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Mathematik &
Naturwissenschaften

Mathematik

Mathematik ist eine der ältesten Kulturtechniken, ist zugleich ein Werkzeug, eine Sprache und eine Kunstform. Sie ermöglicht es, Erscheinungen aus Natur und Gesellschaft zu verstehen und Alltagsprobleme zu lösen. Sie verbindet Menschen miteinander, weil sie in ihrer Symbolik universell ist. Sie fördert logisches Denken, räumliches Vorstellungsvermögen und Kreativität. Und sie zeichnet sich durch Klarheit und Eleganz aus. Mathematik beschäftigt uns alle im Alltag, viele von uns in unseren Träumen und manche vielleicht auch in ihren Albträumen, wenn sie im Traum wieder einmal durch Null dividieren.

Für unsere Schülerinnen und Schüler bedeutet Mathematik aber noch viel mehr: Ein Fach, das von Klasse 5 bis zum Abitur durchgehend belegt wird, das Jahr für Jahr mit Abstand das meist gewählte Abiturfach ist und das in einer Vielzahl von Studiengängen und Berufen als Schlüsselqualifikation von großer Bedeutung ist.

Als technische Hilfsmittel kommen im Unterricht neben Bleistift, Geodreieck und Zirkel ab Klasse 7 auch ein wissenschaftlicher Taschenrechner und ab der Oberstufe ein grafikfähiger Taschenrechner zum Einsatz. Weiterhin werden unsere Schülerinnen und Schüler mithilfe von Tablets, Laptops oder PCs im Umgang mit dynamischer Geometriesoftware und Tabellenkalkulationsprogrammen geschult.

Besonders stolz sind wir auf unsere Schülerinnen und Schülern, die Jahr für Jahr mit großem Erfolg und Engagement an mathematischen Wettbewerben wie dem Känguru-Wettbewerb oder der Mathematik-Olympiade teilnehmen. Viele Klassen nehmen geschlossen an diesen und weiteren Wettbewerben teil und entwickeln dadurch im Laufe der Zeit besondere Fähigkeiten, Selbstbewusstsein und Freude an der Mathematik.

Auf die Frage, was das Wichtigste sei, was sie im Mathematikunterricht gelernt haben, antworteten drei unserer Schülerinnen und Schüler: „‚Dass man zusammen mehr erreichen kann als alleine.’ ‚Dass ich Endergebnisse doppelt unterstreichen muss.’ ‚Dass mir so viele Dinge im Leben plötzlich so trivial und einfach vorkommen.’“

Biologie

Biologie

1) Ansprechpartner(innen):

Vorsitz: Diana Cegla ()

Stellvertretung: Merle Kout

2) Stundentafel:

Am Gymnasium wird das Fach Biologie in der Erprobungs- und Mittelstufe nach der aktuellen Stundentafel des Landes NRW unterrichtet.

G8 – Jahrgänge

Sekundarstufe I:

Jahrgangsstufe

Unterrichtsstunden (eine U-Stunde entspricht 45 Minuten)

5

2

6

2

7

2

8

Biologie Plus (Differenzierungsbereich)

3

9

2

Biologie Plus (Differenzierungsbereich) 3

Sekundarstufe II

Jahrgangsstufe

Unterrichtsstunden (eine U-Stunde entspricht 45 Minuten)

EF (Einführungsphase)

3 (Grundkurs)

Q1 (Qualifikationsphase I)

3 (Grundkurs) / 5 (Leistungskurs)

Q2 (Qualifikationsphase II)

3 (Grundkurs) / 5 (Leistungskurs)

G9 – Jahrgänge

Sekundarstufe I:

Jahrgangsstufe

Unterrichtsstunden (eine U-Stunde entspricht 45 Minuten)

5

2

6

2

8

2

9

2

Biologie Plus (Differenzierungsbereich) 3

10

Biologie Plus (Differenzierungsbereich) 3

Sekundarstufe II

Jahrgangsstufe

Unterrichtsstunden (eine U-Stunde entspricht 45 Minuten)

11

3 (Grundkurs)

12

3 (Grundkurs) / 5 (Leistungskurs)

13

3 (Grundkurs) / 5 (Leistungskurs)

 

3) Lehrwerke:

Lehrwerke Sekundarstufe I:

