1 Fachbereich Biologie - gsg-wetter.de · Kurzvorträge und Referate o Vortragsform o Aufbau o...

III Fachbereiche des GSG

Fachbereich Biologie 1 von 147

1 Fachbereich Biologie

1.1 Vorstellung des Faches

Unsere Gesellschaft wird von Naturwissenschaften geprägt, welche heute einen wesentlichen Teil unserer kulturellen Identität bilden. Biologische Erkenntnisse haben für die Medizin sowie in den Bereichen Ernährung, Gentechnik, Biotechnologie und Umwelt eine hohe gesellschaft-liche Relevanz und Bedeutung. Zunehmend gewinnt die Biologie in der technischen Anwen-dung wirtschaftliche Bedeutung.

Das Unterrichtsfach Biologie fördert in der Auseinandersetzung mit diesen Themen sowie den Arbeitsmethoden und naturwissenschaftlichen Denkweisen die Kompetenzen, welche die Schülerinnen und Schüler sowohl für eine naturwissenschaftlich – technische Berufsorientie-rung, jedoch auch für die aktive Teilnahme an öffentlichen Diskussionen benötigen. Das Un-terrichtsfach Biologie vermittelt das dazu gehörige anschlussfähige Orientierungswissen und Urteilsvermögen.

Im Fachunterricht Biologie lernen die Schülerinnen und Schüler sowohl Wege der empirischen Erkenntnisgewinnung kennen, als auch, auf der Grundlage von erkannten Gesetzmäßigkeiten, Vorhersagen zu machen, Hypothesen zu bilden. Die Schülerinnen und Schüler lernen beim Planen und Durchführen von Experimenten genaues Beobachten, klares Beschreiben sowie sachgerechtes Darstellen und Interpretieren. Somit leisten handlungsorientierte Unterrichts-einheiten einen Beitrag zum Erwerb von naturwissenschaftlichen Fähigkeiten und Fertigkeiten. Des Weiteren fördern das Arbeiten mit Modellvorstellungen sowie der häufige Wechsel von Organisationsebenen das Abstraktionsvermögen und schulen multiperspektivisches und logi-sches Denken.

Im Rahmen der Jahrgangsstufen 5 und 6 stehen die Betrachtung des Menschen, der Wirbel-tiere und der Blütenpflanzen im Vordergrund. Den Schülerinnen und Schülern wird ein Einblick in biologische Zusammenhänge und Wechselbeziehungen gewährt. Sie lernen naturwissen-schaftlich Erkenntnisse zu gewinnen, zu experimentieren, exakt zu beobachten und ihre Er-kenntnisse sachgerecht darzustellen. Wichtiges Ziel dabei ist auch, Interesse und Freude an der Natur aufzubauen und zu bewahren.

In den Jahrgangsstufen 8 und 9 werden komplexere Themen aus den Bereichen Ökologie, Evolution, Zellbiologie, Genetik und Physiologie des menschlichen Körpers behandelt. Des Weiteren werden die fächerübergreifenden Themen wie Suchtprävention sowie Familien- und Sexualerziehung besprochen.

In der Einführungsphase erwerben die Schülerinnen und Schüler Kenntnisse aus der Stoff-wechselphysiologie sowie ein vertieftes Verständnis von Lebensvorgängen auf zellulärer und molekularer Ebene. Das Erlernen von Inhalten der Genetik, der Ökologie, der Evolutionsbio-logie und der Neurophysiologie in den Jahrgangsstufen Q1 und Q2 erfordert zunehmend ein Denken in System-Zusammenhängen. In der Auseinandersetzung mit Anwendungen in der Bio- und Gentechnologie lernen die Schülerinnen und Schüler Möglichkeiten, aber auch Gren-zen und Gefahren einer dynamischen Wissenschaft kennen.Naturkundliche Exkursionen, Be-sichtigungen und Expertenvorträge ergänzen den Biologieunterricht.



1.2 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit

Bedeutung der Lage des GSG für den Fachbereich Biologie Das GSG liegt am Rand des Ruhrgebiets. Exkursionen können in der näheren Umgebung (Ruhr, Elbsche, Wald), innerhalb des Ruhrgebiets (z.B. Dortmunder Zoo, Biologische Station) oder auch im Rheinland (Neanderthalmuseum) durchgeführt werden. Auch der Schulhof und die direkte Schulumgebung ermöglichen die Durchführung von praktischen Arbeiten. So bietet der Schulhof die Möglichkeit zur Erkundung der Pflasterritzengesellschaft, der Hecke (Rich-tung Sportplatz) oder des Waldes (angrenzend an den Oberstufenschulhof). Ein kleiner Bach-lauf in der Nähe des Parkplatzes ermöglicht gewässerbiologische Untersuchungen in unmit-telbarer Nähe. Räumlichkeiten und Ausstattung Das Schulgebäude verfügt über vier Biologiefachräume: Zwei Experimentierräume werden durch einen Fachklassenraum und einen Stufenraum ergänzt. Die Sammlung der Biologie ist auf drei Räume aufgeteilt. Sie umfasst u.a. zahlreiche Struktur- und Funktionsmodelle, Labor-materialien und -geräte, eine für zwei parallel arbeitende Klassen ausreichende Anzahl an Lichtmikroskopen, Präsenzexemplare verschiedener Schulbücher sowie weitere Fachliteratur, Gerätschaften und Experimentierkästen für ökologische Untersuchungen, den Blue-Genes-Koffer (Genetik Sek. II) und Chemikalien bzw. Verbrauchsmaterial. Medial sind die meisten Räume mit Beamer, Computer und OHP ausgestattet. Zwei mobile Dokumentenkameras ste-hen zur Verfügung. Ein Internetanschluss in allen Räumen ist in Planung. Aufgrund verschie-dener Mängel der Räumlichkeiten wird eine Modernisierung angestrebt. Direkt angrenzend an die Biologieräume befinden sich die Chemie- und Physikräume, so dass fächerübergreifendes Arbeiten auch räumlich möglich ist. Zusätzlich können die beiden Com-puterräume des GSG nach vorheriger Reservierung genutzt werden. Zum digitalen Austausch ist am GSG zurzeit die webbasierte Lern- und Arbeitsplattform „lo-net“ eingerichtet. Stundenverteilung, Stundentaktung, Lerngruppengröße Die Lehrerbesetzung und die übrigen Rahmenbedingungen der Schule ermöglichen einen laut Stundentafel der Schule vorgesehen Biologieunterricht. Die Verteilung der Wochenstunden-zahlen in der Sekundarstufe I und II ist wie folgt:

Jgst, Halb-jahr

5.1 5.2 6.1 6.2 7.1 7.2 8.1 8.2 9.1 9.2 EF Q1 (GK/LK)

Q2 (GK/LK)

Anzahl der

Stun-den

2 2 2 --- --- --- 2 2 2 2 3 3 / 5 3 / 5

Ab dem Schuljahr 2016/2017 wird am GSG ein Doppelstundenmodell erprobt, so dass auch die naturwissenschaftlichen Fächer doppelstündig unterrichtet werden. Dies ermöglicht häufi-ger das praktische Arbeiten, z.B. in Form von Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten. Auch kooperative, die Selbstständigkeit des Lerners fördernde Unterrichtsfor-men können durch das Doppelstundenmodell besser genutzt werden.



In der Unter- und Mittelstufe werden die Schülerinnen und Schüler im Klassenverband unter-richtet. Die Lerngruppengröße liegt in der Regel bei 25 bis 28 Schülerinnen und Schülern. In der Oberstufe befinden sich durchschnittlich ca. 90-100 Schülerinnen und Schüler in jeder Stufe. Das Fach Biologie ist in der Einführungsphase in der Regel mit 3 Grundkursen vertreten. In der Qualifikationsphase können auf Grund der Schülerwahlen in der Regel 2 Grundkurse und ein Leistungskurs gebildet werden. Qualitätsentwicklung und -sicherung Um die Qualität des Unterrichts nachhaltig zu entwickeln, vereinbart die Fachkonferenz vor Beginn jedes Schuljahres neue unterrichtsbezogene Entwicklungsziele. Aus diesem Grunde wird in der folgenden Fachkonferenz überprüft, ob die bisherigen Entwicklungsziele weiterhin gelten oder bereits erreicht wurden. Das schulinterne Curriculum stellt keine starre Größe dar, sondern ist als „lebendes Dokument“ zu betrachten. Dementsprechend werden die Inhalte ste-tig überprüft, um ggf. Modifikationen vornehmen zu können. Die Fachkonferenz trägt durch diesen Prozess zur Qualitätsentwicklung und damit zur Qualitätssicherung des Faches Biolo-gie bei. Der Prüfmodus erfolgt jährlich. Zu Schuljahresbeginn werden die Erfahrungen des vergangenen Schuljahres in der Fachschaft gesammelt, bewertet und eventuell notwendige Konsequenzen und Handlungsschwerpunkte formuliert. Die Fachkolleginnen und -kollegen evaluieren zudem regelmäßig ihren Unterricht im direkten Austausch mit den Lerngruppen. Eine Evaluation zu Beginn des zweiten Halbjahres ist dabei besonders sinnvoll, so dass die Unterrichtsentwicklung im laufenden Schuljahr weiterverfolgt werden kann. Besonders die Kolleginnen und Kollegen, die in der gleichen Jahrgangsstufe parallel unter-richten, tauschen sich regelmäßig über Inhalte, Methoden und Materialien aus, es bleibt aber auch Raum für eine individuelle Schwerpunktsetzung der Kolleginnen und Kollegen bzw. für die Mitgestaltung durch die jeweilige Lerngruppe. Die im Fach Biologie unterrichtenden Kolleginnen und Kollegen nehmen nach Möglichkeit re-gelmäßig an Fortbildungsveranstaltungen der umliegenden Universitäten, Zoos oder der Be-zirksregierungen bzw. der Kompetenzteams und des Landesinstitutes QUALIS teil. Die dort bereitgestellten oder entwickelten Materialien werden von den Kolleginnen und Kollegen in den Fachkonferenzsitzungen vorgestellt und der Biologiesammlung zum Einsatz im Unterricht bereitgestellt. Zusammenarbeit mit den anderen Fachschaften Seit Beginn des Schuljahres 2015/2016 finden regelmäßige Treffen der Naturwissenschafts-fachschaften statt. Diese ermöglichten bereits den fächerübergreifen Austausch, z.B. über ein-geführte und genutzte Fachmethoden, die Festlegung eines einheitlichen Versuchsprotokolls oder die gemeinsame Raum- und Ausstattungsplanung. In Absprache mit der Lehrerkonferenz sowie unter Berücksichtigung des Schulprogramms hat die Fachkonferenz Biologie die folgenden fachmethodischen und fachdidaktischen Grunds-ätze beschlossen.



