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Pisa-Studie: Die Aufgaben:Hätten Sie's gewusst?

Welches Bundesland hat die besten Schulen? Im Ländervergleich 2008 der deutschen Bildungsinstitute setzte sich der Freistaat Sachsen an die Spitze. Anderswo scheiterten Schüler an diesen Fragen. In Bildern

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Karies, ddp

Quelle: SZ

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Karies

Bakterien, die in unserem Mund leben, verursachen Karies (Zahnfäule). Karies ist seit dem 18. Jahrhundert ein Problem, als Zucker durch die wachsende Zuckerrohrindustrie verfügbar wurde. Heute wissen wir viel über Karies, zum Beispiel: • Bakterien, die Karies verursachen, ernähren sich von Zucker. • Zucker wird zu Säure umgewandelt. • Säure beschädigt die Oberfläche der Zähne. • Zähneputzen hilft, Karies zu vermeiden.

Frage 1 Welche Rolle spielen Bakterien bei Karies? A Bakterien produzieren Zahnschmelz. B Bakterien produzieren Zucker. C Bakterien produzieren Mineralien. D Bakterien produzieren Säure.

Frage 2 Zahnärztinnen und Zahnärzte haben beobachtet, dass Karies häufiger auf den Kauflächen der Zähne auftritt als auf den Vorder- und Rückseiten. Warum tritt Karies häufiger auf den Kauflächen der Zähne auf?

Bild: ddp

Karies

Quelle: SZ

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Frage 3 Die Abbildung zeigt den Konsum von Zucker und das Auftreten von Karies in verschiedenen Ländern. Jedes Land ist durch einen Punkt in der Abbildung gekennzeichnet.

Welche der folgenden Aussagen wird durch die Daten in der Abbildung gestützt? A In einigen Ländern putzen die Menschen häufiger ihre Zähne als in anderen Ländern. B Wenn man weniger als 20 Gramm Zucker pro Tag isst, dann bekommt man garantiert keine Karies. C Je mehr Zucker die Menschen essen, desto wahrscheinlicher bekommen sie Karies. D In den letzten Jahren ist die Karies-Rate in vielen Ländern gestiegen. E In den letzten Jahren ist der Konsum von Zucker in vielen Ländern gestiegen.

Frage 4 In einem Land gibt es eine hohe Anzahl an kariösen Zähnen pro Person. Können die folgenden Fragen über Karies in diesem Land durch naturwissenschaftliche Experimente beantwortet werden? Antworte mit "Ja" oder "Nein". Sollte es ein Gesetz geben, das Eltern verpflichtet, ihrem Kind Fluor-Tabletten zu geben? Welchen Einfluss auf Karies hätte der Zusatz von Fluor zum Trinkwasser? Wie viel sollte ein Zahnarztbesuch kosten?

Abbildung: www.ipn.uni-kiel.de

Karies, ddp

Quelle: SZ

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Antworten

Frage 1: Bakterien produzieren Säure.

Frage 2: Auf den Kauflächen sammeln sich mehr Essen und Bakterien an, so dass die Bakterien, die dort leben, mehr Nahrung bekommen und mehr Säure produzieren können.

Frage 3: Je mehr Zucker die Menschen essen, desto wahrscheinlicher bekommen sie Karies.

Frage 4: Nein, Ja, Nein, in dieser Reihenfolge.

Bild: ddp

Ultraschall, dpa

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Ultraschall

In vielen Ländern können Bilder eines Fötus (eines sich entwickelnden Babys) durch Ultraschallaufnahmen (Echografie) gemacht werden. Ultraschall wird sowohl für die Mutter als auch für den Fötus als gesundheitlich unbedenklich angesehen.

Die Ärztin hält eine Sonde und fährt damit über den Unterleib der Mutter. Ultraschallwellen werden in den Unterleib übertragen. Im Unterleib werden sie von der Oberfläche des Fötus reflektiert. Diese reflektierten Wellen werden von der Sonde wieder aufgenommen und an ein Gerät übertragen, das ein Bild erzeugen kann.

