Aufgabenstellungen für die neue RDP aus Naturwissenschaften

Zwei Unterrichtseinheiten des Seminars am 12.03.14 nutzten wir, um gemeinsam mögliche Aufgabenstellungen für die mündliche Reife- und Diplomprüfung auszuarbeiten. Das erwies sich als sehr zeitintensiv und aufwendig. Besonders viel Kreativität war beim Ausdenken der „realen Probleme“ gefragt. Außerdem wurde länger darüber diskutiert, wie man ein reines Reproduzieren klar von Eigenständigkeit des Schülers/der Schülerin abgrenzen kann, ohne ihn/sie völlig zu überfordern. Beim Stellen von Unterfragen war es nicht leicht, nicht allzu viel zu „verraten“ bezüglich der ursprünglichen Problemstellung.

Hier die ersten gemeinsam erarbeiteten Aufgabenstellungen:

Aufgabenstellung 1 (Themenbereich: Grundlagen der Chemie)

Im Chemikalienlager ihrer Firma sind die Beschriftungsaufkleber von 2 Chemikaliengebinden heruntergerutscht und liegen am Boden. Sie versuchen die Beschriftungen den richtigen Verpackungen zuzuordnen.

Label 1: Harnstoff (CH₄N₂O)

Label 2: Bariumchlorid (BaCl₂)

Sie untersuchen beide Verbindungen und finden folgendes heraus:

Verbindung A: farblos, kristallin, Schmelzpunkt 132,5°C, zersetzt sich beim Erhitzen, löst sich gut in Wasser, die Lösung ist aber nicht elektrisch leitfähig

Verbindung B: farblos, kristallin, Schmelzpunkt 963°C, gut wasserlöslich, die Lösung leitet den elektrischen Strom.

Ordnen Sie die Labels der jeweiligen Verbindung zu. Begründen Sie ihre Entscheidung mit Hilfe der charakteristischen Eigenschaften der Bindungsarten!

Aufgabenstellung 2 (Themenbereich :Mechanik – Gravitation – Modellbildung)

Du planst einen Sportevent für die ganze Schule. Ein Bewerb ist Schlagball. Du musst dir überlegen, in welcher Entfernung zum Werfer die Besucher gefahrlos stehen können. Wähle als Modell den schiefen Wurf ohne Luftwiderstand.

1. Berechne die Wurfweite eines Schlagballes mit der Abschussgeschwindigkeit von 20 m/s und einem Abschusswinkel von 45°. Die Abschusshöhe beträgt 2 m.

2. Zeichne das Diagramm, das die Flugbahn des Balles darstellt. – Mit welchem Abschusswinkel kann man die größte Wurfweite erzielen?

3. Der Weitenrekord für Jugendliche beim Schlagball liegt bei 102,0m. Erkläre, warum die Rechnung und die Messung andere Ergebnisse aufweisen.

4. Beschreibe, wie sich das Ergebnis der Weitenberechnung verändern würde, wenn man den Luftwiderstand berücksichtigt.

Zusätzliche Fragen, je nachdem welche Richtung man der Fragestellung geben möchte und in welchen Themenkreis sie passen soll: – Gib ein anderes Beispiel aus der Physik an, bei dem ein Modell für Berechnungen verwendet wird. -Beschreibe, wo die Grenzen dieses Modells liegen und warum das Modell trotzdem seine Berechtigung hat. -Beschreibe, wie sich die Flugbahn des Schlagballes verändern würde, wenn man ihn am Mond wirft? – Beschreibe, wie sich die Flugbahn des Schlagballes verändern würde, wenn man ihn auf einer Raumstation im Orbit um die Erde wirft?

 

Aufgabenstellung 3 (Bereich: Das Experiment im naturwissenschaftlichen Kontext)

Sie wollen zwei Kunststoffteile zusammenkleben. Sie finden auf der Kleberverpackung die folgenden Gefahrensymbole: Welche Gefahren gehen von dem Klebstoff aus? Welche Sicherheitsvorkehrungen werden Sie treffen? Wie werden Sie Überreste richtig entsorgen? Entspricht die Verpackung der aktuellsten GHS Verordnung der EU? Wie hat sich die Kennzeichnung mit dieser Verordnung verändert? Entwerfen Sie ein Experiment zur Bestimmung der Reaktionswärme beim Erhärten des Klebstoffs.

Aufgabenstellung 4 (Themenbereiche: Anorganische Rohstoffe und ihre Produkte, Ökologie und Klima )

Sie wollen Ihre Wohnung renovieren und überlegen ob sie dabei Kalk- oder Zementmörtel verwenden sollen. Im Internet finden sie folgende Werbung: „Kalkmörtel ist auf Grund seiner basischen Eigenschaften schimmelhemmend. Außerdem ist er im Gegensatz zum Zementmörtel CO₂ neutral“

Diskutiere und beurteile diese Aussage.

1.Erläutere die Herstellung von Kalkmörtel aus den Rohstoffen ebenso wie den Erhärtungsprozess, nenne die Formeln und systematischen Namen aller beteiligten Stoffe.

2.Zeige und erläutere die chemischen Eigenschaften der Stoffe mit Hilfe der folgenden Materialien: Kalkstein, Brandkalk, Kalkhydrat, Wasser, pH-Papier, Thermometer, Salzsäure

3.Argumentiere warum die Aussage zur CO₂– Neutralität nur teilweise richtig ist. Welche Bedeutung hat CO₂-Neutralität?

 

Aufgabenstellung 5 (Themenbereiche: Astronomie – Relativitätstheorie)

Du beobachtest in einer schönen Sommernacht im August den Nachthimmel. Es fällt dir auf, dass mehrere Sternschnuppen zu sehen sind. Deine Begleitung ist an diesem Phänomen sehr interessiert und verwickelt dich in ein Gespräch über diese und andere Himmelserscheinungen. –

1. Erkläre, wie Sternschnuppen entstehen.

2. Der Meteor von Tscheljabinsk trat am 15. Februar 2013 in die Erdatmosphäre ein und war ein weithin sichtbares Ereignis. Die Eintrittsgeschwindigkeit in die Atmosphäre wurde mit etwa 19 km/s bestimmt. Der Eintrittswinkel in die Erdatmosphäre betrug etwa 16 Grad. Berechne die Flugzeit in der Erdatmosphäre.

Zusätzliche Fragen, je nachdem welche Richtung man der Fragestellung geben möchte und in welchen Themenkreis sie passen soll:  Beschreibe die möglichen Entwicklungen von Sternen. – Erkläre, welche Informationen aus dem Licht eines Sterns gewonnen werden können. – Myonen werden in der äußeren Atmosphäre produziert. Die meisten entstehen durch die kosmische Höhenstrahlung in einer Höhe von ca. 10 km. Die Halbwertszeit ruhender Myonen beträgt 1,5 μs. Die Myonen bewegen sich mit 99,94 % der Lichtgeschwindigkeit senkrecht auf die Erde zu. Berechne die Flugzeit in der Erdatmosphäre. – Beschreibe weitere relativistische Effekte, die bei großen Geschwindigkeiten auftreten.