1.3 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit

Überfachliche Grundsätze: y Geeignete Problemstellungen zeichnen die Ziele des Unterrichts vor und bestimmen die

Struktur der Lernprozesse. y Inhalt und Anforderungsniveau des Unterrichts entsprechen dem Leistungsvermögen der

Lerner. y Die Unterrichtsgestaltung ist auf die Ziele und Inhalte abgestimmt. y Medien und Arbeitsmittel sind lernernah gewählt. y Die Schülerinnen und Schüler erreichen einen Lernzuwachs. y Der Unterricht fördert und fordert eine aktive Teilnahme der Lerner. y Der Unterricht fördert die Zusammenarbeit zwischen den Lernenden und bietet ihnen Mög-

lichkeiten zu eigenen Lösungen. y Der Unterricht berücksichtigt möglichst die individuellen Lernwege der einzelnen Lerner. y Die Lerner erhalten Gelegenheit zu selbstständiger Arbeit und werden dabei unterstützt. y Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Einzel-, Partner- bzw. Gruppenarbeit

sowie Arbeit in kooperativen Lernformen. y Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Arbeit im Plenum. y Die Lernumgebung ist vorbereitet; der Ordnungsrahmen wird eingehalten. y Die Lehr- und Lernzeit wird intensiv für Unterrichtszwecke genutzt. y Es herrscht ein positives pädagogisches Klima im Unterricht. Fachliche Grundsätze: y Der Biologieunterricht orientiert sich an den im gültigen Kernlehrplan ausgewiesenen, ob-

ligatorischen Kompetenzen. y Der Biologieunterricht ist problemorientiert und an Unterrichtsvorhaben und Kontexten

ausgerichtet. y Der Biologieunterricht ist lerner- und handlungsorientiert, d.h. im Fokus steht das Erstellen

von Lernprodukten durch die Lerner. y Der Biologieunterricht ist kumulativ, d.h. er knüpft an die Vorerfahrungen und das Vorwis-

sen der Lernenden an und ermöglicht das Erlernen von neuen Kompetenzen. y Der Biologieunterricht fördert vernetzendes Denken und zeigt dazu eine über die verschie-

denen Organisationsebenen bestehende Vernetzung von biologischen Konzepten und Prinzipien mithilfe von Basiskonzepten auf.

y Der Biologieunterricht folgt dem Prinzip der Exemplarizität und gibt den Lernenden die Ge-legenheit, Strukturen und Gesetzmäßigkeiten möglichst anschaulich in den ausgewählten Problemen zu erkennen.

y Der Biologieunterricht bietet nach Produkt-Erarbeitungsphasen immer auch Phasen der Metakognition, in denen zentrale Aspekte von zu erlernenden Kompetenzen reflektiert wer-den.

y Der Biologieunterricht ist in seinen Anforderungen und im Hinblick auf die zu erreichenden Kompetenzen für die Lerner transparent.

y Im Biologieunterricht werden Diagnoseinstrumente zur Feststellung des jeweiligen Kom-petenzstandes der Schülerinnen und Schüler durch die Lehrkraft, aber auch durch den Lerner selbst eingesetzt.

y Der Biologieunterricht bietet immer wieder auch Phasen der Übung.



y Der Biologieunterricht bietet die Gelegenheit zum selbstständigen Wiederholen und Aufar-beiten von verpassten Unterrichtsstunden, z.B. auch durch die Nutzung der Lernplattform lo-net.



1.4 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung

Auf der Grundlage von § 48 SchulG, § 13 APO-GOSt sowie Kapitel 3 des Kernlehrplans Bio-logie hat die Fachkonferenz im Einklang mit dem entsprechenden schulbezogenen Konzept die nachfolgenden Grundsätze zur Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung beschlos-sen. Für Präsentationen, Arbeitsprotokolle, Dokumentationen und andere Lernprodukte der sonsti-gen Mitarbeit erfolgt eine Leistungsrückmeldung, bei der inhalts- und darstellungsbezogene Kriterien angesprochen werden. Hier werden sowohl zentrale Stärken als auch Optimierungs-perspektiven für jede Schülerin bzw. jeden Schüler hervorgehoben. Die Leistungsrückmeldungen bezogen auf die mündliche Mitarbeit erfolgen auf Nachfrage der Schülerinnen und Schüler außerhalb der Unterrichtszeit, spätestens aber in Form von münd-lichem Quartalsfeedback oder Eltern-/Schülersprechtagen. Auch hier erfolgt eine individuelle Beratung im Hinblick auf Stärken und Verbesserungsperspektiven.

1.4.1 Vereinbarungen für die Sekundarstufe I

In der Sekundarstufe I gehört Biologie zu der Gruppe der sogenannten „Nebenfächer“. Es werden keine Klassenarbeiten geschrieben, stattdessen werden die Beteiligung am Unterricht, das Arbeitsverhalten, kleinere schriftliche Überprüfungen oder Lernprodukte zur Bewertung der Leistung herangezogen. In diesem Bereich der „Sonstigen Mitarbeit“ können folgende Kri-terien berücksichtigt werden: Beteiligung am Unterricht o Mündliche Beiträge (Qualität und Quantität) o Angemessenes Anwenden der erlernten Fachsprache o Selbstständige Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten o Verantwortliches Verhalten bei Gruppenarbeiten o Vielfältiges Engagement o Erstellen von Produkten (z.B. Dokumentationen zu Aufgaben, Plakate, Modelle…) o Kritische Auseinandersetzung mit Beiträgen Arbeitshaltung im Unterricht o Bereitstellung der notwendigen Unterrichtsmaterialien (z.B. Heft, Buch, Stifte, Schere,

Klebstoff, …) o Erledigung von Hausaufgaben (Lehrbuchaufgaben, Arbeitsblätter, Protokolle, Informati-

onsrecherche) o Heftführung (Ordnung, Vollständigkeit, Ordentlichkeit) o Pünktlichkeit o Beachtung der Sicherheitsvorschriften o Sauberkeit und Ordnung im Arbeitsbereich o Sorgfältiger Umgang mit bereitgestellten Materialien (z.B. Schulbücher, Unterrichtsmateri-

alien, Experimentiermaterialien, Mikroskopen)



Kurzvorträge und Referate o Vortragsform o Aufbau o Sachliche Richtigkeit o Eigene Aktivität o Veranschaulichung Schriftliche Überprüfungen – mögliche Formen: o Schriftliche Lernzielüberprüfung: u.a. Sammlung von Fachbegriffen, Angabe von Definitio-

nen, Beschriftung von Abbildungen, Bearbeitung von Anwendungsbeispielen, Beurteilung von gegebenen Situationen oder Sachverhalten

o Gestaltung einer abschließenden Mindmap oder Conceptmap o Gestaltung eines Lernplakats o Modellbau inkl. Modellkritik Die nachfolgende Tabelle stellt die Anforderungen der verschiedenen Bewertungsstufen krite-rienbezogen dar.



Mündliche Mitarbeit im Unterricht Gruppenarbeit (Projekte)

Heftführung/ Arbeitsmaterialien Referate Schriftliche Übung Bezug zur allgemeinen

Notendefinition Notenstufen

(Punkte)

- folgt dem Unterricht nicht

- verweigert jegliche Mitarbeit

- Äußerungen auf Anfrage sind immer falsch

- beteiligt sich überhaupt nicht an den Arbeiten

- kann keinerlei Fragen über den Verlauf und die Ergebnisse der Arbeit beantworten

- kein Heft abgegeben

- unstrukturierter und unver-ständlicher Vortrag

- keine Veranschaulichung über den Vortrag hinaus

- zahlreiche grobe Fehler

- Die Kenntnisse sind so lückenhaft, dass sie den Anforderun-gen nicht entspre-

chen.

Die Leistung entspricht den Anforderungen

nicht. Selbst Grundkennt-nisse sind so lückenhaft,

dass die Mängel in abseh-barer Zeit nicht behebbar

sind.