Frage 1 Um ein Bild zu erzeugen, muss das Ultraschallgerät die Entfernung zwischen dem Fötus und der Sonde berechnen. Die Ultraschallwellen bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 1540 m/s durch den Unterleib. Was muss das Gerät zuerst messen, um dann die Entfernung zu berechnen?

Bild: dpa

schwanger, dpa

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Frage 2 Das Bild eines Fötus kann auch durch Röntgenstrahlen aufgenommen werden. Frauen wird jedoch geraten, während der Schwangerschaft Röntgenaufnahmen ihres Unterleibs zu vermeiden. Warum sollte eine Frau während der Schwangerschaft vermeiden, ihren Unterleib röntgen zu lassen?

Frage 3 Können Ultraschalluntersuchungen bei werdenden Müttern Antworten auf die folgenden Fragen liefern? Antworte mit "Ja" oder "Nein". Ist da mehr als ein Baby? Welches Geschlecht hat das Baby? Welche Augenfarbe hat das Baby? Hat das Baby ungefähr die richtige Größe?

Bild: dpa

Ultraschall, ap

Quelle: SZ

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Antworten

Frage 1: Das Gerät muss die Zeitdauer messen, wie lange die Ultraschallwellen von der Sonde zur Oberfläche des Fötus und von dort zurück zur Sonde benötigen. • Die Zeit, die die Welle von der Sonde und zurück braucht. • Die Zeit, die die Welle unterwegs ist. • Die Zeit.

Frage 2: Röntgenstrahlen sind für die Zellen des Fötus schädlich. • Röntgenstrahlen schaden dem Fötus. • Röntgenstrahlen könnten eine Mutation im Fötus verursachen. • Röntgenstrahlen können Geburtsschäden im Fötus verursachen.

Frage 3: Ja, Ja, Nein, Ja, in dieser Reihenfolge.

Bild: ap

Evolution, Reuters

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Evolution

Welche der folgenden Aussagen trifft am besten auf die Evolutionstheorie zu? A Die Theorie ist unglaubwürdig, da Veränderungen der Arten nicht beobachtet werden können. B Die Evolutionstheorie gilt für Tiere, nicht aber für den Menschen. C Die Evolution ist eine wissenschaftliche Theorie, die sich gegenwärtig auf zahlreiche Beobachtungen stützt. D Die Evolution ist eine Theorie, die durch Forschung bewiesen worden ist.

Bild: Reuters

Evolution, dpa

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Antwort

Die Evolution ist eine wissenschaftliche Theorie, die sich gegenwärtig auf zahlreiche Beobachtungen stützt.

Bild: dpa

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Quelle: SZ

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Der Katalysator

Die meisten Autos sind heutzutage mit einem Katalysator ausgestattet, der die Autoabgase für Mensch und Umwelt weniger schädlich macht. Ungefähr 90 Prozent der schädlichen Gase werden in weniger schädliche umgewandelt. Hier sind einige der Gase, die in den Katalysator hineingehen, den ausgestoßenen Gasen gegenübergestellt.

Frage 1 Nenne anhand der Informationen in der obigen Abbildung ein Beispiel, auf welche Weise ein Katalysator Abgase weniger schädlich macht.

Frage 2 Im Inneren des Katalysators werden Gase verändert. Erkläre, was mit den Atomen UND Molekülen passiert.

Frage 3 Untersuche die Gase, die vom Katalysator ausgestoßen werden. Nenne ein Problem, das Ingenieurinnen und Ingenieure sowie Wissenschaftler/innen lösen sollten, die Katalysatoren mit noch weniger schädlichen Abgasen herstellen möchten!

Abbildung: www.ipn.uni-kiel.de

Abgase, dpa

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Antworten

Frage 1: Kohlenmonoxid oder Stickoxide werden in andere Verbindungen umgewandelt. • Kohlenmonoxid wird in Kohlendioxid umgewandelt. • Stickoxide werden in Stickstoff umgewandelt. • Schädliche Substanzen wie Kohlenmonoxid und Stickoxide werden in weniger schädliche wie Kohlendioxid und Stickstoff umgewandelt. • Kohlendioxid und Stickstoff sind nicht so schädlich wie Kohlenmonoxid und Stickstoffoxide.