Lehrwerk Erprobungsstufe: Biosphäre 5/6 (Nordrhein-Westfalen G9) (Verlag: Cornelsen), ISBN: 978-3-06-015651-1

Lehrwerk Mittelstufe: Biosphäre 7-10 (Nordrhein-Westfalen G9) (Verlag: Cornelsen), ISBN: 978-3-06-015793-8

Lehrwerke Sekundarstufe II:

EF: Grüne Reihe: Zellbiologie und Stoffwechsel (Verlag: Schroedel und Westermann), ISBN: 978-3-507-10178-4

Qualifikationsphase 1 (Q1):

  • Grüne Reihe: Genetik (Verlag: Schroedel und Westermann), ISBN: 978-3-507-10170-8
  • Grüne Reihe: Ökologie (Verlag: Schroedel und Westermann), ISBN: 978-3-507-10174-6

Qualifikationsphase 1 (Q2):

  • Grüne Reihe: Evolution (Verlag: Schroedel und Westermann), ISBN: 978-3-507-10186-9
  • Grüne Reihe: Neurobiologie (Verlag: Schroedel und Westermann), ISBN: 978-3-507-10182-1

4) Differenzierungsbereich: Biologie Plus

In der Mittelfstufe bieten wir zudem das Differenzierungsfach Biologie Plus an.

Hier steht im Fokus:

  • Praktisches Arbeiten (Präparieren, Mikroskopieren, Sezieren)
  • Projektorientiertes Arbeiten (z.B. Plastikprojekt)

  • Wahl von Schwerpunktthemen je nach Interesse
  • Durchführung mehrerer Exkursionen

5) Fahrt zum Tag der Artenvielfalt

Einen Tag lang Forscher sein: Raus aus dem Unterricht rein in die Natur! Es findet jährlich eine gemeinsame Fahrt (freitags-sonntags) von interessierten Schülerinnen und Schülern der Klasse 7 in unser Schullandheim nach Waldbröl statt.

Mögliche Projekte vor Ort

  • Fledermaus-Beobachtungen (nachts)
  • Vogelberingungen
  • Bestimmung der Flora (Pflanzen) eines ausgewählten Areals (Wald/Wiese/ …)
  • Nachtfalterbestimmung (nachts)
  • Bodenuntersuchungen
  • Bestimmung der Fauna (Tiere) in einem ausgewählten Areal

 

6) Regelmäßige Exkursionen

Innerhalb des normalen Biologieunterrichts dürfen Exkursionen nicht fehlen. Exkursionen in dem Fach Biologie sind eine wertvolle Ergänzung zu dem regulären Unterricht des Humboldt Gymnasiums.

  • Neanderthal Museum: Vertiefung und Erweiterung des Themas Humanevolution (Klasse 8 und Q2)
  • Biolabor (Baylab Monheim) : Praktische Anwendung der Gentechnik in dem Themenfeld Genetik (Q1)

  • Besuch des Aquazoos
  • Zoobesuch
  • Exkursion in den Wald: Vertiefung und Erweiterung des Themas Ökosystem Wald (Klasse 8 und Q1)

 

7) LK-Fahrt in dem Fach Biologie

Bei unseren Fahrten genießen wir Natur pur z.B. auf der Hallig Hooge. Egal, ob bei einer Wattwanderung, einer Fangfahrt auf dem Meer (mit anschließendem Krabbenpuhlen) oder am Strand von Amrum steht das Naturerlebnis im Vordergrund.

Chemie

Die Chemie stimmt am Humboldt…
Auch wenn das Humboldt-Gymnasium einen musikalisch-sprachlichen Schwerpunkt hat, führen die Naturwissenschaften im Allgemeinen und die Chemie im Besonderen bei weitem kein Schattendasein. Vielmehr bieten wir eine weitüberdurchschnittliche naturwissenschaftliche Ausbildung im schulischen Rahmen:

Sekundarstufe I
Hier wird der Chemie-Unterricht im Rahmen von G9 in den Jahrgangsstufen 7, 9 und 10 erteilt – in den Klassen 7 und 10 mit jeweils 2 Wochenstunden á 45 Minuten (in der Regel als Doppelstunden), in Klasse 9 drei Wochenstunden (davon möglichst eine Doppelstunde). Unterrichtskürzungen hat es in den letzten 20 Jahren im Fach Chemie nie gegeben! Im Gegenteil: aus der 2009 gegründeten Chemie-AG ist in den Jahren 2017/18 eine MINT-AG erwachsen, in der besonders interessierte Kinder und Jugendliche am Nachmittag zusätzlich Experimente selbstständig durchführen und z.B. an Wettbewerben teilnehmen.