Note: 6 (Punkte: 0)

- beteiligt sich so gut wie nie und ist oft über lange Zeit hinweg unaufmerk-sam

- beschäftigt sich oft mit anderen Din-gen kann auf Anfrage grundlegende Inhalte nicht oder nur falsch wiederge-ben

- beteiligt sich nur wenig an den Arbeiten

- bringt keine Kenntnisse ein

- kann den Verlauf und die Ergebnisse der Ar-beit nur unzureichend erklären

- Fehlen wesentlicher Hef-tinhalte

- Außerachtlassung der Kri-terien zur Heftgestaltung (Gestaltung, Struktur, Sauberkeit, Ordnung, Rei-henfolge, Inhaltsverzeich-nis)

- vollständig abgelesener Vor-trag

- nicht adressatenorientiert, un-brauchbare Medien

- Fakten ohne Zusammenhang und mit mehreren groben Feh-lern

- Einige Kenntnisse sind vorhanden, die

Leistung entspricht je-doch nicht den Anfor-

derungen.

Die Leistung entspricht den Anforderungen nicht, notwendige

Grundkenntnisse sind jedoch vorhanden und

die Mängel in absehbarer Zeit behebbar.

Note: 5 (Punkte: 1-3)

- beteiligt sich selten am Unterricht

- Beiträge sind überwiegend Antworten auf einfache oder reproduktive Fragen

- kann (auf Anfrage) i.d.R. Grundle-gende Inhalte/Zusammenhänge der letzten Stunde(n) wiedergeben

- beteiligt sich an den Ar-beiten

- bringt Kenntnisse ein

- kann den Verlauf und die Ergebnisse der Ar-beit in Grundzügen rich-tig darstellen

- lückenhafter Heftinhalt

- weitgehende Außeracht-lassung der Kriterien zur Heftgestaltung (s. o.)

- vollständig abgelesener Vor-trag, aber noch adressatenori-entiert

- geringe Anschaulichkeit, ge-ringer Medieneinsatz

- Fakten ohne Zusammenhang und mit mehreren leichten Fehlern

- Die Leistung weist zwar Mängel auf, ent-

spricht im Ganzen aber noch den Anfor-

derungen.

Die Leistung weist zwar Mängel auf, entspricht im Ganzen aber noch den

Anforderungen.


- beteiligt sich regelmäßig gehaltvoll

- bringt zu grundlegenden Fragestellun-gen Lösungsansätze ein

- ordnet den Stoff in die Unterrichts-reihe ein

- beteiligt sich an der Pla-nung und Durchführung

- bringt Kenntnisse ein, die die Arbeit voranbrin-gen

- stellt den Verlauf und die Ergebnisse der Ar-beit in den wesentlichen Punkten richtig und nachvollziehbar dar

- Heftinhalte sind weitge-hend vollständig

- Deutliches Bemühen, Kri-terien zur Heftgestaltung (s. o.) einzuhalten

- teilweise abgelesener Vortrag, adressatenorientiert

- deutliches Bemühen um an-schauliche Gestaltung

- Fakten ohne Fehler dargestellt Zusammenhänge werden nicht immer deutlich

- Die Leistung ent-spricht im Allgemei-nen den Anforderun-

gen.

Die Leistung entspricht im Allgemeinen den Anforde-

rungen.




- gestaltet das Unterrichtsgespräch durch eigene Ideen auch bei an-spruchsvollen Problemstellungen mit

- versteht schwierige Sachverhalte und kann sie richtig erklären

- stellt Zusammenhänge zu früher Ge-lerntem her

- wirkt aktiv an der Pla-nung und Durchführung mit

- gestaltet die Arbeit auf-grund seiner Kenntnisse mit

- stellt den Verlauf und die Ergebnisse der Ar-beit vollständig, richtig und verständlich dar

- Heftinhalte sind vollstän-dig (s. u.)

- Kriterien zur Heftgestal-tung (s. u.) sind überwie-gend eingehalten

- freier Vortrag, adressatenori-entiert

- anschauliche Gestaltung

- Fakten und Zusammenhänge sind ohne Fehler dargestellt

- Die Leistung ent-spricht in vollem Um-fang den Anforderun-

gen.

Die Leistung entspricht in vollem Umfang den An-

forderungen.

Note: 2 (Punkte: 10-

12)

- wirkt maßgeblich an der Lösung schwieriger Sachverhalte mit

- bringt immer wieder eigenständige gedankliche Leistungen zu komplexen Sachverhalten ein

- überträgt früher Gelerntes auf neue Sachverhalte und gelangt so zu neuen Fragestellungen und vertiefen-den Einsichten

- wirkt maßgeblich an der Planung und Durchfüh-rung mit

- bringt besondere Kennt-nisse und zielführende Ideen ein

- stellt den Verlauf und die Ergebnisse der Ar-beit umfassend, struktu-riert und überzeugend dar

- Heftinhalte sind vollstän-dig (z.B. Arbeitsblätter, Hausaufgaben, Unter-richtsmitschriften, Tafelbil-der, beschriftete Skizzen)

- Alle Kriterien zur Heftge-staltung (Gestaltung, Struktur, Sauberkeit, Ord-nung, Reihenfolge, In-haltsverzeichnis) sind ein-gehalten

- freier und flüssiger Vortrag

- überzeugende und ausgewo-gene Veranschaulichung durch Bilder, Schemata usw.

- Fakten und Zusammenhänge sind richtig und überzeugend dargestellt (Quellenarbeit, Fachwissen, Hintergrundwis-sen sind eingebracht)

- Die Leistung ent-spricht den Anforde-

rungen in ganz beson-derem Maße.

Die Leistung entspricht den Anforderungen in

ganz besonderem Maße.

Note: 1 (Punkte: 13-

15)



1.4.2 Vereinbarungen für die Sekundarstufe II

In der Sekundarstufe kann Biologie als mündliches oder als schriftliches Fach belegt werden. Wird Biologie als mündliches Fach gewählt, setzt sich die Halbjahresnote aus den beiden Quartalsnoten zur „sonstigen Mitarbeit“ zusammen. Wird Biologie als schriftliches Fach belegt, setzt sich die Halbjahresnote aus den schriftlichen Noten und den Noten der „sonstigen Mitar-beit“ zusammen.

VI Fachbereiche des GSG


Vereinbarungen zur Bewertung der sonstigen Mitarbeit in der Sek. II:

Mündliche Mitarbeit im Unterricht Gruppenarbeit (Projekte) Referate Schriftliche Hausauf-

gaben Bezug zur allgemeinen

Notendefinition Notenstufen

(Punkte)

- folgt dem Unterricht nicht

- verweigert jegliche Mitarbeit

- Äußerungen auf Anfrage sind immer falsch

- beteiligt sich überhaupt nicht an den Arbeiten

- kann keinerlei Fragen über den Verlauf und die Ergebnisse der Ar-beit beantworten

- unstrukturierter und unver-ständlicher Vortrag

- keine Veranschaulichung über den Vortrag hinaus

- zahlreiche grobe Fehler

- kein Ergebnis abgege-ben

Die Leistung entspricht den Anforderungen nicht.

Selbst Grundkenntnisse sind so lückenhaft, dass die Män-gel in absehbarer Zeit nicht

behebbar sind.

Note: 6 (Punkte: 0)

- beteiligt sich so gut wie nie und ist oft über lange Zeit hinweg unaufmerksam

- beschäftigt sich oft mit anderen Dingen kann auf Anfrage grundlegende Inhalte nicht oder nur falsch wiedergeben

- beteiligt sich nur wenig an den Ar-beiten

- bringt keine Kenntnisse ein

- kann den Verlauf und die Ergeb-nisse der Arbeit nur unzureichend erklären

- vollständig abgelesener Vor-trag

- nicht adressatenorientiert, unbrauchbare Medien

- Fakten ohne Zusammen-hang und mit mehreren gro-ben Fehlern

- Fehlen wesentlicher In-halte

- Außerachtlassung der Kriterien (Gestaltung, Struktur, Sauberkeit, Ordnung)

Die Leistung entspricht den Anforderungen nicht, not-wendige Grundkenntnisse

sind jedoch vorhanden und die Mängel in absehba-

rer Zeit behebbar.


- beteiligt sich selten am Unterricht

- Beiträge sind überwiegend Antworten auf einfache oder reproduktive Fragen

- kann (auf Anfrage) i.d.R. grundlegende In-halte/Zusammenhänge der letzten Stunde(n) wiedergeben

- beteiligt sich an den Arbeiten

- bringt Kenntnisse ein

- kann den Verlauf und die Ergeb-nisse der Arbeit in Grundzügen richtig darstellen

- vollständig abgelesener Vor-trag, aber noch adressaten-orientiert

- geringe Anschaulichkeit, ge-ringer Medieneinsatz

- Fakten ohne Zusammen-hang und mit mehreren leichten Fehlern

- lückenhafte Erarbeitung

Die Leistung weist zwar Mängel auf, entspricht im

Ganzen aber noch den An-forderungen.


- beteiligt sich regelmäßig gehaltvoll

- bringt zu grundlegenden Fragestellungen Lösungsansätze ein

- ordnet den Stoff in die Unterrichtsreihe ein

- beteiligt sich an der Planung und Durchführung

- bringt Kenntnisse ein, die die Ar-beit voranbringen

- stellt den Verlauf und die Ergeb-nisse der Arbeit in den wesentli-chen Punkten richtig und nachvoll-ziehbar dar

- teilweise abgelesener Vor-trag, adressatenorientiert

- deutliches Bemühen um an-schauliche Gestaltung

- Fakten ohne Fehler darge-stellt Zusammenhänge wer-den nicht immer deutlich

- Erarbeitung ist weitge-hend vollständig

Die Leistung entspricht im Allgemeinen den Anforde-

rungen.