Frage 2: Atome werden neu gruppiert und bilden andere Moleküle. • Moleküle brechen auseinander und Atome werden neu kombiniert, um andere Moleküle zu formen. • Die Atome ordnen sich neu an, um andere Moleküle zu bilden.

Frage 3: Annehmbare Antworten sollten sich auf die Verbesserung der Schadstoffreduktion (von Kohlenmonoxid und Stickoxiden) ODER die Entfernung von Kohlendioxid aus den Restabgasen beziehen. • Das Kohlenmonoxid wird nicht vollständig in Kohlendioxid umgewandelt. • Es werden nicht genügend Stickoxide in Stickstoff umgewandelt. • Den Prozentsatz von Kohlenmonoxid, das in Kohlendioxid umgewandelt wird, und von Stickoxiden, die in Stickstoff umgewandelt werden, erhöhen. • Das entstehende Kohlendioxid sollte aufgefangen werden und nicht in die Atmosphäre gelangen. • Vollständigere Umwandlung der schädlichen Gase in weniger schädliche.

Bild: dpa

Wind, ddp

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Windenergie

Je höher die Lage der Windkraftanlage über dem Meeresspiegel ist, desto langsamer drehen sich die Flügel der Windkrafträder bei der gleichen Windgeschwindigkeit.

Frage 1 Welcher der folgenden Gründe erklärt am besten, warum sich die Flügel der Windkrafträder an höher gelegenen Orten bei der gleichen Windgeschwindigkeit langsamer drehen? A Die Luft verliert mit zunehmender Höhe an Dichte. B Die Temperatur ist mit zunehmender Höhe niedriger. C Die Schwerkraft wird mit zunehmender Höhe geringer. D Es regnet mit zunehmender Höhe öfter.

Frage 2 Beschreibe einen besonderen Vorteil und einen besonderen Nachteil der Erzeugung elektrischen Stroms mit Hilfe von Windenergie im Vergleich zur Stromerzeugung mit Hilfe fossiler Brennstoffe wie Kohle oder Öl.

Bild: ddp

Windkraft, dpa

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Antworten

Frage 1: A. Die Luft verliert mit zunehmender Höhe an Dichte.

Frage 2: Vorteile: • Setzt kein Kohlendioxid (CO2) frei. • Verbraucht keine fossilen Brennstoffe. • Die Ressource Wind wird nicht aufgebraucht. • Nach Errichtung des Windkraftwerkes sind die Kosten zur Stromerzeugung gering. • Keine Abfallprodukte und/oder keine giftigen Substanzen werden ausgestoßen. • Verwenden von Naturkräften oder sauberer Energie. • Umweltfreundlich und hält für eine sehr lange Zeit.

Nachteile: • Erzeugung auf Bestellung ist nicht möglich (weil die Windgeschwindigkeit nicht kontrolliert werden kann). • Gute Stellen für Windkrafträder sind begrenzt. • Das Windkraftrad könnte durch zu starken Wind beschädigt werden. • Die Strommenge, die durch jedes Windkraftrad erzeugt wird, ist relativ gering. • In manchen Fällen tritt Lärmbelästigung auf. • Elektromagnetische Wellen (z.B. TV-Wellen) können in manchen Fällen beeinträchtig werden.

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Joggen, dpa

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Körperliche Aktivität

Frage 1 Was sind die Vorteile regelmäßiger körperlicher Aktivität? Antworte mit "Ja" oder "Nein". Körperliche Aktivität beugt Herz- und Kreislauferkrankungen vor. Körperliche Aktivität führt zu einer gesunden Ernährung. Körperliche Aktivität hilft, Übergewicht zu vermeiden.

Frage 2: Was passiert, wenn Muskeln trainiert werden? Antworte mit "Ja" oder "Nein". Muskeln werden stärker durchblutet. Fette werden in den Muskeln gebildet.

Frage 3: Warum muss man bei körperlicher Aktivität stärker atmen als bei körperlicher Ruhe?

Bild: dpa

Läufer, ddp

Quelle: SZ

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Antworten:

Frage 1: Ja, Nein, Ja, in dieser Reihenfolge.