Sekundarstufe II
In der Einführungsphase werden stets drei bis vier Grundkurse, in der Qualifikationsphase 1 und 2 je zwei Grundkurse und ein Leistungskurs angeboten. Der Leistungskurs Chemie wird seit dem Schuljahr 2007/2008 durchgängig angeboten und ist stets ein Aushängeschild der Naturwissenschaften. Im Rahmen der Facharbeit in der Jahrgangsstufe Q1 werden regelmäßig Arbeiten – meist mit experimentellem Schwerpunkt – im Fach Chemie verfasst. Teilnahmen an verschiedenen Wettbewerben und Exkursionen in der Oberstufe haben schon viele Schülerinnen und Schüler zur Aufnahme eines naturwissenschaftlichen Studiums motiviert – gern kommen sie an der alten Schule vorbei und berichten den „Neuen“ davon…

Ausstattung
Dem Fach Chemie stehen drei Fachräume zur Verfügung, in welchen in Schülerübungen experimentell gearbeitet werden kann. Die Chemiesammlung ist mit den nötigen Geräten und Materialien für Demonstrations- und für Schülerexperimente ausgestattet. Darüber hinaus reichen die vom Schulträger bereitgestellten Mittel für das Erforderliche aus. Seit 2013 wird das Humboldt-Gymnasium im Rahmen der „Schulpartnerschaft Chemie“ vom Fonds der chemischen Industrie gefördert. Dies ermöglicht auch umfangreichere Anschaffungen.

Unterrichtliche Schwerpunkte
Im Chemie-Unterricht des Humboldt-Gymnasiums ist das Durchlaufen des naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnungsprozess mit Experimentierphasen selbstverständlich, um chemische Konzepte und Alltagsphänomene gleichermaßen zu ergründen. Daneben soll die Durchführung kleinerer Projektarbeiten den Lernenden einen authentischen Zugang zur wissenschaftlichen Arbeitsweise ermöglichen. Wo es sinnvoll ist wird die Vielfalt digitaler Medien genutzt, entweder zu Veranschaulichungszwecken (3D-Modelle, digitale Versuche) oder zur Kommunikation von Fachinhalten (in Form von Präsentationen).

Wettbewerbe
Unsere Schülerinnen und Schüler nehmen regelmäßig erfolgreich an den Wettbewerben „Chem-pions“, „Dechemax“, „Jugend forscht/Schüler experimentieren“, „Fuel-Cell-Box“ sowie der Chemie-Olympiade teil. Zuletzt waren vier Schülerinnen und Schüler waren beim Jugend forscht-Regionalwettbewerb 2020/21 erfolgreich, die eingereichten Themen waren „Obst als biologische Alternative zu chemischen Reinigungsmitteln“, „Die Erkundung der natürlichen Regionen NRW per Kamera-Drohne und Sensortechnik“ und „Balkonpflanzen zur Schadstoffreduzierung“.
Lesen Sie hier den Erfahrungsbericht unserer diesjährigen Teilnehmerin Ilsa Freysoldt (Jg. 9).

„Schulpartnerschaft Chemie“ mit dem Fonds der chemischen Industrie – Das Humboldt ist dabei!