- gestaltet das Unterrichtsgespräch durch eigene Ideen auch bei anspruchsvollen Problemstellungen mit

- versteht schwierige Sachverhalte und kann sie richtig erklären

- stellt Zusammenhänge zu früher Gelern-tem her

- wirkt aktiv an der Planung und Durchführung mit

- gestaltet die Arbeit aufgrund sei-ner Kenntnisse mit

- stellt den Verlauf und die Ergeb-nisse der Arbeit vollständig, richtig und verständlich dar

- freier Vortrag, adressaten-orientiert

- anschauliche Gestaltung

- Fakten und Zusammen-hänge sind ohne Fehler dar-gestellt

- Ergebnisse entspre-chen den Erwartungen

Die Leistung entspricht in vollem Umfang den Anfor-

derungen.


- wirkt maßgeblich an der Lösung schwieri-ger Sachverhalte mit

- bringt immer wieder eigenständige ge-dankliche Leistungen zu komplexen Sach-verhalten ein

- überträgt früher Gelerntes auf neue Sach-verhalte und gelangt so zu neuen Frage-stellungen und vertiefenden Einsichten

- wirkt maßgeblich an der Planung und Durchführung mit

- bringt besondere Kenntnisse und zielführende Ideen ein

- stellt den Verlauf und die Ergeb-nisse der Arbeit umfassend, struk-turiert und überzeugend dar

- freier und flüssiger Vortrag

- überzeugende und ausge-wogene Veranschaulichung durch Bilder, Schemata usw.

- Fakten und Zusammen-hänge sind richtig und über-zeugend dargestellt (Quel-lenarbeit, Fachwissen, Hin-tergrundwissen sind einge-bracht)

- Ergebnisse entspre-chen in besonderem Maße den Erwartungen

- Form, Umfang und Qualität übertreffen die Erwartungen

Die Leistung entspricht den Anforderungen in ganz be-

sonderem Maße.




Vereinbarungen zur Erstellung und Bewertung von Klausuren in der Sek. II:

Anzahl und Dauer der Klausuren nach Jahrgangsstufe:

Jahrgang EF.1 EF.2 Q1.1 Q1.2 Q2.1 Q2.2

GK

Wochenstunden im Halbjahr 3 3 3 3 3 3

Anzahl der Klausuren im Halbjahr

1 1 2 2 2 1

Dauer der Klausuren in Schul-stunden/Zeitstunden (h)

2 2 2 2 3 3h

LK

Wochenstunden im Halbjahr

---- ---- 5 5 5 5

Anzahl der Klausuren im Halbjahr

---- ---- 2 2 2 1

Dauer der Klausuren in Schul-stunden/Zeitstunden (h) ---- ---- 3 3 4 4,25h

Klausuraufgaben

In der Regel werden je zwei unabhängig voneinander lösbare Aufgaben mit drei bis vier Teil-aufgaben gestellt, die möglichst je die drei Anforderungsbereiche abdecken. Die Gewichtung der beiden Aufgaben beträgt ca. 50%/50% bis max. 60%/40%, wobei zur Erhöhung der Trans-parenz in jeder Klausur die maximale Punktzahl für jede Teilaufgabe angegeben werden soll. Die Teilaufgaben werden operationalisiert formuliert (aktuelle Operatoren siehe: https://www.standardsicherung.schulministerium.nrw.de/cms/zentralabitur-gost/faecher/get-file.php?file=3849). Zu jeder Klausur wird ein Erwartungshorizont erstellt, der den Schülerin-nen und Schülern durch Rückgabe oder während der Besprechung der Klausur zugänglich gemacht wird.

Gesamtpunktzahl und Bewertung

In jeder Klausur werden in Hinblick auf die Abiturvorbereitung 6 Punkte für die Darstellungs-leistung vergeben. Dabei wird den Schülerinnen und Schülern bei Punktabzug der Grund nachvollziehbar gemacht. Insgesamt werden je nach Jahrgangsstufe, d.h. nach inhaltlicher Herausforderung, und nach Zeit folgende Gesamtpunktzahlen vergeben:

- EF (2-stündig): 60 Punkte - Q1 (2-stündig): 90 Punkte - Q2 (3-stündig): 120 Punkte



Die Noten richten sich möglichst nach dem im Abitur verwendeten prozentual eingeteilten Schema:

max. 60 P. Punkte Prozent Note Notenpunkte

57 0,95 1+ 15

54 0,9 1 14

51 0,85 1- 13

48 0,8 2+ 12

45 0,75 2 11

42 0,7 2- 10

39 0,65 3+ 9

36 0,6 3 8

33 0,55 3- 7

30 0,5 4+ 6

27 0,45 4 5

23 0,39 4- 4

20 0,33 5+ 3

16 0,27 5 2

12 0,2 5- 1

0 6 0


114 0,95 1+ 15

108 0,9 1 14

102 0,85 1- 13

96 0,8 2+ 12

90 0,75 2 11

84 0,7 2- 10

78 0,65 3+ 9

72 0,6 3 8

66 0,55 3- 7

60 0,5 4+ 6

54 0,45 4 5

47 0,39 4- 4

40 0,33 5+ 3

32 0,27 5 2

24 0,2 5- 1

0 6 0


86 0,95 1+ 15

81 0,9 1 14

77 0,85 1- 13

72 0,8 2+ 12

68 0,75 2 11

63 0,7 2- 10

59 0,65 3+ 9

54 0,6 3 8

50 0,55 3- 7

45 0,5 4+ 6

41 0,45 4 5

35 0,39 4- 4

30 0,33 5+ 3

24 0,27 5 2

18 0,2 5- 1

0 6 0



Korrektur

Die Korrektur der Arbeiten mittels Korrekturzeichen, Randbemerkungen, Erwartungshorizont und bzw. oder Kommentar soll den Schülerinnen und Schülern eine individuelle Lernentwick-lung ermöglichen. Entsprechend der Vorgaben werden folgende Korrekturzeichen verwendet: Zeichen Beschreibung

für alle in deutscher Sprache abgefassten Texte in Klausurarbeiten: R Rechtschreibung Z Zeichensetzung

G* Grammatik (wenn nicht weiter spezifiziert, auch Syntax) W** Wortschatz

* zur Spezifizierung von Grammatik- und Syntaxfehlern: T Tempus M Modus N Numerus Sb Satzbau St Wortstellung Bz Bezug

* zur Spezifizierung von Wortschatzfehlern: A Ausdruck / unpassende Stilebene

FS Fachsprache (fehlend/falsch) Zeichen für die inhaltliche Korrektur: 3 richtig (Ausführung / Lösung / etc.) f falsch (Ausführung / Lösung / etc.)

(3) folgerichtig (richtige Lösung auf Grundlage einer fehlerhaften Annahme / Zwischen-lösung)

ungenau (Ausführung / Lösung / etc.) [ - ] Streichung (überflüssiges Wort / Passage) ª / √ Auslassung

Wdh. Wiederholung, wenn vermeidbar Fachspezifische Zeichen für das Fach Biologie:

Sa falsche Sachaussage, Material unzureichend ausgeschöpft, falsch zitiert

D falscher Zusammenhang, falsche Schlussfolgerungen, lückenhafter Begründungs-zusammenhang, Widerspruch

Fa falscher Fachausdruck Bg falsche, fehlende oder unvollständige Begründung Th Fehlender Bezug zum Thema / zur Aufgabenstellung



1.5 Lehr- und Lernmittel

Die Schülerinnen und Schüler erhalten als Leihgabe ein Biologiebuch. In der Sekundarstufe I wird derzeit das Buch „Biologie heute entdecken“ (Schroedel 2008) verwendet, in der Sekun-darstufe II das Buch „Biologie Heute“ (Schroedel 2015) als EF-Band (EF) bzw. als Gesamt-band (Q1, Q2). Die Schülerinnen und Schüler des Leistungskurses verwenden die Themen-bände der „Grünen Reihe“ (Schroedel 2008/2013). Als Präsenzexemplare stehen im Klassen-satz die Bücher „Markl Biologie“ für Kl. 5-6 und Kl. 7-9 sowie „Bioskop 5/6“ etc. zur Verfügung. Die Sammlung umfasst des Weiteren verschiedenste Fachliteratur sowie Bestimmungsbücher zur Recherche und zum Einsatz im Freiland. Das Angebot an digitalen Materialien (digitale Materialien zum Buch, CDs mit Animationen, DVDs, etc.) wird zunehmend ausgebaut.

1.6 Beitrag des Faches zum Hausaufgabenkonzept

Die Fachschaft Biologie richtet sich nach den allgemeinen Grundsätzen zur Gestaltung von Hausaufgaben, die im Hausaufgaben-Konzept des GSG formuliert worden sind.

1.6.1 Festlegungen für die Sek. I

Darüber hinaus ergeben sich Möglichkeiten zu praxisorientierten Experimenten mit Alltags- bzw. Haushaltsmitteln. Diese Experimente können zu Hause durchgeführt werden und sollen in geeignetem Maße dokumentiert werden (z. B. Versuchsprotokoll, evtl. auch bildhafte oder filmische Dokumentation).

1.6.2 Festlegungen für die Sek. II

Die Möglichkeit für experimentelle Hausaufgaben gilt im Grundsatz auch für die Sekundarstufe II, mit den entsprechenden Anforderungsniveaus.

