Verkehrsbauten - Verkehrsdichte, Abgase - Kanalisierung von Schifffahrtswegen Besiedlung Bewertung von Verdachtsfällen oft zunächst positiv, Sekundär- und Tertiärwirkungen trotzdem häufig katastrophal, Beispiel Nitratgehalt im Trinkwasser Sekundär- und Tertiärwirkungen Halbwertzeiten, Trinkwasser, Rechtslage an den Beispielen Steinkohle, Braunkohle, Kali, Uranerz; besondere Beachtung der Gefahren nach Beendigung des Bergbaus (Altlasten) am Beispiel der Region Freiberg: Deponien, Abwässer, Luftverunreinigung; Hinweis auf Abfallvermeidung Belastung von Straßen und Bauwerken Versiegelung, Auswirkung von Flussbegradigungen (Rhein), Rolle des Einzelnen, Bedeutung Grüner Punkt ____________________________________________________________________________________ 34 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Kartographie Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ Kartographie Kurzcharakteristik Der Unterricht vermittelt den Fachschülerinnen und Fachschülern die Grundlagen der Vermessung und Kartographie. Auf einfacher mathematischer Grundlage werden die prinzipiellen Methoden der Messung von Entfernungen, Winkeln und Höhen gelehrt. Darauf aufbauend werden Möglichkeiten der Umsetzung in die Praxis, wie Positionsbestimmung oder Geländeaufnahme, besprochen. Weiterhin werden im Unterricht die Grundlagen zum Lesen topographischer und geowissenschaftlicher Karten gelegt. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sollen in die Lage versetzt werden, eigene einfache Kartenentwürfe zu erstellen. Ein Schwerpunkt liegt hierbei auf der computergestützten Kartographie. Ziel des Unterrichtes ist es, den Fachschülerinnen und Fachschülern das Handwerkszeug für einfache Vermessungstätigkeiten in die Hand zu geben. Mit ihren erworbenen Kenntnissen sollen sie selbst entscheiden können, welche Meßmethode in verschiedenen Situationen des Berufslebens zum gewünschten Erfolg führt. Die Karte wird als Basis und Ergebnis der eigenen geologischen Tätigkeit verstanden und beherrscht. Eine Vertiefung erfolgt im Fach "Feldgeologie". Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte Klassenstufe 1 Zeitrichtwerte: 120 Ustd. 1 Grundlagen der Vermessung 10 Ustd. 2 Lagevermessung 16 Ustd. 3 Höhenmessung 6 Ustd. 4 Koordinaten und Maßstäbe 14 Ustd. 5 Topographische Karte 14 Ustd. 6 Thematische Karten 14 Ustd. 7 Kartenherstellung 22 Ustd. Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise 24 Ustd. ____________________________________________________________________________________ 35 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Kartographie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Klassenstufe 1 1 Grundlagen der Vermessung Zeitrichtwert: 10 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die prinzipiellen Methoden der Geodäsie und sind in der Lage, Messinstrumente, Messfunktionen, Messgrößen und Maßeinheiten einander zuzuordnen. Messgrößen und Maßeinheiten SI Bezugssysteme für Höhe und Lage Geoid und Ellipsoid Entfernungen Messlatte, Messband Winkel Kompass, Geologenkompass, Theodolith Fluchten praktische Übungen Struktur der amtlichen Vermessung 2 Lagevermessung Zeitrichtwert: 16 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler beherrschen den Umgang mit dem Theodolithen. Sie kennen die prinzipiellen Formen der Positions- und Koordinatenbestimmung. Einfache Fertigkeiten beim Vermessen von Grundstücken und Baustellen sind vorhanden. Theodolith Übungen: Aufstellen und Ablesen Winkelmessung im Gelände Arten der Koordinatenberechnung nennen Polygonzug nur graphische Lösung, Übungen Grundstücksaufnahme Polaraufnahme, Orthogonalaufnahme, Übungen Positionsbestimmung Übung mit satellitengestütztem System (z. B. GPS) 3 Höhenmessung Zeitrichtwert: 6 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sind fähig zum sicheren Umgang mit dem Nivelliergerät und sind in der Lage, selbstständig ein geometrisches Nivellement zu planen, durchzuführen und auszuwerten. Nivelliergeräte Prinzip des geometrischen Nivellements Übungen inkl. Auswertungen Prinzip der Tachymetrie ____________________________________________________________________________________ 36 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Kartographie Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ 4 Koordinaten und Maßstäbe Zeitrichtwert: 14 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler beherrschen die wichtigsten geographischen und geodätischen Koordinatensysteme und sind in der Lage, Koordinaten abzulesen bzw. in die Karte umzusetzen. Sie sind sicher im Umgang mit den Maßstäben verschiedener Kartenwerke in Länge und Fläche. Gradnetz der Erde Kartenprojektion Länge/Breite, Gauß-Krüger-Koordinaten Ableseübungen Kartenschnitt Maßstab Umrechnungsübungen Kartenwerke 5 Topographische Karte Zeitrichtwert: 14 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sind in der Lage, Karten zu lesen und sie morphologisch zu interpretieren. Sie kennen die amtlichen Kartenwerke und können die topographische Karte im Gelände einsetzen. Gestaltungsmittel Isohypsen Zeichnen von Isolinien Höhenprofile Zeichnen von Profilen Topographische Karte 1:25 000 praktische Übungen Topographische Karte 1:10 000 praktische Übungen 6 Thematische Karten Zeitrichtwert: 14 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen das Spektrum von thematischen Karten und beherrschen die Spezifik geowissenschaftlicher Karten. Sie sind in der Lage, geologische Karten zu lesen. Arten von thematischen Karten Beispiele eigener Praxis Geologisches Kartenwerk Inhalte geologischer Karten Übungen ____________________________________________________________________________________ 37 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Kartographie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ 7 Kartenherstellung Zeitrichtwert: 22 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sind über die redaktionellen und technischen Möglichkeiten der Kartenherstellung informiert. Sie sind in der Lage, eigene Kartenskizzen per Hand oder Computer zu erstellen. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Arbeitsweise und die Möglichkeiten von GeoInformationsSystemen (GIS). Kartenredaktion Generalisieren Übung Kartenerstellung Übungen im Graphikprogramm und per Hand Kartendruck GIS Übungen am Computer ____________________________________________________________________________________ 38 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Mineralogie und Petrographie Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ Mineralogie und Petrographie Kurzcharakteristik Im Fach “Mineralogie und Petrographie“ werden die Fachschülerinnen und Fachschüler mit dem natürlichen Auftreten von meist anorganischen Stoffen in der Natur vertraut gemacht. Als Grundlagen der Mineralogie werden der Aufbau der Kristalle und Minerale, ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften, ihr Auftreten in der Erdkruste und ihre Bildungsbedingungen behandelt. Vor allem werden die gesteinsbildenden Minerale untersucht, um sie anhand ihrer wichtigsten physikalischen Eigenschaften mit Hilfe eines Nachschlagewerkes erkennen und den jeweiligen Mineralklassen zuordnen zu können. In der Petrographie werden die Gesteine entsprechend moderner Klassifikationen behandelt. In praktischen Übungen wird eine korrekte Gesteinsansprache von Magmatiten, Sedimentiten und Metamorphiten als Voraussetzung der Gesteinsidentifikation trainiert. Obwohl die Übungen hauptsächlich nach den Gefügemerkmalen im Handstück erfolgen, werden bei Exkursionen und Projektarbeiten der Aufschluss und beim Mikroskopieren von Dünnschliffen der Mikrobereich mit beachtet. Das Unterrichtfach schafft Voraussetzungen für die Fächer “Feldgeologie“, “Angewandte Geophysik“, “Angewandte Geochemie“ und “Ingenieurgeologie“. Abstimmungen sind mit dem Fach “Allgemeine und Historische Geologie“ erforderlich. Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte Klassenstufe 1 Zeitrichtwerte: 80 Ustd. 1 Einführung 5 Ustd. 2 Kristallwachstum und Mineralbildung 10 Ustd. 3 Mineralbestimmung 20 Ustd. 4 Hauptgruppen der Gesteine 5 Gesteinsbestimmung Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise 5 Ustd. 24 Ustd. 16 Ustd. ____________________________________________________________________________________ 39 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Mineralogie und Petrographie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Klassenstufe 1 1 Einführung Zeitrichtwert: 5 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler beherrschen die Grundbegriffe der Mineralogie und der Petrographie als Voraussetzung für eine sichere Ansprache der wichtigsten Gesteine. Sie haben den Zusammenhang zwischen physikalischen Eigenschaften, Gitterbau und Entstehung von Mineralien an Beispielen verstanden. Kristallchemie - Kristallbausteine - Koordinationsmöglichkeiten - Bindungsarten - Isomorphiebeziehungen - Gittertypen Mineralbildung, Vorkommen und Verteilung - Minerale in der Erdkruste - Meteoriten - Minerale des Mondes 2 Kristallwachstum und Mineralbildung Anschauungsstücke besonders Ionenradien an Beispielen verschiedene Mischkristalle vorrangig Silikatstrukturen CLARKE-Werte, Abstimmung mit “Allgemeine und Historische Geologie“ Rolle bei Modellvorstellungen zum stofflichen Aufbau der tiefen Geosphären, Widmannstättensche Figuren Vergleich mit irdischen Mineralien Zeitrichtwert: 10 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler können die Mineralbildung als einen in der Natur ohne menschliche Einflüsse ablaufenden physikalisch-chemischen Prozess erklären. Kristallisation aus wässrigen Lösungen - Kristallkeime - Skelettwachstum Vergleich zu biologischen Wachstumsprozessen, Belegstücke der Sammlung Entwässerung kolloidaler Lösungen Beispiele: Opal, Hornstein, Glaskopf Kristallbildung in Hohlräumen - Drusen - Mandeln/Geoden Beispiele: Achat, Zeolithe Umkristallisation/Pseudomorphosen Sammlung, Exkursion ____________________________________________________________________________________ 40 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Mineralogie und Petrographie Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ Magmatogene Bildung - Differentiation - Stabilitätsbedingungen Sedimentäre Bildung - anorganisch - organisch Hinweis auf Lagerstättengenese, typische Minerale Bedeutung der Fazies, Rolle der Verwitterung, Hinweis auf Lagerstättengenese Metamorphe Bildung Mineralklassen - Einteilungsprinzip - Klassifikation 3 Mineralbestimmung systematische Klassifikation der Minerale nach STRUNZ nach chemisch-strukturellen Gesichtspunkten Beispiele anhand Sammlung, Exkursion Zeitrichtwert: 20 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler wissen, dass die Mineraldiagnose mit einfachen Mitteln die Voraussetzung für das Erkennen von Mineralien und Gesteinen in der Feldarbeit ist. Sie können die physikalischen Eigenschaften vorgegebener Belegstücke ermitteln und insbesondere gesteinsbildende Minerale bestimmen. Bestimmen der Kohäsionseigenschaften - Härte, Spaltbarkeit, Bruchfestigkeit - Deformation MOHS’sche Härteskala, bezug zu Gitterbau elastisch - plastisch Bestimmen der magnetischen Eigenschaften - dia- und paramagnetische Kristalle - Ferromagnetismus Bedeutung für die Geophysik Ermitteln der Dichte Schätzung im Vergleich zu anderen Mineralien Bestimmen der Radioaktivität Übungen mit dem Szintillationszähler Festellen der optischen Eigenschaften - Farbe, Glanz - Luminiszenz Mineralbestimmung Ursache von Mineralfarben, Rolle der Strichfarbe praktische Bedeutung für Mineraldiagnose und Aufbereitungstechnologie Schwerpunkt, Übung unter Nutzung einfacher Hilfsmittel wie Härteskala nach MOHS, Strichtafel, Lupe, Tafeln ____________________________________________________________________________________ 41 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Mineralogie und Petrographie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ 4 Hauptgruppen der Gesteine Zeitrichtwert: 5 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler können Entstehung, Chemismus und typische Lagerungsverhältnisse der drei Haupttypen der Gesteine erklären. Haupttypen der Gesteine Klassifikation Magmatite STRECKEISEN-Diagramm Sedimentite Bedeutung der Fazies Metamorphite Mineralfazies nach ESKOLA 5 Gesteinsbestimmung Zeitrichtwert: 24 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler können die Gefügemerkmale von Gesteinen nennen und den Gesteinen zuordnen. Sie wissen, dass die Beherrschung der Gesteinsansprache nach äußeren Merkmalen Voraussetzung für die Gesteinsbestimmung in der Feldarbeit ist. Gefügemerkmale von Gesteinen - Struktur, Textur - Magmatite - Sedimentite - Metamorphite Gesteinsfarben Mineralzusammensetzung - gesteinsbildende Minerale - kritische Minerale bei Metamorphiten - Kalkführung bei Sedimenten Algorithmus der Gesteinsansprache - Klärung der Hauptgesteinsgruppe - Gesteinsansprache Struktur und Textur an Beispielen unterscheiden typische Merkmale mögliche Ausbildung der Schichtung an verschiedenen Beispielen mögliche Ausbildung der Schieferung an typischen Beispielen Farbtafeln zur objektiven Farberkennung Handstück einschließlich Anschliff, Stereomikroskop, Polarisationsmikroskop Faziesprinzip nach ESKOLA HCL-Test Einbeziehen der Aufschlussverhältnisse an repräsentativen Belegstücken aus dem Raum Sachsen trainieren, Einengen der möglichen Gesteinsart unter Einbeziehen des Mikrobereiches Schwerpunkt: wichtigster Abschnitt der Petrographie ____________________________________________________________________________________ 42 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Fachbezogenes Recht (Berg- und Umweltrecht) Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ Fachbezogenes Recht (Berg- und Umweltrecht) Kurzcharakteristik Der Unterricht zeigt die Grundlagen und Anwendungsgebiete des Bergrechts. Dazu werden die Besonderheiten des Bergbaus auf Grund seiner Standortgebundenheit aufgezeigt. Das Bergrecht versucht einen Ausgleich in dem vorhandenen Spannungsfeld sowohl durch zivilrechtliche als auch durch öffentlich-rechtliche Regelungen zu erreichen. Darüber hinaus werden auch Fragen der Bergwirtschaftslehre angesprochen, die eine Verknüpfung zum Unterrichtsfach "Betriebswirtschaftslehre" bieten. Grundkenntnisse der Volks- und Betriebswirtschaftslehre werden vorausgesetzt. Schwerpunkt ist die Kenntnis der Systematik des Bundesberggesetzes und seiner Umsetzung. Besprochen werden die Grundlagen der allgemeinen Bergbaukunde, die geschichtliche Herleitung des deutschen Bergrechts sowie Aufbau und Strukturierung des Bundesberggesetzes. Damit in Zusammenhang stehen Einflüsse der EU auf die Gesetzgebung, die Grundsätze des Verwaltungsvollstreckungs-, des Ordnungswidrigkeiten- und des Strafrechts. Besonders hervorgehoben werden in den einzelnen Unterrichtsabschnitten die Regelungen zum Verhältnis zwischen Bergbau und Eigentum und zur Bergaufsicht. Ziel des Faches ist es, den Fachschülerinnen und Fachschülern eine Wissensbasis zu vermitteln, durch die die erforderliche Fachkunde zur Bestellung als verantwortliche Person im Sinne des § 58 BbergG gegeben ist. Diese besondere Fachkunde wird mit dem Abschlusszeugnis durch das Sächsische Oberbergamt bestätigt und dient dazu, auf der unteren und mittleren Führungsebene eines Bergbauunternehmens tätig zu sein. Dieser Nachweis ist auch eine wichtige Voraussetzung für die Tätigkeit in der Bergverwaltung und erleichtert den Einstieg in Ingenieurbüros, die in die Erarbeitung von Betriebsplänen eingebunden sind. Des Weiteren zeigt der Unterricht die Grundlagen und Anwendungsgebiete des Umweltrechts in der Verwaltung. Dazu werden die Grundbegriffe der Rechtskunde und die Struktur der öffentlichen Verwaltung als Wissensangleichung vermittelt. Schwerpunkt ist die Kenntnis der Umweltgesetze und ihrer Umsetzung während Verwaltungsakten. Besprochen werden das Abfallrecht, das Wasserrecht, das lmmissionsschutzrecht und das Bodenschutzrecht. Ziel des Faches ist, den Fachschülerinnen und Fachschülern eine Orientierung im Rechtsgebiet Umweltrecht zu geben und sie auf den Umgang mit der Umweltverwaltung auf Landkreis- und kommunaler Ebene vorzubereiten. ____________________________________________________________________________________ 43 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Fachbezogenes Recht (Berg- und Umweltrecht) Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte Klassenstufe 1 Zeitrichtwerte: 80 Ustd. 1 Einführung in die Grundlagen der Bergbaukunde 4 Ustd. 2 Geschichte des Bergrechts 4 Ustd. 3 Das Bundesberggesetz 20 Ustd. 4 Ziele der Europäischen Union und ihre Rechtssätze 2 Ustd. 5 Einführung in die Grundlagen der Bergwirtschaftslehre 2 Ustd. 6 Grundlagen der öffentlichen Verwaltung 12 Ustd. 7 Abfallrecht 5 Ustd. 8 Wasserrecht 5 Ustd. 9 Immissionsschutzrecht 5 Ustd. 10 Bodenschutzrecht 5 Ustd. Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise 16 Ustd. Klassenstufe 1 1 Einführung in die Grundlagen der Bergbaukunde Zeitrichtwert: 4 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Gewinnungsverfahren im Tageund Tiefbau, die einzelnen Lagerstättentypen und die bergtechnischen und sicherheitstechnischen Anforderungen. Tiefbau - Aus- und Vorrichtung - Schächte, Strecken, Stollen - Bewetterung - Abbauverfahren Beispiele aus den einzelnen Bergbauregionen Tagebau - Nass- und Trockenabbau - Aufschlussfiguren - Tagebaugroßgeräte - Rekultivierung Tiefbohrungen und Bohrlochsbergbau wird vorausgesetzt ____________________________________________________________________________________ 44 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Fachbezogenes Recht (Berg- und Umweltrecht) Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ 2 Geschichte des Bergrechts Zeitrichtwert: 4 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler erkennen, dass rechtliche Regelungen den unterschiedlichen Gesellschaftsformen und -entwicklungen angepasst sind und dass das Bergrecht als fachlicher Bezug dient. Regalitätsprinzip Direktionsprinzip Fallbeispiele Wertediskussion am Beispiel Grundeigentum Inspektionsprinzip ABG BergG der DDR Übergang zum BbergG 3 Das Bundesberggesetz Zeitrichtwert: 20 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler beherrschen die Grundprinzipien des Bundesberggesetzes als Basis für die Anerkennung der besonderen Fachkunde im Sinne des § 58 des Bundesberggesetz. Zweck und Geltungsbereich Fallbeispiele Bergbauberechtigungen Grenzen des Eigentums Bergbaubetrieb und Bergaufsicht spezielle Verwaltungsverfahren Bergbau und Grundbesitz Betriebsplanzulassung als gebundener Verwaltungsakt Rechte und Pflichten von verantwortlichen Grundabtretung als förmliches VerwalPersonen tungsverfahren obligatorischer Rahmenbetriebsplan als Planfeststellungsverfahren mit UVP 4 Ziele der Europäischen Union und ihre Rechtssätze Zeitrichtwert: 2 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler erkennen die Einflüsse der EU auf die deutsche Rechtssetzung am Beispiel des Bergrechts. Europäische Verträge Beispiel ABBergV Ziele des Maastrichter Vertrages Organe der EU Rechtssätze ____________________________________________________________________________________ 45 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Fachbezogenes Recht (Berg- und Umweltrecht) Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ 5 Einführung in die Grundlagen der Bergwirtschaftslehre Zeitrichtwert: 2 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler verstehen die Besonderheiten des Bergbaus in der Volks- und Betriebswirtschaftslehre. Energiebilanzen Fallbeispiele Primär Energieverbrauch Rohstoffmärkte Diskussion über die Notwendigkeit und Sinnhaftigkeit von Subventionen im Steinkohlenbergbau Bilanzielle Besonderheiten Statistik der Kohlenwirtschaft Sicherheitsleistung im BbergG 6 Grundlagen der öffentlichen Verwaltung Zeitrichtwert: 12 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Rechtssätze der öffentlichen Verwaltung, ihre Struktur und ihre Maßnahmen und Verfahren. Träger der öffentlichen Verwaltung Verwaltungsakt Fallbeispiele aus täglichem Leben Stellung Umweltschutzrecht in der Rechtskunde Verweis auf andere Rechtsgebiete Umweltstandards DIN, TA, VDI Ämter und Behörden Strukturierung des zuständigen Landratsamtes Maßnahmen und Verfahren Diskussion des Planfeststellungsverfahrens und der UVP 7 Abfallrecht Zeitrichtwert: 5 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler beherrschen die Grundprinzipien der Kreislaufwirtschaft und den rechtmäßigen Umgang mit Abfällen. Prinzip der Kreislaufwirtschaft KrwAbfG Abfallbegriff Verwertung von Abfällen Überlassungspflicht von Abfällen eigene Erfahrungen Abfallwirtschaftskonzepte Abfallbegleitscheine Abfallbeauftragter ____________________________________________________________________________________ 46 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Fachbezogenes Recht (Berg- und Umweltrecht) Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ 8 Wasserrecht Zeitrichtwert: 5 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler beherrschen die Begriffe des Wasserhaushaltsgesetzes und besitzen die Kenntnis über die rechtmäßige Beseitigung von Abwasser und die Grundwassermeldepflichten. Gewässerschutz WHG Rechtliche Definition Grundwasser Abwasserbeseitigung evtl. Besuch einer Abwasseraufbereitungsanlage Abwasserabgaben AbwAbgG 9 Immissionsschutzrecht Zeitrichtwert: 5 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler erkennen die Bezogenheit des lmmissionsschutzes insbesondere auf die Betreibung von Anlagen. Sie sind über den Immissionsschutz am Arbeitsplatz informiert. Rechtsgebiet lmmissionsschutzrecht BlmSchG, TA Luft Genehmigungsverfahren zum Betreiben von Anlagen Immissionsschutz am Arbeitsplatz 10 Bodenschutzrecht VDI-Richtlinie, Diskussion eigener Erfahrungen Zeitrichtwert: 5 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler erkennen das Schutzgut Boden und sind über das Iandesspezifische Bodenschutzrecht informiert. Begriff Boden und Schutzwürdigkeit Diskussion über geowissenschaftliche Zusammenhänge Landesrecht z. B. SächsBodSchG ____________________________________________________________________________________ 47 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Feldgeologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Feldgeologie Kurzcharakteristik Im Unterricht werden die Grundlagen für eine erfolgreiche Tätigkeit im Gelände und deren Auswertung gelegt. Im Mittelpunkt steht die Schulung des Verständnisses für den geologischen Untergrund als dreidimensionaler Körper. Geologische Karten werden ausgewertet, Profile nach Karten und dem Gelände gezeichnet. Das manuelle Skizzieren und Zeichnen wird durch Computerarbeit unter Verwendung geologietypischer Software ergänzt. Geologische Sachverhalte werden dokumentiert und archivierungsfähig aufbereitet. Das Beherrschen eines Textverarbeitungssystems wird vorausgesetzt. In einem einwöchigen Kartierungsblockpraktikum lernen die Fachschülerinnen und Fachschüler, die Kartierung eines Gebietes vorzubereiten, durchzuführen, auszuwerten und zu dokumentieren. Im Praktikum und den übrigen praktischen Anteilen des Unterrichtes werden sowohl die herkömmlichen Arbeits- und Orientierungsmethoden mit Karte und Kompass als auch satellitengestützte Orientierungssysteme genutzt. Durch das selbständige Handeln der Fachschülerinnen und Fachschüler im Gelände bildet das Fach “Feldgeologie“ einen interdisziplinären Knotenpunkt und ist damit Anwendungsfach mehrerer Grundlagenfächer wie “Kartographie“, “Mineralogie“ und “Allgemeine und Historische Geologie“. Dem Charakter des Faches “Feldgeologie“ wird durch eine Vielzahl von Geländeaufenthalten entsprochen. Das ständige Üben von Gesteinsansprachen, geologischem Messen mit dem Geologenkompass, Vermessen von Aufschlüssen, Orientierung im Gelände und das Training des Erkennens dreidimensionaler geologischer Sachverhalte runden die Geologieausbildung ab und versetzen die Fachschülerinnen und Fachschüler in die Lage, selbstständig im Gelände arbeiten zu können. Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte Klassenstufe 2 1 2 3 4 5 6 Zeitrichtwerte: 120 Ustd. Orientierung im Gelände Interpretation geologischer Karten Profilzeichnen Geologisches Messen und statistische Auswertung Dokumentation geologischer Sachverhalte Kartierung Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise 12 Ustd. 18 Ustd. 12 Ustd. 24 Ustd. 6 Ustd. 24 Ustd. 24 Ustd. ____________________________________________________________________________________ 48 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Feldgeologie Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ Klassenstufe 2 1 Orientierung im Gelände Zeitrichtwert: 12 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sind in der Lage, sich anhand von Karte, Kompass und satellitengestützten Systemen im Gelände zu orientieren, ihre Lage zu bestimmen, Aufschlüsse in die Karte einzutragen und Entfernungen und Himmelsrichtungen zu bestimmen. Einnorden der Karte, Kreuzpeilung Geländeübungen Routen mit Karte und Kompass Geländeübungen Schrittmaß und Entfernungsschätzung Geländeübungen 2 Interpretation geologischer Karten Zeitrichtwert: 18 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sind in der Lage, die topographische und geologische Aussagekraft einer Karte einzuschätzen. Sie können aus der Karte Ableitungen für die Geländearbeit treffen und erste Aussagen über den geologischen Bau des Untersuchungsgebietes machen. Redaktionelle Angaben und Qualität Kartenübungen Topographie und Morphologie Kartenübungen Petrographie, Stratigraphie und Tektonik Kartenübungen 3 Profilzeichnen Zeitrichtwert: 12 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Verfahrensweise zum Anlegen eines geologischen Schnittes (Profil). Sie besitzen Übung im sinnvollen Legen einer Profilspur sowie in der geologischen Interpretation während des Profilzeichnens. Profile aus Karten Zeichenübungen Profile aus Bohrungen Zeichenübungen Blockbilder Zeichenübungen Computererstellte Profile und Blockbilder Übungen am Computer ____________________________________________________________________________________ 49 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Feldgeologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ 4 Geologisches Messen und statistische Auswertung Zeitrichtwert: 24 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sind sicher im Umgang mit dem Geologenkompass. Sie besitzen die Fähigkeit, Richtungsrosen und stereographische Projektionen am Schmidt´schen Netz per Hand oder mit Hilfe des Computers zu erstellen. Einmessen geologischer Flächen und Lineare Geländeübungen Richtungsrosen Zeichenübungen und Übung am Computer Dreidimensionale Darstellung von Flächen und Linearen Konstruktionen im Schmidt´schen Netz 5 Dokumentation geologischer Sachverhalte Zeitrichtwert: 6 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sind fähig, den maximalen geologischen Erkenntnisgewinn eines Aufschlusses zu erfassen und richtig zu dokumentieren. Prinzipien der Dokumentation von Aufschlüssen Geländeübungen Zeichnen und Einmessen von Aufschlüssen Geländeübungen Fotodokumentation Dokumentation von Handstücken Computergestützte Dokumentation und Archivierung 6 Kartierung Datenbanken Zeitrichtwert: 24 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sind in der Lage, selbstständig die geologische Kartierung eines Gebietes vorzubereiten, durchzuführen und auszuwerten. Vorbereitung der Kartierung Ausrüstung, einwöchiges Kartierungspraktikum Arten von Kartierungen Übung Routenkartierung Kartierungsbericht ____________________________________________________________________________________ 50 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Angewandte Geologie Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ Angewandte Geologie Kurzcharakteristik Im Fach “Angewandte Geologie“ erlernen die Fachschülerinnen und Fachschüler die Organisation, Durchführung und Verteidigung von geologischen Erkundungsprojekten. Entsprechend der gegenwärtigen Einsatzgebiete geologisch tätiger deutscher Unternehmen werden sie mit Problemen der Erkundung von oberflächennahen Lagerstätten der Steine und Erden und der Lösung von umweltgeologischen Problemstellungen vertraut gemacht. Durch die Vermittlung soliden Grundlagenwissens bietet sich die Möglichkeit der Einarbeitung in nahezu alle sich abzeichnenden Einsatzgebiete. Die selbstständige Bearbeitung von Objekten wird im Fach “Projektarbeit“ trainiert. Nach einer Übersicht über das breite Spektrum geowissenschaftlicher Untersuchungsverfahren werden die Möglichkeiten und Grenzen dieser Verfahren in der geologischen Erkundung und ihr komplexer Einsatz bei der Lösung von Erkundungsaufgaben (Lagerstättenerkundung, Umweltprojekte) dargestellt. Fragen der Optimierung des Prozessablaufs werden, bezogen auf Erfahrungen aus konkreten Untersuchungsobjekten, an Beispielen erörtert. Der Unterricht baut auf den Ergebnissen des Unterrichts in den Fächern “Allgemeine und Historische Geologie“, “Umweltgeologie“ und “Kartographie“ auf. Abstimmungen sind mit den Fächern “Angewandte Geophysik“, “Angewandte Geochemie“, “Aufschlusstechnik“, “Fachbezogenes Recht“ und dem Inhalt des Kartierungspraktikums erforderlich. Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte Klassenstufe 2 Zeitrichtwerte: 160 Ustd. 1 Moderne Erkundungsgeologie in Deutschland 8 Ustd. 2 Organisation geologischer Erkundungsarbeiten 28 Ustd. 3 Geowissenschaftliche Arbeitsverfahren 36 Ustd. 4 Geologische Informationsgewinnung 16 Ustd. 5 Durchführung geologischer Erkundungsarbeiten 40 Ustd. Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise 32 Ustd. ____________________________________________________________________________________ 51 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Angewandte Geologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Klassenstufe 2 1 Moderne Erkundungsgeologie in Deutschland Zeitrichtwert: 8 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler können die Rolle der modernen Erkundungsgeologie in der deutschen Wirtschaft und Kommunalwirtschaft sowie die aktuelle Verknüpfung zwischen Geologie und Umweltschutz erläutern. Suche und Erkundung von Lagerstätten Deutschland als Rohstoffland Rückgang des deutschen Bergbaus Auswirkungen der Rohstoffpreisentwicklung erarbeiten Zunahme umweltrelevanter Probleme, Lösung umweltgeologischer Aufgaben aktueller Bezug auf Altlasten, Abfallbehandlung, Rekultivierung, Deponien, Endlager 2 Organisation geologischer Erkundungsarbeiten Zeitrichtwert: 28 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler können den schrittweisen, in Stadien und Etappen gegliederten Erkundungsprozess bei der Lagerstättenerkundung und bei der Lösung umweltgeologischer Aufgaben beschreiben. Ihnen ist bewusst, dass es bei der Lagerstätten- und Deponiestandorterkundung vor allem auf die Aufwands- und Risikominimierung ankommt und dass bei der Altlastenuntersuchung der Gefährdungsgrad in einer Prioritätenliste die Reihenfolge abzuarbeitender Verdachtsflächen bestimmt. Erkundung von Lagerstätten - Prospektion, Exploration - Bewertung Erkundung von Deponiestandorten - Vorauswahl von Standorten, Erkundung - Projektierung, Errichtung, Betrieb der Deponie Altlastenuntersuchung - Begriffsbestimmung Altlast - historische Erhebung, historische Erkundung, orientierende/nähere/eingehende Erkundung - Sicherung, Sanierung sowie Überwachung und Kontrolle z. B. Steine, Erden Lagerstätte als zeitbezogene ökonomische, technologische und umweltrelevante Kategorie darstellen, Beispiele aus dem Erzgebirge Erläutern der Anforderungen an Deponiestandorte, Multibarrierensystem, Beispiel Negativkartierung im Raum Freiberg Ableiten einer optimalen Untersuchungsmethodik Untersuchungsprogramme der Bundesländer am Beispiel Sachsen Verdachtsfläche, Altstandort, Altlast ____________________________________________________________________________________ 52 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Angewandte Geologie Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ Optimierung des Erkundungsprozesses - unter Normalbedingungen - bei wirtschaftlich/militärisch strategischen Bedingungen 3 Beispiele aus der Lagerstättenerkundung Zielgrößen: Kosten, Aufwand, Risiko Ni-Erkundung und -gewinnung in St. Egidien, Uranerzerkundung SDAG Wismut Geowissenschaftliche Arbeitsverfahren Zeitrichtwert: 36 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler besitzen einen Überblick über das Spektrum der zur Verfügung stehenden geologischen Untersuchungsverfahren. Sie können die einzelnen Verfahren mit ihren spezifischen Möglichkeiten und Grenzen sowie ihrem Aufwand an Zeit und Kosten beschreiben und den notwendigen komplexen, aufeinander abgestimmten Einsatz erkundungsmethodisch begründen. Geologische Arbeitsverfahren - Fernerkundung - Schwermineralprospektion Datengewinnung unter Einsatz von Satelliten und Flugzeugen unter Einbeziehen deutscher Beiträge erläutern, Verweis auf Recherchen über internationales Netz beim Deutschen Institut für Luft- und Raumfahrt (DLR) Bedeutung als fundamentale geologische Methode, passives Biomonitoring bei Umweltobjekten Beispiel: Erzgebirge in den 70-er Jahren Geophysikalische Arbeitsverfahren - Gravimetrie, Geomagnetik, Geoelektrik, Seismik, Radiometrie, Geothermie - Bohrlochgeophysik Möglichkeiten/Grenzen erarbeiten, als rationelle, aber oft mehrdeutige Verfahren an Beispielen charakterisieren - Kartierung Geochemische Arbeitsverfahren - Litho-, Pedo-, Hydro-, atmogeochemische Verfahren - biogeochemische Verfahren Aufschlussverfahren - Schürfe, Bohrungen - bergmännische Verfahren Möglichkeiten/Grenzen als stofforientierte Prospektionsverfahren und Methoden zur Erkennung stofflicher Kontaminationen der Schutzgüter darlegen, Beispiele Charakteristik als teuerste und zeitlich aufwendigste, zur geologischen Informationsgewinnung aber unbedingt erforderliche Untersuchungsverfahren, Optimierung der Aufschlussdichte, eigene Erfahrungen durch Praktika, Exkursionen und Projektarbeit ____________________________________________________________________________________ 53 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Angewandte Geologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ 4 Geologische Informationsgewinnung Zeitrichtwert: 16 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler können die repräsentative, oft in technischen Normen geregelte Gewinnung von Informationen beim Einsatz von Prospektionsverfahren bei natürlichen und künstlichen geologischen Aufschlüssen als eine der wichtigsten Tätigkeiten in der Erkundungsgeologie charakterisieren. Sie sind fähig, die geowissenschaftliche Informationsgewinnung praktisch anzuwenden. Dokumentation - Feld- und