Chemie-Unterricht ist Experimentalunterricht – das gilt überall, aber besonders am Humboldt-Gymnasium, in dem sich die Fachschaft Chemie im Wettbewerb um die Schülergunst nicht nur gegen das umfangreiche Sprachenangebot sowie den musikalischen Schwerpunkt behaupten muss, sondern auch gegen die beiden anderen Naturwissenschaften Biologie und Physik, die ebenfalls regen Zulauf haben. Umso erfreulicher, dass die Fachschaft es in diesem Jahr bereits zum fünften Mal geschafft hat, den Fonds der chemischen Industrie (FCI) davon zu überzeugen, dass Unterricht und Projekte der Fachschaft Chemie eine Förderung im Rahmen des Programms „Schulpartnerschaft Chemie“ verdienen. Der Fonds der Chemischen Industrie ist das Förderwerk des Verbandes der Chemischen Industrie und sieht seine Aufgabe darin, wissenschaftlichen Nachwuchs in den Naturwissenschaften und dort speziell im Chemiebereich zu fördern. Die Fördermaßnahmen werden aus Beiträgen der VCI-Mitgliedsfirmen finanziert, stammen also aus der Wirtschaft. Der Förderetat des Fonds liegt derzeit bei rund zehn Millionen Euro pro Jahr. Neben der Schulförderung unterstützt der Fonds auch Studenten durch Stipendien-Vergabe an Lehramtskandidaten, Doktoranden, Habilitanden und den Hochschullehrernachwuchs. Aber auch Lehrerfortbildungen werden organisiert und der alljährliche Chemielehrerkongress NRW in Düsseldorf wird ebenfalls durch Mittel des Fonds ermöglicht. Nicht zuletzt unterstützt der FCI die Fachschaft Chemie jedes Jahr mit der Stellung eines Buchpreises sowie einer einjährigen Mitgliedschaft im VCI bei der Ehrung der besten Schüler im Fach Chemie – dies ist am Humboldt-Gymnasium seit vielen Jahren fester Bestandteil der schulischen Abiturfeier.
Kritische Geister mögen hier eine unerwünschte Einflussnahme der Industrie in den Bildungsbereich sehen. Hierzu nur ein paar Gedanken: Die chemische Industrie ist mit über 440.000 Beschäftigten und einem Gesamtumsatz von fast 200 Mrd. Euro nach der Automobilindustrie und dem Maschinenbau der drittgrößte Industriezweig in Deutschland. Neben „Global Playern“ wie Bayer, BASF oder auch Henkel in Düsseldorf gibt es in Deutschland zahlreiche mittelständische Unternehmen – Deutschland ist einer der weltweit größten Exporteure chemisch-pharmazeutischer Produkte. Die chemische Industrie ist hierzu auf hochqualifizierte Arbeitskräfte angewiesen – der in den Medien immer wieder angesprochene Fachkräftemangel trifft sie besonders hart. Umso mehr muss es im Interesse des Wirtschaftsstandorts Deutschlands liegen, junge Menschen für die „MINT-Fächer“ (Mathematik – Informatik –Naturwissenschaften“) zu gewinnen, und zwar nicht nur für die Wirtschaft, sondern eben auch für die Schulen, in denen eben jene Lehrer in den MINT-Fächern ebenfalls heiß begehrt sind. Naturwissenschaftliche Bildung ist aber auch ein Wert an sich – und Alexander von Humboldt steht als einer der Mit-Namensgeber unserer Schule für eben diesen Ansatz. Inwiefern die Bildungspolitik z.B. mit Änderungen in der Prüfungsordnung der gymnasialen Oberstufe hier hilfreich ist, mag jeder selbst beurteilen, wenn man sich vor Augen führt, dass die früher sehr beliebte Kombination von Biologie- und Chemie-Leistungskurs mittlerweile nicht mehr möglich ist. Dass wir es am Humboldt trotzdem immer wieder schaffen, Schülerinnen und Schüler für die Naturwissenschaften zu begeistern, zeigen neben den hohen Anwahlen dieser Fächer auch die zahlreichen Besuche ehemaliger Schülerinnen und Schüler (namentlich genannt seien Mi-Young Chung, Laura Termeer, Joel Mensah, Marvin Mantel, Julian Kunze, Robin Ehrhardt, Aurelia Bertini, Benedikt Maßberg und viele andere mehr), die nunmehr selbst in naturwissenschaftlichen Studiengängen tätig sind oder diese bereits erfolgreich (z.Z. mit Doktortiteln) abgeschlossen haben und in unseren Kursen immer wieder über aktuelle Entwicklungen und Erfahrungen im eigenen Studium berichten.
Um weiterhin so erfolgreich arbeiten zu können kann die Fachschaft auch in den nächsten zwei Jahren nunmehr über 2.500,- Euro aus der „Schulpartnerschaft Chemie“ des FCI verfügen – hiervon können z.B. Geräte zum experimentellen Arbeiten, Chemikalien, Fachliteratur, Software und Molekülmodelle beschafft werden. Auch weitere Anschaffungen sind möglich, die nicht unmittelbar chemiespezifisch sind, z.B. Computerhardware oder Flex-Kameras. Hierbei muss sich die Schule jedoch mit eigenen Mitteln zu 50 % beteiligen (Kofinanzierung). So wurden in den letzten Jahren pH-Meter, Fotometer, Elektrochemie-Arbeitsplätze, Brennstoffzellen-Arbeitsplätze und Wasserstoff-Modellautos für die Durchführung von Schülerversuchen anschafft. Ein Teil des Geldes wurde auch in Material und Geräte für die verschiedenen Projekte unserer Schülerinnen und Schüler, die diese bei Wettbewerben wie „Jugend forscht“, DECHEMAX oder BioLOGISCH angemeldet haben, investiert. Hierbei ging es u.a. um die Herstellung von Biodiesel (prämiert mit einem Sonderpreis bei Jugend forscht), Polymere aus Milchsäure und die Auswirkungen von Koffein auf die Bewegungsintensität einfacher Modellorganismen. Wir freuen uns auf die Fortsetzung dieser erfolgreichen Arbeit.