1.7 Beiträge zur individuellen Förderung

1.7.1 Förderung selbstgesteuerten Lernens

Individuelle Förderung ist wesentlich durch vier Handlungsfelder gekennzeichnet: - Das Bemühen, die jeweilige Lernausgangslage, den Lernstand und Lernbedarf der

Schülerinnen und Schüler zu ermitteln und dazu die geeigneten Instrumente und Ver-fahren anzuwenden;

- Die konzeptionell geleitete Unterstützung, Förderung und Begleitung der jeweiligen Lernprozesse;

- Eigene Förderangebote auch aus der Perspektive des nachfolgenden Systems zu be-trachten, um die Anschlussfähigkeit des Wissens sicherzustellen und Übergänge ge-zielt vorzubereiten;

- Die Dokumentation und Auswertung der Fördermaßnahmen, die schulinterne Überprü-fung ihrer Wirksamkeit und die Weiterentwicklung der Förderkonzepte.

Gleichzeitig setzt individuelle Förderung unterschiedliche inhaltliche Schwerpunkte. (Quelle: www.chancen-nrw.de)



1.7.2 Kollektive Fördermaßnahmen

Wenn die Ergebnisse von Kursarbeiten sowie der sonstigen Mitarbeit zeigen, dass in einer Lerngruppe allgemeine Schwächen in einem Themen- bzw. Kompetenzbereich auftreten, müssen diese behoben werden, z.B. durch

- Rückgriff auf gesonderte Aufgaben und Arbeitsmaterialien (Materialpool) - Verteilung von gesonderten Aufgaben (z.B. Stundenprotokolle, Ergebnisprotokolle,

Referate) Die Fachkonferenz sieht außerdem die Möglichkeit, den individuellen Förderbedarf z.B. mit Hilfe eines Diagnosebogens (z.B. Selbsteinschätzung) festzustellen.



Mögliches Rahmenkonzept individueller Förderung für die Biologie

Handlungsfelder/ Zielgruppen

Grundlagen schaffen –

Beobachtungs- kompetenz stärken

Mit Vielfalt umgehen/Stärken stärken Unterschiedlichkeit als Chance nutzen

Formen innerer Formen äußerer Lernbegleitung Differenzierung Differenzierung und Beratung

Übergänge Begleiten

– Lernbiografien

bruchlos gestalten

Wirksamkeit prüfen –

Förderung über Struk-turen

sichern

Schüler/ Schülerinnen

- Lernkompetenzen entwickeln und individuell fördern

- Punktuelle Leistungsfeststellung

- Erstellung eines Aufgaben-pools, auf den individuell zuge-griffen werden kann

- Sek. II: ind. Vergabe von Kurz-referaten je nach Interessen-lage und Leistungsstand

- Facharbeiten

- Selbstlernzentrum - Fachbereichsbibliothek - Teilnahme an Veranstaltungen

der Schüleruni - Teilnahme an Wettbewerben

(z.B. Biologieolympiade) - Lernen durch Lehren

- Auf eigene Lösungen neugie-rig bzw. auf alternative Lö-sungsansätze aufmerksam machen sowie dementspre-chende gezielte Zusatzange-bote unterbreiten (materiell, experimentell)

- Differenzierte Rückmeldung zu Kursarbeiten

- Einzelfallberatung

individuelle Beratung bei anste-henden Kurswahlen (LK/GK/Differenzierungskurse)

Lernzuwachs spiegeln

Lerngruppe

- Naturphänomene zur Beobach-tung anbieten

- Anleitung zur Dokumentation von Sachverhalten

- Vorwissen ermitteln

- arbeitsteilige Gruppenarbeit - Kooperative Arbeitsformen - Bildung von Expertenteams - Stationenlernen - Lerntheken - Projektarbeit

- variable Gruppenzusammenset-zung insbesondere durch Pro-jektarbeit

- Einbeziehung externer Experten

Reflektion der ind. Lernstrate-gien und Arbeitstechniken

- Vorstellung des Faches am Tag der offenen Tür (z.B. Experimentieren, Mikrosko-pieren)

- Besuch des Schülerlabors der Universität zu ausge-wählten Themen

- Austausch zwischen Betei-ligten (Schulen, Eltern, Schüler, Betriebe, usw.)

Austausch und Beratung über Kursarbeiten und Leistungen im Abitur



1.8 Unterrichtsvorhaben

Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben im schulinternen Curriculum besitzt den Anspruch, sämtliche im Kernlehrplan angeführten Kompetenzen auszuweisen. Dies entspricht der Ver-pflichtung jeder Lehrkraft, den Lernenden Gelegenheiten zu geben, alle Kompetenzerwartun-gen des Kernlehrplans auszubilden und zu entwickeln. Für die Sek. I werden zudem auch Möglichkeiten der individuellen Förderung, der Kompetenzüberprüfung und der fächerüber-greifenden Arbeit dargestellt.

1.8.1 Unterrichtsvorhaben der SI in tabellarischer Form

Hinweise: Der ausgewiesene Zeitbedarf versteht sich als grobe Orientierungsgröße, die nach Bedarf über- oder unterschritten werden kann. Um Spielraum für Vertiefungen, besondere Schülerin-teressen, aktuelle Themen bzw. die Erfordernisse anderer besonderer Ereignisse (z.B. Prak-tika, Kursfahrten o.ä.) zu erhalten, wurden im Rahmen dieses schulinternen Lehrplans nur ca. 80 Prozent der Bruttounterrichtszeit, d.h. ca. 64 Std. pro Schuljahr, verplant.

Die Absprachen zur Kompetenzüberprüfung haben nur empfehlenden, nicht verpflichtenden Charakter.

Folgende Abkürzungen werden verwendet:

- zu konzeptbezogenen Kompetenzen: SF = Struktur und Funktion S = System E = Entwicklung

- zu prozessbezogenen Kompetenzen: E = Erkenntnisgewinnung K = Kommunikation B = Bewertung

Zuordnung der Nummerierungen zu konkreten Kompetenzen:

Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:

Schülerinnen und Schüler ... E1 y beobachten und beschreiben biologische Phänomene und Vorgänge und unter-

scheiden dabei Beobachtung und Erklärung E2 y erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe biologischer Kenntnisse

und Untersuchungen zu beantworten sind E3 y analysieren Ähnlichkeiten und Unterschiede durch kriteriengeleitetes Verglei-

chen, u. a. bzgl. Anatomie und Morphologie von Organismen E4 y führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen

durch und protokollieren diese E5 y mikroskopieren und stellen Präparate in einer Zeichnung dar E6 y ermitteln mit Hilfe geeigneter Bestimmungsliteratur im Ökosystem häufig vor-

kommende Arten E7 y recherchieren in unterschiedlichen Quellen (Print- und elektronische Medien)

und werten die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus.



E8 y wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen aus, prüfen sie auf Relevanz und Plausibilität und verarbeiten diese adressaten- und situati-onsgerecht

E9 y stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung, führen sie unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltas-pekten durch und werten sie unter Rückbezug auf die Hypothesen aus

E10 y interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, erklären diese und ziehen geeignete Schlussfolgerungen

E11 y stellen Zusammenhänge zwischen biologischen Sachverhalten und Alltagser-scheinungen her und grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab

E12 y nutzen Modelle und Modellvorstellungen zur Analyse von Wechselwirkungen, Bearbeitung, Erklärung und Beurteilung biologischer Fragestellungen und Zu-sammenhänge

E13 y beschreiben, veranschaulichen oder erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mit Hilfe von geeigneten Modellen und Dar-stellungen u. a. die Speicherung und Weitergabe genetischer Information, Struktur-Funktionsbeziehungen und dynamische Prozesse im Ökosystem.

Kompetenzbereich Kommunikation

Schülerinnen und Schüler ...

K1 y tauschen sich über biologische Erkenntnisse und deren gesellschafts- oder all-tagsrelevanten Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachspra-che und fachtypischer Darstellungen aus

K2 y kommunizieren ihre Standpunkte fachlich korrekt und vertreten sie begründet adressatengerecht

K3 y planen, strukturieren, kommunizieren und reflektieren ihre Arbeit, auch als Team

K4 y beschreiben und erklären mit Zeichnungen, Modellen oder anderen Hilfsmitteln originale Objekte oder Abbildungen verschiedener Komplexitätsstufen

K5 y dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht und adressatenbezogen, auch unter Nutzung elektronischer Medien, in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen o-der Diagrammen

K6 y veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen und bildlichen Gestaltungsmitteln

K7 y beschreiben und erklären in strukturierter sprachlicher Darstellung den Bedeu-tungsgehalt von fachsprachlichen bzw. alltagssprachlichen Texten und von an-deren Medien.



Kompetenzbereich Bewertung

Schülerinnen und Schüler ... B1 y beurteilen und bewerten an ausgewählten Beispielen Daten und Informationen

kritisch auch hinsichtlich ihrer Grenzen und Tragweiten, u. a. die Haltung von Heim- und Nutztieren

B2 y unterscheiden auf der Grundlage normativer und ethischer Maßstäbe zwischen beschreibenden Aussagen und Bewertungen

B3 y stellen aktuelle Anwendungsbereiche und Berufsfelder dar, in denen biologi-sche Kenntnisse bedeutsam sind

B4 y nutzen biologisches Wissen zum Bewerten von Chancen und Risiken bei aus-gewählten Beispielen moderner Technologien und zum Bewerten und Anwen-den von Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten im Alltag

B5 y beurteilen Maßnahmen und Verhaltensweisen zur Erhaltung der eigenen Ge-sundheit und zur sozialen Verantwortung

B6 y benennen und beurteilen Auswirkungen der Anwendung biologischer Erkennt-nisse und Methoden in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen an ausgewählten Beispielen

B7 y binden biologische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungs-strategien und wenden diese nach Möglichkeit an

B8 y beurteilen die Anwendbarkeit eines Modells B9 y beschreiben und beurteilen an ausgewählten Beispielen die Auswirkungen

menschlicher Eingriffe in die Umwelt B10 y bewerten an ausgewählten Beispielen die Beeinflussung globaler Kreisläufe

und Stoffströme unter dem Aspekt der nachhaltigen Entwicklung B11 y erörtern an ausgewählten Beispielen Handlungsoptionen im Sinne der Nachhal-

tigkeit



Jahrgangsstufe 5 Inhaltsfeld: Vielfalt von Lebewesen

Fachlicher Kontext: Tiere in verschiedenen Lebensräumen Subkontext: Was lebt in meiner Nachbarschaft?