Aufschlussdokumentation - Auswertung und Interpretation Bemusterung - Probenahme - Probenahmeverfahren bei Bohrungen, Abbaustößen und Schürfen - Probenvorbereitung, -aufbereitung, -untersuchung - Probenarten Bedeutung der korrekten Behandlung des teuren Bohrkerns anhand praktischer Beispiele erläutern Konstruktion geologischer Karten, Risse und Schnitte unter Beachtung der Regeln; mit Feldgeologie abstimmen Unterschiede zur Dokumentation an natürlichen Aufschlüssen, bei Schürfen, Bohrungen und bergmännischen Auffahrungen Fehlerfortpflanzung verdeutlichen Hinweis auf absolute Sorgfalt, rohstoffspezifische Bestimmung von Qualitätsund Eigenschaftsparametern, Ermitteln der Schadstoffgehalte von Umweltproben Bedeutung der inneren und äußeren Kontrolle von Labordaten Merkmale der Probenarten am Beispiel erläutern, Einsatzgebiete begründen ____________________________________________________________________________________ 54 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Angewandte Geologie Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ 5 Durchführung geologischer Erkundungsarbeiten Zeitrichtwert: 40 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler können anhand aktueller Praxisobjekte aus den Bereichen der Lagerstättenerkundung und der Umweltgeologie das organisatorische Herangehen und das methodische Vorgehen bei geologischen Untersuchungsarbeiten erklären. Ihnen sind die Notwendigkeit der Optimierung bewusst und die Möglichkeiten der Optimierung bekannt. Erkundung der Lagerstätten der Steine und Erden - Besonderheiten bei Massenrohstoffen - Mitwirkung von Behörden und der Industrie - Prospektion, Exploration - Bewertung - Rekultivierung besonders Baustoffzuschlagstoffe und keramische Rohstoffe, praktische Übungen, Exkursionen Erkundung in Verarbeitungsnähe Zuständigkeiten abgrenzen Projektierung, Organisation der Erkundung, Relation von Zeit, Kosten und Risiko, Auswahl geeigneter Untersuchungsverfahren und deren Kombination, Methoden der Vorratsabgrenzung und -berechnung praktisch üben Bedeutung technologischer Kennwerte, Lagerstättenparameter und Konditionen Aufzeigen von Varianten Erkundung von Deponiestandorten - Multibarrierenkonzept - Erkundungsmethodik Beispiele aus der Region Freiberg Altlastenuntersuchung - Gefährdungspotential durch Altlasten - Formen von Altlasten Klärung von Begriffen, Rechtsgrundlagen - Untersuchungsetappen - Bewertung Endlager radioaktiver und toxischer Stoffe - internationale und deutsche Konzepte für Zwischenlager und Endlager - geologische Wertung der Endlagerkonzepte - geologische Untersuchungen Umweltverträglichkeitsprüfungen (UVP) - UVP-Pflicht - methodisches Vorgehen - Ergebnisbewertung Beispiele von Altablagerungen, Altstandorten und Rüstungsaltlasten Auswahl relevanter Grenzwerte an den Beispielen Gorleben, Schacht Konrad internationale und deutsche Beispiele an Beispielen baulicher Vorhaben Rechtsgrundlagen Nutzung von Praxiserfahrungen, Projekte Bewertungsgrundlagen ____________________________________________________________________________________ 55 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Angewandte Geophysik Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Angewandte Geophysik Kurzcharakteristik Der Unterricht erschließt den Fachschülerinnen und Fachschülern das breite Anwendungsspektrum der Geophysik in den Umweltwissenschaften, den Geowissenschaften sowie dem Bergbau und anderen Disziplinen. Im Mittelpunkt steht die praxisorientierte Ausbildung. Das umfasst das Bekannt machen mit den wichtigsten geophysikalischen Messmethoden, die Durchführung der Messungen im Gelände, die Methodik der mathematischen Auswertung und die Interpretation der Ergebnisse. Ziel des Unterrichtes ist, die Fachschülerinnen und Fachschüler in die Lage zu versetzen, entsprechend dem Untersuchungsobjekt und den ökonomischen Umständen, einen zielgerichtete Einsatz von geophysikalischen Messgeräten zu planen, einfache Messungen durchzuführen und geophysikalische Messergebnisse zu interpretieren. Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte Klassenstufe 2 Zeitrichtwerte: 120 Ustd. 1 Grundlagen der Geophysik 6 Ustd. 2 Gravimetrie 18 Ustd. 3 Geomagnetik 18 Ustd. 4 Geoelektrik 27 Ustd. 5 Seismik 18 Ustd. 6 Geothermie 3 Ustd. 7 Radiometrie 6 Ustd. Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise 24 Ustd. Klassenstufe 2 1 Grundlagen der Geophysik Zeitrichtwert: 6 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die geophysikalischen Verfahren im Überblick, die zugrunde liegenden physikalischen Felder, Größen und Einheiten. Sie beherrschen das Äquivalenzprinzip und den Integraleffekt der Geophysik. Ziele geophysikalischer Messungen Physikalische natürliche und künstliche Felder Wiederholung Äquivalenzprinzip, Integraleffekt ____________________________________________________________________________________ 56 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Angewandte Geophysik Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ 2 Gravimetrie Zeitrichtwert: 18 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Messmethoden der Gravimetrie, die zum Einsatz kommenden Geräte, den Ablauf der Messung, die Auswertung und die Interpretation der Ergebnisse. Sie sind in der Lage, die Sinnhaftigkeit einer Anwendung der Gravimetrie einzuschätzen. Messgeräte Messablauf Praktikum Gangkorrektur und Reduktion Übungsaufgaben Isogammenauswertung Übungsaufgaben Indirekte Aufgabe Übungsaufgaben Feldtransformation Übungsaufgaben Gravimetrische Dichtebestimmung Übungsaufgaben 3 Geomagnetik Zeitrichtwert: 18 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Messmethoden der Geomagnetik, die zum Einsatz kommenden Geräte, den Ablauf der Messung und die Auswertung und Interpretation der Ergebnisse. Sie sind in der Lage, die Sinnhaftigkeit einer Anwendung der Geomagnetik einzuschätzen. Messgeräte Messablauf Gangkorrektur Praktikum Isonormalenauswertung Übungsaufgaben 4 Geoelektrik Zeitrichtwert: 27 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Messmethoden der Geoelektrik, die zum Einsatz kommenden Geräte, den Ablauf der Messung und die Auswertung und Interpretation der Ergebnisse. Sie sind in der Lage, die Sinnhaftigkeit einer Anwendung der Geoelektrik einzuschätzen. Messgeräte Messablauf Praktikum Auswertung von Sondierungskurven Übungsaufgaben ____________________________________________________________________________________ 57 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Angewandte Geophysik Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit Übungsaufgaben Durchstrahlung Übungsaufgaben Bohrlochmessung Übungsaufgaben 5 Seismik Zeitrichtwert: 18 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Messmethoden der Seismik, die zum Einsatz kommenden Geräte, den Ablauf der Messung und die Auswertung und Interpretation der Ergebnisse. Sie sind in der Lage, die Sinnhaftigkeit einer Anwendung der Seismik einzuschätzen. Messgeräte Messablauf Praktikum Durchschallungsmessung Übungsaufgaben Auswertung von Seismogrammen und "line drawings" Übungsaufgaben Herdbestimmung Übungsaufgaben 6 Geothermie Zeitrichtwert: 3 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen im Überblick die Messmethoden der Geothermie, die zum Einsatz kommenden Geräte, den Ablauf der Messung und die Auswertung und Interpretation der Ergebnisse. Sie sind in der Lage, die Sinnhaftigkeit einer Anwendung der Geothermie einzuschätzen. Messgeräte Messablauf 7 Radiometrie Praktikum/Übung Zeitrichtwert: 6 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen im Überblick die Messmethoden der Radiometrie, die zum Einsatz kommenden Geräte, den Ablauf der Messung und die Auswertung und Interpretation der Ergebnisse. Sie sind in der Lage, die Sinnhaftigkeit einer Anwendung der Radiometrie einzuschätzen. Messgeräte Messablauf ____________________________________________________________________________________ 58 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Bodengeologie Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ Bodengeologie Kurzcharakteristik Die Fachschülerinnen und Fachschüler lernen die Grundbegriffe der Bodenkunde (Pedologie) kennen, wobei Schwerpunkt auf die geowissenschaftlichen Aspekte dieser, eng mit Biologie und Hydrologie verknüpften, Disziplin gelegt wird. Im Unterricht wird das Verständnis für den Boden als ein im Höchstmaß polygenetisches Gebilde geschult. Stark theoretische Ausführungen werden zugunsten einer praktisch orientierten Ausbildung kurz gehalten, mit dem Ziel, dass die Fachschülerinnen und Fachschüler in der Lage sind, einen Boden anzusprechen und aus der Analyse seiner Merkmale im Feld Aussagen über Genese und Funktion (z. B. Landwirtschaft, Forst) zu treffen. Als wichtigstes Begleitmaterial und Hilfsmittel für die Geländearbeit dient die für Deutschland gültige bodenkundliche Kartieranleitung. Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte Klassenstufe 2 Zeitrichtwerte: 120 Ustd. 1 Einleitung und Begriffe 12 Ustd. 2 Bodenbildung 15 Ustd. 3 Bodenzusammensetzung 12 Ustd. 4 Eigenschaften von Böden 21 Ustd. 5 Bodenentwicklung 6 Ustd. 6 Bodensystematik 6 Ustd. 7 Bodenbewertung 12 Ustd. 8 Regionale Bodengeologie 12 Ustd. Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise 24 Ustd. ____________________________________________________________________________________ 59 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Bodengeologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Klassenstufe 2 1 Einleitung und Begriffe Zeitrichtwert: 12 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Grundbegriffe der Bodenkunde und die Unterschiede im Bodenbegriff zu anderen Zweigen der Geowissenschaften. Definition Boden im pedologischen Sinne DIN, Vergleich mit Boden in Geologie und Geotechnik Pedosphäre Interaktion Biosphäre, Geosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre Grundaufbau - Oberboden - Unterboden Beispielprofile, Einführungsexkursion 2 Bodenbildung Zeitrichtwert: 15 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler haben die Bodenbildung als ein notwendiges Ergebnis des Wirkens exogener Prozesse erkannt und können die Bodenbildung mit der allgemeinen Geologie in Zusammenhang bringen. Mineralisches Ausgangsmaterial Wiederholung Petrographie Verwitterungsprozesse Verwitterungsgrad 3 Bodenzusammensetzung Zeitrichtwert: 12 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die möglichen Bestandteile des Bodens und sind in der Lage, mit Hilfe der bodenkundlichen Kartieranleitung exakte Benennungen der Bestandteile und des Gefüges vorzunehmen. Bodengefüge Übung mit bodenkundlicher Kartieranleitung Organische und anorganische Bodenbestandteile Begriff Humus, Feldübung Bodenwasser und Bodenluft ____________________________________________________________________________________ 60 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Bodengeologie Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ 4 Eigenschaften von Böden Zeitrichtwert: 21 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sind mit der Ableitung von Eigenschaften aus der Zusammensetzung von Böden vertraut und kennen einige Verfahren der Bestimmung dieser Eigenschaften. Sie sind fähig, die sich ergebenden Möglichkeiten zur Nutzung des Bodens zu diskutieren. Bodentemperatur Bodenfarbe Übungen zur Farbansprache mit bodenkundlicher Kartieranleitung Bodenacidität Redoxeigenschaften von Böden 5 Bodenentwicklung Diskussion der sich ergebenden Nutzung von Böden Zeitrichtwert: 6 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler können das Zusammenwirken der verschiedenen Faktoren der Bodenentwicklung erklären und aus der Interaktion der Faktoren die Prozesse der Bodenentwicklung ableiten. Sie haben erkannt, dass der augenblickliche Zustand eines Bodens von der Intensität des Wirkens mehrerer Faktoren bzw. Prozesse abhängt und nicht allein von der Zeit. Faktoren der Bodenentwicklung Übungen zur Quantifizierung der Faktoren mittels bodenkundlicher Kartieranleitung Prozesse der Bodenentwicklung Zusammenhang zu Faktoren an Beispielen klären (möglichst im Gelände) 6 Bodensystematik Zeitrichtwert: 6 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler können die in Deutschland üblichen Schemata zur Bodenansprache erklären. Sie beherrschen die wichtigsten Bodentypen Mitteleuropas. Bodenhorizonte und Bodentypen Internationale und nationale Bodenklassifikationen Bodentypen nach deutscher Klassifikation theoretische und Feldübungen mit bodenkundlicher Kartieranleitung (KUBIENA & MÜCKENHAUSEN) ____________________________________________________________________________________ 61 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Bodengeologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ 7 Bodenbewertung Zeitrichtwert: 12 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen Grundbegriffe und einige Feldmethoden zur Abschätzung der Bodenfruchtbarkeit. Bodenzahlen Übungen mit bodenkundlicher Kartieranleitung Bodenreaktion und Kationenaustausch Filtereigenschaften Feldkapazität des effektiven Wurzelraumes 8 Regionale Bodengeologie Zeitrichtwert: 12 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler haben die Gebundenheit des Auftretens von Böden in Abhängigkeit von lokalen Gegebenheiten sowie von geologischen, morphologischen und klimatischen Regionen erkannt. Ihnen ist der Zusammenhang zwischen den regionalgeologischen Einheiten Deutschlands und der unterschiedlichen Bodenbeschaffenheit bewusst. Bodengesellschaften Bodengebiete Deutschlands Bodenzonen der Erde ____________________________________________________________________________________ 62 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Aufschlusstechnik Klassenstufen 1 und 2 ____________________________________________________________________________________ Aufschlusstechnik Kurzcharakteristik Der Unterricht zeigt die Arten künstlicher Aufschlüsse als Hilfsmittel für den Informationsgewinn über den Untergrund. Schwerpunkt ist das Bekanntmachen mit der Bohrtechnik, ihrer Bedeutung für die Geologie und ihren Möglichkeiten. Weitere Grundlagen werden in der Tagebautechnik und der Durchführung und Auswertung von geophysikalischen Bohrlochmessungen gelegt. Ziel des Faches ist den Fachschülerinnen und Fachschülern das breite Spektrum der lnformationsgewinnung im Gelände klar zu machen. Darüber hinaus soll das Arbeitsgebiet und das Vokabular angrenzender Fachgebiete vermittelt werden um ein breites interdisziplinäres Handeln im Beruf zu ermöglichen. Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte Klassenstufe 1 Zeitrichtwerte: 80 Ustd. 1 Grundlagen 4 Ustd. 2 Schürfe 4 Ustd. 3 Bohrungen 40 Ustd. 4 Bohrlochgeophysik 16 Ustd. Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise Klassenstufe 2 16 Ustd. Zeitrichtwerte: 40 Ustd. 5 Bergmännische Aufschlüsse Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise 32 Ustd. 8 Ustd. ____________________________________________________________________________________ 63 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 1 Aufschlusstechnik Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Klassenstufe 1 1 Grundlagen Zeitrichtwert: 4 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Arten von Aufschlüssen, ihre Definition innerhalb der Vorschriften und die zielgerichteten Anwendungsmöglichkeiten. Darüber hinaus sind sie über die praxisorientierte Klassifikation des Bodens informiert. Direkte und indirekte Aufschlüsse Definitionen in DIN Anforderungen an Aufschlüsse entsprechend des Untersuchungszieles Schnittstelle Bauwesen Begriffe Boden und Fels 2 Schürfe Zeitrichtwert: 4 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Vorschriften zum Anlegen von Schürfen und Baugruben. Sie sind über Arten von Schürfen und Verbauung informiert. Anlegen von Schürfen Arbeitsschutz Arten von Schürfen Baugruben und Böschungen Verbau von Baugruben 3 evtl. Exkursion auf Baustelle Bohrungen Zeitrichtwert: 40 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Bedeutung der Bohrtechnik für die geologische Arbeit. Ihnen sind die bohrtechnischen Möglichkeiten der Probengewinnung und der Einordnung der Proben bekannt. Sie haben einen Überblick über bohrtechnische Möglichkeiten der Sanierung von kontaminierten Standorten. Grundlagen zum Bohrprozess - Werkstoff “Gestein“ - Werkzeug “Bohrwerkzeug“ - Gesteinszerstörung - Bohrverfahren Ziele der Bohrtechnik Bohrtechnische Proben und deren Gewinnungsmöglichkeiten - Bohrkern - Bohrklein Ziel des Probengewinns (Kerngarnituren) Übersicht Korrelation zur Bohrlochmessung Exkursion zur Bohrstelle ____________________________________________________________________________________ 64 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Aufschlusstechnik Klassenstufe 1 ____________________________________________________________________________________ Einordnung der Probe - Bohrlochverlauf - Bohrlochvermessung - Korrektur in die Lotrechte Bohrtechnische Sanierungsverfahren - Brunnentechnik - lnjektionsverfahren - Pfahlwände 4 Bohrlochgeophysik Neigung, Azimut Verbindungen zum Spezialtiefbau und zu aktuellen Entwicklungen Zeitrichtwert: 16 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sind in der Lage, die Prinzipien der Geophysik auf die Anwendung an Bohrlöchern zu übertragen. Sie kennen die wichtigsten "Logging"-Methoden und haben den ökonomischen Nutzen dieser Verfahren erkannt. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sind fähig, vereinfachte Bohrlochmesskurven geologisch zu interpretieren. Messverfahren zur Bohrlochgeometrie Geoelektrische Verfahren Akustische Bohrlochmessverfahren Radiometrische und kerngeophysikalische Methoden Auswertungsübungen komplexer Messkurven ____________________________________________________________________________________ 65 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Aufschlusstechnik Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Klassenstufe 2 5 Bergmännische Aufschlüsse Zeitrichtwert: 32 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Bedeutung bergmännischer Tätigkeit für lnformationsgewinnung, Probenahme und Rohstoffabbau. Sie sind mit den Arten, Formen und Anwendungsmöglichkeiten übertägiger Aufschlüsse vertraut. Tagebauformen Gruben, Steinbrüche Tagebauarten Gewinnungsgeräte Fördergeräte Tagebauführung Exkursion in Tagebau Computerpraktikum Tagebau Gruppenübungen am Computer Simulation der Anlage eines Sand-/KiesTagebaues ____________________________________________________________________________________ 66 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Hydrogeologie Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ Hydrogeologie Kurzcharakteristik Im Unterricht werden den Fachschülerinnen und Fachschülern die Grundlagen der Hydrogeologie und die fachbezogenen Teile der hydrologischen Grundlagen vermittelt. Das Fach schlägt eine Brücke über das Medium Wasser vom geowissenschaftlichen Basiswissen zur angewandten Umweltgeologie. Ziel des Unterrichts ist es, bei den Fachschülerinnen und Fachschülern das Verständnis für den Kreislauf des Wassers zu entwickeln und sie in die Lage zu versetzen, Teilbereiche davon selbst qualitativ und quantitativ zu erfassen. Dem praxisorientierten Teil der Hydrogeologie mit konkreten Mess- und Untersuchungsmethoden wird eine besondere Stellung eingeräumt. Die Fachschülerinnen und Fachschülern werden in die Lage versetzt, aus Unterlagen und eigenen Untersuchungen Strategien zur Grundwassersuche und zur Beurteilung als Lagerstätte zu entwickeln. Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte Klassenstufe 2 Zeitrichtwerte: 120 Ustd. 1 Gegenstand und Ziele der Hydrogeologie 3 Ustd. 2 Wasserhaushaltsgleichung 6 Ustd. 3 Abfluss/Durchfluss 9 Ustd. 4 Unterirdisches Wasser 6 Ustd. 5 Grundwasserneubildung 9 Ustd. 6 Hydrogeologische Aufschlüsse 15 Ustd. 7 Wasserdurchlässigkeit von Gesteinen 27 Ustd. 8 Grundwasserbeschaffenheit 21 Ustd. Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise 24 Ustd. ____________________________________________________________________________________ 67 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Hydrogeologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Klassenstufe 2 1 Gegenstand und Ziele der Hydrogeologie Zeitrichtwert: 3 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler haben die Aufgaben der Hydrogeologie erkannt und wissen um die Bedeutung des Wassers als Grundlage des Lebens sowie als Rohstoff, Transportmedium umweltschädlicher Stoffe und Schutzgut. Weltwasserbilanz Zahlen, Zukunftsvisionen Teildisziplinen Hydrogeologie/Hydrologie 2 Wasserhaushaltsgleichung Zeitrichtwert: 6 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler können die Wasserhaushaltsgleichung mit ihren einzelnen Komponenten und die Methoden zu ihrer Bestimmung anwenden. Vereinfachungen der Wasserhaushaltsgleichung Niederschlagsmessung und Auswertung Beispielrechnung Messung und Berechnung der Verdunstung 3 Abfluss/Durchfluss Zeitrichtwert: 9 Ustd. Den Fachschülerinnen und Fachschülern ist die Bedeutung des Abflusses in der Wasserhaushaltsgleichung bewusst. Sie sind in der Lage, Durchflussmessungen an oberirdischen Abflüssen durchzuführen und auszuwerten. Sie kennen Möglichkeiten der Erfassung des Zustandes fließender Gewässer als Zeichen der hydrologischen Güte. Abflussarten Arten der Durchflussmessung Praktikum (z. B. Flügelmessung) Strukturgütekartierung Praktikum (z. B. nach Kartiervorschrift des Landesamtes für Wasserwirtschaft Rheinland-Pfalz 1993) ____________________________________________________________________________________ 68 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Hydrogeologie Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ 4 Unterirdisches Wasser Zeitrichtwert: 6 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die unterirdischen Wasserarten und ihre jeweilige ökonomische und ökologische Bedeutung. Sie beherrschen die Nomenklatur von Grundwasserleitern und -stauern sowie die hydrogeologischen Parameter. Arten unterirdischen Wassers Saturations-/Aerationszone Grundwasserleiter in Fest- und Lockergestein Diskussion an hydrogeologischen Profilen Hydrogeologische Parameter Unterschied Durchlässigkeit und Durchlässigkeitsbeiwert 5 Grundwasserneubildung Zeitrichtwert: 9 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Herkunft und Regenerierbarkeit von Grundwasser. Sie sind in der Lage, Abschätzungen bzw. Berechnungen der Grundwasserneubildung für ein Einzugsgebiet durchzuführen. Neubildungssumme, Neubildungshöhe, Neubildungsspende Unterschiede als physikalische Größe Methoden der Bestimmung der Grundwasserneubildung Berechnungsbeispiele 6 Hydrogeologische Aufschlüsse Zeitrichtwert: 15 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die Möglichkeiten der Beobachtung von Grundwasser. Sie sind in der Lage, Vorschläge zum Ausbau einer Grundwassermessstelle zu machen. Funktion und Arten von Quellen Diskussion anhand hydrogeologischer Profile Kennzeichen und Funktion von Brunnen und Pegeln Filtermaterialien und Filterbemessung Komplexübung zu Grundwasserlagerungsverhältnissen und Ausbau von Grundwasserbeobachtungsstellen ____________________________________________________________________________________ 69 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Hydrogeologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ 7 Wasserdurchlässigkeit von Gesteinen Zeitrichtwert: 27 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sind in der Lage, ihre geowissenschaftlichen Kenntnisse auf die Wasserdurchlässigkeit von Gesteinen zu übertragen. Sie kennen Labor- und Schätzmethoden für die Bestimmung der Durchlässigkeit. Die Fachschülerinnen und Fachschüler beherrschen einfache Auswertemethoden von Pump- und Tracerversuchen. DARCY-Gesetz Abschätzen des kf-Wertes aus Korngrößenverteilung Übung Pumpversuch Komplexübung zur Auswertung von Pumpversuchen nach Möglichkeit Exkursion oder Praktikum Tracerversuch nach Möglichkeit Exkursion oder Praktikum 8 Grundwasserbeschaffenheit Zeitrichtwert: 21 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Stoffes Wasser. Anforderungen an Trink- und Brauchwasser sind ihnen bekannt. Sie sind in der Lage, fachgerecht Wasserproben zu nehmen. Einfache chemische Analysen können von den Fachschülerinnen und Fachschülern ausgewertet werden. Chemische, physikalische und isotopische Wassereigenschaften Hydrochemische Grundlagen Übungen zum chemischen Rechnen Härtegrade von Wasser Auswertung aus Analysen Wasserprobenahme praktische Übung ____________________________________________________________________________________ 70 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Ingenieurgeologie Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ Ingenieurgeologie Kurzcharakteristik Im Unterricht lernen die Fachschülerinnen und Fachschüler die Grundlagen der Baugrunduntersuchung kennen, wobei besonderer Wert auf die praktische Schulung zur Erfassung ingenieurgeologischer Daten und die Anwendung von Normen gelegt wird. Die Vermittlung der Kenntnisse über ingenieurgeologische Kennwerte wird durch Praktika im Gelände und im Labor unterstützt. Die praktische Bedeutung der Ingenieurgeologie wird an regionalen und überregionalen Beispielen insbesondere der Baugrunduntersuchung und -beurteilung verdeutlicht. Zentrales Ziel des Faches ist der sichere Umgang mit einschlägigen Normen zur technischen Gesteinsansprache, speziell der Lockergesteine sowie die Fähigkeit, aus genormten Bodenuntersuchungen die technischen Eigenschaften der Lockergesteine abzuleiten bzw. zu berechnen. Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte Klassenstufe 2 Zeitrichtwerte: 120 Ustd. 1 lngenieurgeologische Klassifikation der Gesteine 12 Ustd. 2 Baugrundbeschaffenheit 21 Ustd. 3 Spannung und Verformung des Baugrundes 18 Ustd. 4 Spezielle Anwendungen der lngenieurgeologie 36 Ustd. 5 Regionale lngenieurgeologie Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise 9 Ustd. 24 Ustd. ____________________________________________________________________________________ 71 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Ingenieurgeologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Klassenstufe 2 1 Ingenieurgeologische Klassifikation der Gesteine Zeitrichtwert: 12 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen die ingenieurgeologische Ansprache von Gesteinen und die Unterschiede zur Gesteinsansprache in anderen Zweigen der Geowissenschaften. Begriffe Fels und Boden Vergleich mit Geologie, Auswertung von Summenkurven, DIN Schichtenverzeichnisse Bohrkerndokumentation nach DIN 4022 2 Baugrundbeschaffenheit Zeitrichtwert: 21 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler beherrschen die Zusammenhänge der Gesteinsparameter Dichte, Porosität, Wassergehalt und Lagerungsdichte. Sie sind in der Lage, Versuche zu ihrer Bestimmung durchzuführen und auszuwerten. Arten von Dichte und Bestimmung Wassergehalte Berechnungen Bestimmung der Lagerungsdichte Proctorversuchsauswertung bodenmechanisches Labor Konsistenzen Bestimmung der Konsistenzgrenzen Verweis auf DIN 18196 Trennflächen Exkursion in Gelände 3 Spannung und Verformung des Baugrundes Zeitrichtwert: 18 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen den Zusammenhang von Spannung (Druck) und Verformung. Sie sind in der Lage, Versuche zur Verformbarkeit des Baugrundes durchzuführen und auszuwerten. Rheologie der Gesteine Elastizitätsmodul Plattendruckversuch Berechnung und Beurteilung für Straßenbau Scherfestigkeit Konstruktion im MOHRschen Kreis Exkursion in Gebirgsmechaniklabor ____________________________________________________________________________________ 72 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Ingenieurgeologie Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ 4 Spezielle Anwendungen der Ingenieurgeologie Zeitrichtwert: 36 Ustd. Den Fachschülerinnen und Fachschülern sind die Anwendungsmöglichkeiten des Wissens über die technischen Parameter von Boden und Fels bewusst. Sie können spezifische umweltgeologische Fragestellungen beantworten. Tunnelbau Praktikum Tunnelkartierung Versagensmechanismen von Böschungen Standsicherheitsabschätzungen, graphische Lösungen im SCHMIDTschen Netz Eignung von Böden als Baustoff Böden in der Umwelttechnik 5 Regionale Ingenieurgeologie Deponiebau Zeitrichtwert: 9 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler haben die Regionsgebundenheit spezifischer Baugrundrisiken erkannt. Ihnen ist der Zusammenhang zwischen regionalgeologischen Einheiten Deutschlands und unterschiedlicher Baugrundproblematik bewusst. Karstregionen Regionen mit pleistozäner Überprägung geologische Karte Deutschlands ____________________________________________________________________________________ 73 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Regionale Geologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ Regionale Geologie Kurzcharakteristik Im Unterricht lernen die Fachschülerinnen und Fachschüler die Grundlagen der regionalen Gliederung kennen. Gewährleistet werden soll ein Grundwissen, das den überregionalen Einsatz der Fachschülerinnen und Fachschüler in der Praxis ermöglicht. Ausgehend von der regionalen Geologie Europas werden vor allem Kenntnisse in der Verbreitung der Gesteine in Deutschland und angrenzender Gebiete vermittelt. Die Fachschülerinnen und Fachschüler sollen dabei den Zusammenhang zwischen der Erdgeschichte und dem heutigen Auftreten von Gesteinen an der Erdoberfläche erkennen. Somit baut die “Regionale Geologie“ direkt auf den Kenntnissen aus dem Fach “Allgemeine und Historische Geologie“ auf und vertieft gleichzeitig das Wissen über die Erdgeschichte Europas. Wichtige didaktische Hilfsmittel des Unterrichtes sind geologische Karten und geologische Schnitte, in deren Erarbeitung die Fachschülerinnen und Fachschüler mit einbezogen werden. Besonderer Wert bei der regionalen Verbreitung der Gesteine wird auf das Auftreten umwelt- und ingenieurgeologisch relevanter Gesteine gelegt, um den späteren Absolventen notwendige Vorkenntnisse über ihnen noch unbekannte Regionen zu vermitteln. Ziel ist der sichere Umgang mit der geologischen Karte Deutschlands. Übersicht über die Lehrplaneinheiten und Zeitrichtwerte Klassenstufe 2 Zeitrichtwerte: 120 Ustd. 1 Der geologische Bau Europas 15 Ustd. 2 Die geologische Gliederung Mitteleuropas 18 Ustd. 3 Die Norddeutsche Senke 15 Ustd. 4 Das Grundgebirge des mitteleuropäischen Schollengebietes 24 Ustd. 5 Das Deckgebirge des mitteleuropäischen Schollengebietes 12 Ustd. 6 Die Alpen 12 Ustd. Zeit für Vertiefungen, Wiederholungen und Leistungsnachweise 24 Ustd. ____________________________________________________________________________________ 74 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Regionale Geologie Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ Klassenstufe 2 1 Der geologische Bau Europas Zeitrichtwert: 15 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler besitzen einen Überblick über die geologischen Strukturen Europas und deren Entstehung. Sie können die Zusammenhänge zwischen dem geologischen Bau und dem Auftreten von Erzen und als Baustoff geeigneten Mineralien erklären. Geologische Gliederung Europas Auswirkungen der Plattentektonik auf die Struktur Europas Vulkanismus und Faltungen Bedeutsame Lagerstätten 2 Die geologische Gliederung Mitteleuropas Zeitrichtwert: 18 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler erkennen den Grundaufbau Mitteleuropas und die generelle Zweiteilung in Mitteleuropäische Senke und Mitteleuropäisches Schollengebiet. Sie sind in der Lage, den Großbau aus der tektonischen Geschichte Europas herzuleiten. Mitteleuropäische Senke Aufschlüsse und Lagerstätten in der Nordsee, in Dänemark und Polen Mitteleuropäisches Schollengebiet Einheiten, Aufschlüsse und Lagerstätten in Frankreich, Belgien, der Schweiz, Tschechien und Polen 3 Die Norddeutsche Senke Zeitrichtwert: 15 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler beherrschen die geographische Lage der Norddeutschen Senke, ihre grobe Interngliederung, sowie ihren stratigraphischen Inhalt. Sie können Aussagen zur Lagerstättenhöffigkeit sowie zu bekannten Lagerstätten machen. Gliederung Stratigraphie Lagerstätten Erdöl/Erdgas ____________________________________________________________________________________ 75 Fachrichtung Geologietechnik Klassenstufe 2 Regionale Geologie Fachschule für Technik ____________________________________________________________________________________ 4 Das Grundgebirge des mitteleuropäischen Schollengebietes Zeitrichtwert: 24 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler beherrschen die geographische Lage der Hochlagen des mitteleuropäischen Grundgebirges (deutsche Mittelgebirge), ihre regionalgeologischen Abgrenzungen und geologischen Besonderheiten. Über regionalgeologische Einheiten ihrer Heimat sind die Fachschülerinnen und Fachschüler besonders gut informiert. Rheinisches Schiefergebirge, Harz Zusammenhang mit historischer Geologie Odenwald, Spessart Sächsisch-thüringisches Grundgebirge Schwarzwald/Vogesen Lausitz/Böhmische Masse 5 Das Deckgebirge des mitteleuropäischen Schollengebietes Zeitrichtwert: 12 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler beherrschen die geographische Lage der Tieflagen des mitteleuropäischen Grundgebirges (deutsche Mittelgebirge), ihre regionalgeologischen Abgrenzungen und geologischen Besonderheiten. Über regionalgeologische Einheiten ihrer Heimat sind die Fachschülerinnen und Fachschüler besonders gut informiert. Niederrheinische Bucht, Münsterland Zusammenhang mit historischer Geologie Hessische Senke/Rhön Thüringer Becken Oberrheingraben, Süddeutsche Tafel Nordböhmische Kreidesenke, Egergraben ____________________________________________________________________________________ 76 Fachrichtung Geologietechnik Fachschule für Technik Regionale Geologie Klassenstufe 2 ____________________________________________________________________________________ 6 Die Alpen Zeitrichtwert: 12 Ustd. Die Fachschülerinnen und Fachschüler kennen den Grundaufbau der Alpen und in Grundzügen ihren geologischen Bau. Sie sind in der Lage, einen erdgeschichtlichen Abriss über die Alpen wiederzugeben und die umweltgeologischen Besonderheiten dieses Hochgebirges darzulegen. Ost-/Westalpen Nord-Süd-Traversen Klima- und Wasserscheide Vergletscherungsgeschichte, Einfluss des Tourismus Zusammenhang mit Umweltgeologie _____________________________________________________________________ Hinweise zur Veränderung des Lehrplanes richten Sie bitte an das Sächsische Staatsinstitut für Bildung und Schulentwicklung Comenius-Institut Dresdner Straße 78 c 01445 Radebeul ____________________________________________________________________________________ 77