Die Fachschaft Chemie

Physik

Im Physikunterricht am Humboldt-Gymnasium erforschen die Schülerinnen und Schüler die Naturgesetze. Dabei steht bei uns das Experiment zur Erkenntnisgewinnung so häufig wie möglich im Vordergrund. In der 6. Klasse können die Schülerinnen und Schüler ihren Forschergeist beispielsweise in Projekten zum Magnetismus und Elektrik mit kleinen Versuchen selbstgesteuert und spielerisch nähren und lernen fast nebenbei naturwissenschaftliche Arbeitsweisen und Erkenntnisgewinnung. In der Auswertung der Experimente unterscheiden sie zwischen realen Erfahrungen und konstruierten Modellen, erkennen Analogien und verwenden diese Modelle zur Erklärung physikalischer Phänomene.

Besonders in der Mittelstufe ergeben sich durch digitale Endgeräte neue Möglichkeiten für den Physikunterricht. Heute trägt fast jeder ein potentielles Messgerät in der Hosentasche. Mit Smartphones und Tablets können Schülerinnen und Schüler nun ehemals komplexe Messungen des Frontalunterrichts in der Mechanik und Akustik einfach selbst aktiv durchführen, Erklärvideos erstellen oder mit Applets Experimente selbständig durchführen, die in der Oberstufe an Schulen häufig nur einmal vorhanden sind.

Das Team der Physikfachschaft möchte die Schülerinnen und Schülern mit modernen Kontexten motivieren und mit einer Mischung aus modernen und etablierten Methoden für unser Fach begeistern.

Sekundarstufe I
Der Physikunterricht wird im Rahmen von G9 in den Jahrgangsstufen 6, 7, 8, und 10 mit jeweils 2 Wochenstunden á 45 Minuten (in der Regel als Doppelstunden) erteilt. Zentrale Elemente sind dabei die Planung, Durchführung, Beobachtung und Deutung von Experimenten. Es werden dabei Modellvorstellungen und physikalische Gesetzmäßigkeiten entwickelt und überprüft. Ausgangspunkt sind vornehmlich Alltagsphänomene bzw. Fragestellungen, z.B.:

Warum friert ein See von oben zu? (Wärmelehre),

Wie kommunizieren Menschen und Tiere miteinander? (Akustik)

Wie entsteht ein Regenbogen? (Optik)

Wo schlägt ein Blitz bevorzugt ein? (Elektrizitätslehre)

Was muss man beim Wippen beachten? (Mechanik)

Solarzellen und andere Kraftwerke (Energieversorgung)

 

Sekundarstufe II
In der Einführungsphase werden stets zwei bis drei Grundkurse, in der Qualifikationsphase 1 und 2 je zwei Grundkurse und ein Leistungskurs angeboten. Der Leistungskurs Physik kann durchgehend angeboten werden.

Wettbewerbe
Neben dem Unterricht können die SchülerInnen sich in der MINT-AG mit physikalischen Problemen auseinandersetzen. So haben Schüler*innen bereits mehrere Jahre in Folge erfolgreich am Wettbewerb „Lichtblitz Düsseldorf“ teilgenommen.