Zeitbedarf: 19 Std.

Inhaltliche Schwerpunkte Inhaltliche Konkretisierung Methodische Konkretisie-rung

Konzeptbezogene Kompe-tenzen: SuS…

Prozessbezogene Kompe-tenzen

Biologie Biologie als Wissenschaft des lebendigen Teils der Na-tur Kennzeichen des Lebendigen

vgl. Spielzeugmaus – echte Maus

E3

Angepasstheit von Tieren an verschiedene Lebensräume (Aspekte Ernährung und Fortbewegung)

Vertreter der verschiedenen Wirbeltierklassen kennenler-nen und anhand von exemp-larischen Vertretern beson-dere Merkmale der jeweiligen WT-Klasse erarbeiten; As-pekte: - Fortbewegung - Ernährung - Fortpflanzung - Atmung Reihenfolge entsprechend des evolutiven Auftretens:

x stellen die Angepasstheit einzelner Tierarten an ih-ren spezifischen Lebens-raum dar.

für alle folgenden Unteras-pekte: K1, K2, K3,

x Fische

Durchführung von Experi-menten (z.B. Sinkversuch zur Fischkörperform) Einführung des Ver-suchsprotokolls entspre-chend der Vereinbarungen der NaWi-Gruppe Auswertung von Diagrammen

E1, E2, E4 E10



Gruppenpuzzle zu Anpassun-gen einer Wirbeltierklasse (z.B. Fische oder Vögel) an den Lebensraum

x Amphibien

E1, E2,

x Reptilien Modellbau und -nutzung zum Schlängelgang

E1, E2, E12, K4, B8

x Vögel Gruppenpuzzle zu Anpassun-gen einer Wirbeltierklasse (z.B. Fische oder Vögel) an den Lebensraum Durchführung von Experi-menten (z.B. Modellversuch zum Vogelflug)

E1, E2, E4 + E9 + B7, K4, B4

x Säugetiere ggf. Stationenlernen (z.B. zu Säugetieren) ggf. Kurzreferate zu verschie-denen Tieren und deren Le-bensweisen

E1, E2, ggf. E8 [→ Referate]

Zusammenfassender Ver-gleich gemeinsamer und un-terschiedlicher Merkmale der Wirbeltierklassen

Erstellen einer Tabelle x Vergleichen die Wirbel-tierklassen unter evoluti-ven Gesichtspunkten

E3, K6

Unterscheidung zwischen Wirbeltieren und Wirbellosen

An einem Beispiel für ein wir-belloses Tier (z.B. Schnecke, Biene, Regenwurm,…): Un-terschiede zwischen Wirbel-tieren und Wirbellosen erar-beiten

x beschreiben exempla-risch den Unterschied zwischen einem Wirbel-tier und Wirbellosen, z.B. Schnecken im Vergleich zu Säugetieren.

Individuelle Fördermaßnah-men

Absprachen zur Kompe-tenzüberprüfung

Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern

Mitbestimmung und Interes-sensbildung bei Wahl der verschiedenen Wirbeltiere

Heftkontrolle, Arbeitsverhal-ten im Gruppenpuzzle




Fachlicher Kontext: Tiere in verschiedenen Lebensräumen Subkontext: Angepasstheit an verschiedene Lebensräume

Zeitbedarf: 3 Std.


Konzeptbezogene Kompe-tenzen


Angepasstheit von Tieren an verschiedene Lebensräume

Vergleich von Säugetieren in verschiedenen Lebensräu-men: - Fledermaus (Luft) - Wal (Wasser) - Landwirbeltier

z.B. vgl. von Skelett, Gebiss, Nahrung, Fortbewegung im Gruppenpuzzle, Stationenler-nen oder Referat

x stellen die Angepasstheit einzelner Tierarten an ih-ren spezifischen Lebens-raum dar.

E3




ggf. als Referate für SuS im ‚Drehtürmodell‘




Fachlicher Kontext: Pflanzen und Tiere in verschiedenen Lebensräumen Subkontext: Pflanzen und Tiere die nützen

Zeitbedarf: 7 Std.




Nutztiere Unterscheidung von Wildtier, Haustier, Nutztier

x beschreiben die Verän-derungen von Wild- zu Nutzformen an einem Beispiel.

x beschreiben Vorgänge

der Kommunikation zwi-schen Lebewesen an ei-nem Beispiel (z.B. inner-halb eines Rudels).

zu Haustieren (wenn nicht schon bei ‚Säugetieren‘) z.B.: Hunde (Hetzjäger, Hunde-züchtung, Kommunikation), Katzen (Raubtier, Schleichjä-ger)

Stationenlernen zum Thema Hund bzw. zur Katze Erstellen einer ‚guten‘ Mind-map, Erarbeitung von Quali-tätskriterien

E11, K1, K7, B1, B2, B5

zu Nutztieren: z.B. Rinder (Nutztier, Unpaarhufer, spezi-alisierter Pflanzenfresser) Hühnerhaltung

Bewertung des Nutzens und der Tierhaltung

E11, K1, K2, K7, B1, B2, B5 ggf. E7

Nutzpflanzen Nutzpflanzen: z.B. Kartoffeln - nahrhafte Knollen

ggf. Bewertung von Metho-den der Landwirtschaft

ggf. B9, B11




Ggf. Einzelberatung Heftkontrolle Landwirtschaft (EK), ethi-sches Bewerten (Rel)



Jahrgangsstufe 5 Inhaltsfeld: Angepasstheit von Pflanzen und Tieren an die Jahreszeiten

Fachlicher Kontext: Tiere und Pflanzen im Jahresverlauf Subkontext: Pflanzen und Tiere – Leben mit den Jahreszeiten

Zeitbedarf: 6 Std.




Angepasstheit von Tieren an den Jahresrhythmus –Über-winterung und Wärmehaus-halt

Winterschlaf, Winterruhe, Winterstarre

Erstellen und Auswerten von Diagrammen (z.B. Igelge-wichtszunahme)

x beschreiben exempla-risch Tiere im Wechsel der Jahreszeiten und er-klären die Angepasstheit.

E1, E10, K6

Angepasstheit von Pflanzen an den Jahresrhythmus

Veränderung von Pflanzen unter jahreszeitlichen Aspekten

Erstellen und Auswerten von Diagrammen

x beschreiben exempla-risch Pflanzen im Wechsel der Jahreszeiten und erklä-ren die Angepasstheit.

E1, E10




Ggf. Einzelberatung Heftkontrolle



Jahrgangsstufe 5 Inhaltsfeld: Angepasstheit von Pflanzen an die Jahreszeiten

Fachlicher Kontext: Pflanzen im Jahresverlauf Subkontext: Kunterbunte Pflanzenwelt

Zeitbedarf: 19 Std.




Bauplan der Blütenpflanzen Unterscheidung der Grundor-gane und deren Funktion: - Wurzel - Sprossachse - Blüte - Blatt

Untersuchung der verschie-denen Bestandteile einer Pflanze mit Hilfe der Lupe und dem Binokular Durchführung mindestens ei-nes Schülerexperiments zu einem der Pflanzenorgane, Protokollanfertigung, Auswer-tung

x unterscheiden ihre Grundorgane und nen-nen deren wesentliche Funktionen.

E4, K5

Blattaufbau, Zellen, Fotosynthese

Blattaufbau im Querschnitt Funktion der verschiedenen Gewebe Unterscheidung Gewebe - Zelle

Mikroskopieren von Fertig-präparaten, Zeichnung, Be-schriftung ggf. mithilfe von In-formationen aus GIDA-Film

E5, E11, K4

Aufbau einer Pflanzenzelle Vergleich Pflanzenzelle – tie-rische Zelle

Mikroskopieren von selbst hergestellten Präparaten, z.B. Zwiebelpräparate, Mund-schleimhautzellen Erstellung eines Pflanzenzell-modells, z.B. aus Papiervor-lage

x bezeichnen die Zelle als funktionellen Grundbau-stein von Organismen.

x beschreiben die im Licht-mikroskop beobachtba-ren Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwi-schen tierischen und pflanzlichen Zellen und beschreiben die Aufga-

E2, E3, E5, E9, E12, K4, K5, B7, B8



ben der sichtbaren Be-standteile: Zellkern, Zell-plasma, Zellmembran, Zellwand, Vakuole, Chlo-roplasten.

Fotosynthese Versuchsdurchführung zur Fotosynthese (z.B. Belich-tungsversuche) inkl. Ver-suchsprotokollerstellung ggf. Auswertung der Priest-ley-Versuche Erstellung eines Wandpla-kats zur Fotosynthese

x beschreiben die Fotosyn-these als Prozess zum Aufbau von Glucose aus Kohlenstoffdioxid und Wasser mit Hilfe von Lichtenergie unter Frei-setzung von Sauerstoff.

x beschreiben die Bedeu-tung der Fotosynthese für das Leben von Pflan-zen und Tieren.