Frage 2: Ja, Nein, in dieser Reihenfolge.

Frage 3: Körper mit mehr Sauerstoff zu versorgen. ["Luft" darf anstelle von "Kohlendioxid/Kohlenstoffdioxid" oder "Sauerstoff" nicht akzeptiert werden]. • Wenn man körperlich aktiv ist, braucht der Körper mehr Sauerstoff und produziert mehr Kohlendioxid/Kohlenstoffdioxid. Die Atmung sorgt dafür. • Wenn man schneller atmet, kommt mehr Sauerstoff ins Blut und mehr Kohlendioxid/Kohlenstoffdioxid wird entfernt.

Bild: ddp

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Quelle: SZ

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Saurer Regen

Das Foto zeigt Statuen, die so genannten Kariatiden, die vor mehr als 2500 Jahren auf der Akropolis in Athen aufgestellt wurden. Die Statuen bestehen aus Marmor (einer Gesteinsart). Marmor besteht aus Calciumcarbonat. 1980 wurden die Originalstatuen in das Innere des Museums der Akropolis gebracht und durch Kopien ersetzt. Die Originale waren vom sauren Regen zerfressen worden.

Frage 1 Normaler Regen ist leicht sauer, weil er etwas Kohlenstoffdioxid aus der Luft aufnimmt. Saurer Regen ist säurehaltiger als normaler Regen, weil er auch Gase wie Schwefeloxide oder Stickoxide aufnimmt. Woher kommen diese Schwefeloxide und Stickoxide in der Luft?

Abbildung: www.ipn.uni-kiel.de

Statue, dpa

Quelle: SZ

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Frage 2 Die Wirkung von saurem Regen auf Marmor kann simuliert werden, indem man Marmorsplitter über Nacht in Essig legt. Essig und saurer Regen haben in etwa denselben Säuregehalt. Wenn man ein Stück Marmor in Essig legt, bilden sich Gasblasen. Das Gewicht der trockenen Marmorsplitter kann vor und nach dem Versuch bestimmt werden.

Ein Marmorsplitter wiegt 2,0 Gramm, bevor er über Nacht in Essig gelegt wird. Am nächsten Tag wird der Splitter aus dem Essig genommen und getrocknet. Wie viel wiegt der trockene Marmorsplitter jetzt? A Weniger als 2,0 Gramm B Genau 2,0 Gramm C Zwischen 2,0 und 2,4 Gramm D Mehr als 2,4 Gramm

Frage 3 Die Schülerinnen und Schüler, die diesen Versuch durchführten, legten außerdem Marmorsplitter über Nacht in reines (destilliertes) Wasser. Erkläre, warum die Schülerinnen und Schüler diesen Versuch in ihr Experiment eingebaut haben.

Bild: dpa

Fabrikabgase, dpa

Quelle: SZ

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Antworten:

Frage 1: Beliebige Nennung von: Autoabgasen, Fabrikabgasen, Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Öl und Kohle, Gasen aus Vulkanen oder Ähnlichem. • Verbrennung von Kohle und Gas. • Oxide in der Luft stammen aus der Umweltverschmutzung durch Fabriken und durch die Industrie. • Vulkane. • Abgase von Kraftwerken [Es wird angenommen, dass "Kraftwerke" Kraftwerke einschließt, die fossile Brennstoffe verbrennen]. • Sie stammen aus der Verbrennung von Materialien, die Schwefel und Stickstoff enthalten.

Frage 2: Weniger als 2,0 Gramm

Frage 3: Zum Vergleich mit dem Versuch aus Essig und Marmor und um dadurch zu zeigen, dass Säure (Essig) für die Reaktion notwendig ist. • Um sicher zu sein, dass Regenwasser für diese Reaktion so wie saurer Regen säurehaltig sein muss. • Um zu sehen, ob es andere Gründe für die Löcher in den Marmorsplittern gibt. • Weil es zeigt, dass die Marmorsplitter nicht einfach mit irgendeiner Flüssigkeit reagieren, weil Wasser neutral ist.

Bild: dpa Aufgaben und Antworten entnommen aus: www.ipn.uni-kiel.de

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