E1, E2, E4, E9, K6

Fortpflanzung, Entwicklung und Verbreitung bei Samen-pflanzen

Bestäubung, Befruchtung, Samenbildung, Fruchtbildung ungeschlechtliche Vermeh-rung Keimung von Samen, Wachstum von Pflanzen

Auswertung von Informatio-nen aus Sachtexten und Gra-fiken Zeichnung von verschiede-nen Blüten Durchführung von einfachen Versuchen zur Keimung und zum Pflanzenwachstum ggf. Erstellung eines Dau-menkinos zur Fruchtbildung

x beschreiben Formen ge-schlechtlicher und unge-schlechtlicher Fortpflan-zung bei Pflanzen.

x nennen verschiedene Blütenpflanzen.

K7 E1, E2, E9, E4, K3, K5, K6, B7 E3, E6

Produzenten, Konsumenten Verflechtungen zwischen Produzenten und Konsumen-ten in einem Lebensraum (z.B. Brennnessel – Schmet-terling)

Wechselwirkungen in einem Pfeildiagramm darstellen

x beschreiben in einem Le-bensraum exemplarisch die Beziehung zwischen Tier- und Pflanzenarten auf der Ebene der Produ-zenten und Konsumen-ten (z. B. Brennnessel – Schmetterling).

E10, K6



Biotop- und Artenschutz Bedeutung des Biotopschut-zes für Artenvielfalt an einem Bsp. erarbeiten,

konkrete Handlungsmöglich-keiten vor Ort recherchieren und/oder durchführen

ggf. E7, K1, K2, B1, B2, B9, B10, B11




gestufte Hilfen bei Versuchs-planungen und -durchführun-gen

Mikroskopierführerschein Bewertung von Zeichnungen oder Projekten als Lernpro-dukt

Landwirtschaft (Ek)



Jahrgangsstufe 5 Inhaltsfeld: Bau und Leistung des menschlichen Körpers

Fachlicher Kontext: Gesundheitsbewusstes Leben Subkontext: Lecker und gesund

Zeitbedarf: 10 Stunden




Ernährung und Verdauung Inhaltsstoffe der Nahrung (Bau- und Betriebsstoffe; Fette, Proteine, Kohlenhyd-rate, Mineralstoffe,, Ballast-stoffe, Vitamine, Wasser)

Durchführung von Experimen-ten zum Nachweis der Nähr-stoffe in Lebensmitteln

x beschreiben die Bedeutung von Nährstoffen, Mineralsalzen, Vitaminen, Wasser und Ballaststoffen für eine ausgewogene Ernährung und unterscheiden Bau- und Betriebsstoffe. (SF)

x beschreiben den Weg der Nahrung und Verdauung und nennen die daran beteiligten Organe. (SF)

E1, E4, K3, K5

Verdauungssystem, Weg der Nahrung

Lage der Verdauungsorgane im Torso-Modell

Durchführung von Experimen-ten zu Verdauungsvorgängen

Stationenlernen, Auswertung ggf. über Buddy-Book

Durchführung von Experimen-ten zur Wirkung des Mund-speichels auf Stärke, Ergeb-nispräsentationen

E1, E4, K3, K5, B8




Ggf. Einzelberatung

Heftkontrolle laut Methode zur Heftführung

Heftkontrolle nach Stationen-lernen

Sport



Jahrgangsstufe 6 Inhaltsfeld: Bau und Leistungen des menschlichen Körpers

Fachlicher Kontext: Gesundheitsbewusstes Leben Subkontext: Bewegung – Teamarbeit für den ganzen Körper



Konzeptbezogene Kompe-tenzen; SuS...


Bewegungssystem

Knochen und Skelett Arbeit mit Präparaten und Modellen

Referate zu Krankheiten und Verletzungen des Skeletts (Bruch, Verrenkung, Verstau-chung)

x beschreiben den Aufbau und die Funktion des menschlichen Skeletts und vergleichen es mit dem eines anderen Wir-beltiers. (SF)

E1, E2, E3, E4, E9, E10, E11, E 12, K1, K3,, B8

Wirbelsäule Wirbelsäulenmodelle (C-, S-, doppelte S-Form) erstellen bzw. auswerten

Gelenke Gelenkmodell erstellen

Muskulatur Untersuchungen und Übun-gen zur Zusammenarbeit von Muskeln

E1, E2, E4, E11, K3

Körperhaltung

Rückenschule: Richtig tragen – richtig sitzen

Auswertung von Bildern, z.B. der eigenen Position am Schreibtisch

E1, E2, E4, B5

Herz und Kreislaufsystem Atmung Versuchsdurchführung zu Atemfrequenz, Analyse von Atemgasen (CO2- Nachweis)

Berechnung von Mittelwerten, Erstellung von Diagrammen

x beschreiben und erklären den menschlichen Blut-kreislauf und die Atmung sowie deren Bedeutung für den Nährstoff-, Gas-

E1, E2, E4, E7, E10, E12, K3, K4, K5, B5, B8



Modell der Bauchatmung aus-werten, bzw. selbst erstellen

und Wärmetransport im Körper. (SF)

x beschreiben Organe und Organsysteme als Be-standteile des Organ-simus und erläutern ihr Zusammenwirken, z.B. bei Atmung, Verdauung, Muskeln. (S)

Blutkreislauf Entwicklung einer Schema-zeichnung zum Zusammen-wirken von Atmung, Blutkreis-lauf und Verdauung

E2, E3, E4, E7, K4, B5, B8

Herz Einfache Versuche zur Herz-frequenz

E1, E2, E4, E7, E10, K3, K5, B5

Stoffwechsel: Zusammen-spiel von Ernährung, Bewe-gung, Atmung, Kreislaufsys-tem

E1, E2, E10, K4, B5




Ggf. Einzelberatung

Integrierte Wiederholung Ver-dauung

Heftkontrolle Sport



Jahrgangsstufe 6 Inhaltsfeld: Bau und Leistung des menschlichen Körpers

Fachlicher Kontext: Gesundheitsbewusstes Leben Subkontext: Aktiv werden für ein gesundheitsbewusstes Leben


Hinweis: Die Schwerpunkte zur gesunden Ernährung und zur Bedeutung von Sport und Bewegung könne auch in die oben dargestellten Inhaltsfel-der integriert werden.




Gesunde Ernährung Ernährungspyramide

Ernährungsregeln

Essstörungen, z.B. Mager-sucht

Protokollierung und Bewer-tung des eigenen Essverhal-tens aufgrund von erarbeite-ten Regeln

x beschreiben die Bedeu-tung einer vielfältigen und ausgewogenen Ernäh-rung und körperlicher Be-wegung. (SF)

E8, K1, K2, K6, B5, B7

Suchtprophylaxe Rauchen, Alkoholkonsum Rollenspiele E7, E10, K1, K7, B5

Sonne und Haut Ästhetik: Erwartungen der Gesellschaft

Schädigung der Haut durch UV-Strahlen, Verhalten in der Sonne

Werbungsanalyse in den Me-dien, TV-Serien, Jugendzeit-schriften

Experimente mit UV-Kugeln

x beschreiben die Wirkung der UV-Strahlen auf die menschliche Haut, nen-nen Auswirkungen und entsprechende Schutz-maßnahmen. (S)

E2, E4, E8, K1, K2, B5, B8

Bedeutung von Sport und Be-wegung

Bedeutung von Sport für ei-nen gesunden Körper

• Datenerfassung Bewe-gungsverhalten, Schulhofum-frage

E7, E8, E10, K3, K5, K6, B5




Ggf. Einzelberatung Heftkontrolle laut Methode zur Heftführung

Sport, Religion



Jahrgangsstufe 6 Inhaltsfeld: Überblick und Vergleich von Sinnesorganen des Menschen

Fachlicher Kontext: Die Umwelt erleben: Die Sinnesorgane Subkontext: Sicher im Straßenverkehr – Sinnesorgane helfen





Reizaufnahme und Informati-onsverarbeitung beim Men-schen

Reiz-Reaktions-Zusammen-hang

Durchführung und Auswer-tung eines Versuchs, z.B. Li-neal-Fang-Versuch zur Erstel-lung eines Schemas

x beschreiben die Zusam-menarbeit von Sinnesor-ganen und Nervensystem bei Informationsauf-nahme,-weiterleitung und -verarbeitung. (SF)

E1, E2, E11, K1

Überblick Sinnesorgane Auge, Ohr, Haut, Nase, Mund

Unterscheidung Sinnesorgan, Reiz und Wahrnehmung

x nennen alle Sinnesor-gane und beschreiben deren Bedeutung für die eigene Wahrnehmung. (SF)

E1, K1

Aufbau und Funktion von Ohr und Auge des Menschen

Bau des Auges

Bilderzeugung

Räumliches Sehen

Toter Winkel

Sehfehler

Hypothesenbildung und Pla-nung von Experimenten zur Wirkung von Reflektorstreifen

Experimente zur Reaktions-zeit, Blindekuh-Experimente

Nutzung von Struktur- und Funktionsmodellen (Auge)

ggf. Stationenlernen

x beschreiben Aufbau und Funktion von Auge und Ohr und begründen Maß-nahmen zum Schutz die-ser Sinnesorgane. (SF)

E1, E2, E3, E4, K1, K4, K5, B5, B7,B8

Bau des Ohres

Funktion Gehör

Hypothesenbildung und Pla-nung von Experimenten zur Wirkung von räumlichem Hö-ren

E1, E2, E3, E4, K1, K4, K5, B5, B7,B8



Nutzung des Funktionsmo-dells Ohr

Experiment zum Richtungs-hören

Tiere als Sinnesspezialisten Sinnesleistungen bei Tieren Vergleich menschliches Auge – Katzenauge

x stellen die Angepasstheit einzelner Tierarten an ih-ren spezifischen Lebens-raum dar, bzw. Rück-schau (E)

x beschreiben Vorgänge der Kommunikation zwi-schen Lebewesen an ei-nem Beispiel (SF)

E1, E2, E3, E8, B9




Referat schriftliche Ausarbeitung Gespräch

schriftliche Überprüfung Heftkontrolle Schülervortrag

Physik



Jahrgangsstufe 6 Inhaltsfeld: Sexualerziehung

Fachlicher Kontext: Pickel, Freundschaft, Lust und Frust – was in der Pubertät geschieht Subkontext: Liebe – Partnerschaft – Familie


Hinweis: Es gelten die Richtlinien zur Sexualerziehung Inhaltliche Schwerpunkte Inhaltliche Konkretisierung Methodische Konkretisie-

rung Konzeptbezogene Kompe-tenzen: SuS…


Sexualerziehung Veränderungen in der Puber-tät

Mindmap Pubertät x unterscheiden zwischen primären und sekundären Geschlechtsmerkmalen. (SF)

E1, E2, E11, K1

Bau und Funktion der Ge-schlechtsorgane

Erarbeitung mit Texten, Bil-dern, Modellen

x beschreiben und verglei-chen Geschlechtsorgane von Mann und Frau und erläutern deren wesentli-che Funktion. (SF)

E3, E11, K1

Geschlechtsverkehr und Empfängnis

Hygiene, Monatshygiene

Nutzung von aktuellem Infor-mationsmaterial von Institutio-nen, z.B. BzgA, Krankenkas-sen, etc.

Nutzung des Verhütungskof-fers (M-Hygiene-Material)

x vergleichen Ei- und Sper-mienzelle und beschrei-ben den Vorgang der Be-fruchtung. (SF)

x nennen die Verschmel-zung von Ei- und Spermi-enzelle als Merkmal für geschlechtliche Fortpflan-zung bei Menschen und Tieren. (E)

E7, E10, K1, B5

Liebe – Partnerschaft – Fami-lie

Erste Liebe

Verhütung

Familienplanung

Arbeit mit Kondomen und Mo-dellen

Nutzung des Verhütungsmit-telkoffers, Beurteilung der Si-

x nennen Möglichkeiten der Empfängnisverhütung. (SF)

E1, E7, E10, K1, B5, B8



cherheit und der Situationsan-gemessenheit verschiedener Verhütungsmittel

evtl. nach Geschlechtern ge-trennter Unterricht mit exter-nen Referenten

Ein neuer Mensch entsteht – Entwicklung und Geburt

Schwangerschaft, Geburt und Entwicklung

Vom Säugling zum Kleinkind

Modellversuch Fruchtblase

Auswertung von Filmsequen-zen oder Animationen

x erklären die Bedeutung von Zellteilung für das Wachstum. (E)

x nennen die Vererbung als Erklärung für Ähnlichkei-ten und Unterschiede von Eltern und Nachkommen auf phänotypischer Ebene. (E)

x beschreiben die Individu-alentwicklung des Men-schen. (E)

E1, E2, E3, E4, E11, K1, B2, B8, B9




Einzelgespräche Gespräche mit externen Re-ferenten

Heftführung schriftliche Überprüfung Quiz

Religion



Jahrgangsstufe 8 Inhaltsfeld: Energiefluss und Stoffkreisläufe

Fachlicher Kontext: Regeln der Natur Subkontext: Erkunden eines Ökosystems

Zeitbedarf: 32 Std.




Erkundung und Beschreibung eines ausgewählten Biotops (Produzenten, Konsumenten, Destruenten) am Beispiel Wald oder Hecke

Etagen des Waldes/ Aufbau der Hecke

Untersuchung der Hecke/ des Waldes mit Bestim-mungsbüchern, Handmikro-skopen, Binokularen

x beschreiben die für ein Ökosystem charakteristi-schen Arten und erklären die Bedeutung für das Gesamtgefüge (S)

E5, E6

Charakterisierung verschie-dener Arten und systemati-sche Einordnung

Bestimmen und zeichnen von mikroskopierten Organismen

Arbeiten mit der Lupe

E5, E6

Vergleich Blütenpflanzen/ Sporenpflanzen (am Beispiel von Farnen/ Moosen)

Bestimmung und Untersu-chung verschiedener Pflan-zen

Erstellen eines Herbariums

Erstellen eines Langzeitpro-jektes

x unterscheiden zwischen Sporen- und Samen-pflanzen, Bedeckt- und Nacktsamern und ken-nen einige typische Ver-treter dieser Gruppe (SF)

E6, K3, K5

Veränderung des Ökosys-tems im Wechsel der Jahres-zeiten unter ausgewählten Aspekten (z.B. Baumbe-schreibungen im Jahresver-lauf, Verlauf klimatischer Fak-toren)

x beschreiben ein ausge-wähltes Ökosystem im Wechsel der Jahreszei-ten (E)

x beschreiben langfristige Veränderungen von Öko-systemen (E)

E1

Abiotische und biotische Fak-toren

Aufnahme, Dokumentation und Auswertung von Mess-werten

x erklären die Bedeutung ausgewählter Umwelt-be-dingungen für ein Öko-system z.B. Licht, Tem-peratur, Feuchtigkeit (S)

E1, K3, K5



Energieumwandlung und Energiefluss, Offene Sys-teme

Fotosynthese und Zell-at-mung (als Wortgleichung)

Experimente zur Fotosyn-these

x erklären das Prinzip der Fotosynthese als Pro-zess der Energieum-wandlung von Lichtener-gie in chemisch gebun-dene Energie (SF)

x beschreiben und erklären das Prinzip der Zellat-mung als Prozess der Energie-umwandlung von chemisch gebundener Energie in andere Ener-gieformen (SF)

E1, E4

Energiefluss, Stoffumwand-lung

Erstellen eines Schemas

Nahrungsbeziehungen Bedeutung von Produzenten, Konsumenten und Destruen-ten

Erstellen eines Nahrungsnet-zes in der Hecke/im Wald

x beschreiben verschie-dene Nahrungsketten und -netze (S)

x erklären die Wechselwir-kung zwischen Produ-zenten, Konsumenten und Destruenten und er-läutern ihre Bedeutung im Ökosystem (SF)

E10

Fressen und gefressen wer-den: Nahrungskette, Nah-rungsnetz, Räuber-Beute-Be-ziehung

Graphische Darstellung der Räuber-Beute-Beziehung, ggf. populationsökologisches Würfelspiel

x beschreiben und erklären das dynamische Gleich-gewicht in der Räuber-Beute-Beziehung (SF)

E10

Exkurs: Zusammenleben von Tierverbänden am Beispiel von staatenbildenden Insek-ten (z.B. Honigbiene oder Ameise)

x beschreiben das Zusam-menleben in Tierverbän-den, z.B. eines staaten-bildenden Insekts (S)

E1

Konkurrenz und ökologische Nische

Konkurrenzvermeidung (z.B. Habicht/Sperber)

E1






Wdh. der Mikroskopier-tech-niken Wdh.: Umgang mit Bestim-mungsliteratur

Überprüfung der Mikrosko-pierfähigkeit Einsammeln von Zeich-nun-gen der mikroskopierten Or-ganismen Bewertung des Langzeitpro-jektes

Licht, Temperatur (Ph) pH-Wert, Säuren und Basen (Ch) Klimafaktoren, Geländepro-file, Boden (Ek) Energie, chemisch gebun-dene Energie (Ch, Ph) organische Verbindungen (Ch)



Inhaltsfeld: Energiefluss und Stoffkreisläufe Fachlicher Kontext: Regeln der Natur Subkontext: Wie wirkt sich unser Verhalten auf die Umwelt aus?

Zeitbedarf: 10 Std.




Veränderung von Ökosyste-men durch Eingriffe des Men-schen

Kohlenstoffkreislauf x beschreiben den Kohlen-stoffkreislauf (S)

B10

Biotop- und Artenschutz Biodiversität

Gefährdete Lebensräume – bedrohte Arten

Nachhaltigkeit: mehr als Um-weltschutz

Konflikt zwischen Freizeitan-sprüchen, Ökonomie und Ar-ten- und Biotopschutz

Nutzung von Fachliteratur, Zeitschriftenartikel, Filmen

x beschreiben langfristige Veränderungen von Öko-systemen, z.B. Regen-wald, Weltmeere (S)

x beschreiben Eingriffe des Menschen in Ökosys-teme und unterscheiden zwischen ökologischen und ökonomischen As-pekten (S)

E7, E8, E10, E11, K1, K2, B9

Treibhauseffekt und Nachhal-tigkeit

Treibhauseffekt und Klima-wandel

Folgen des Klimawandels für die Natur

Internetrecherche und Doku-mentationen zum Treibhaus-effekt

x beschreiben den Treib-hauseffekt, seine be-kannten Ursachen und die Bedeutung für die Bi-osphäre (S)

x beschreiben den Schutz der Umwelt und die Erfül-lung der Grundbedürf-nisse aller Lebewesen sowie künftiger Generati-onen als Merkmale nach-haltiger Entwicklung (S)

x bewerten Eingriffe des Menschen im Hinblick

E7, E8, E10, E11, K1, K2, B9



auf seine Verantwortung für die Mitmenschen und die Umwelt (E)




Expertenvortrag durch Schü-ler zum aktuellen Stand der Diskussion

Bewertung der Präsentation bedrohter Arten

Treibhauseffekt (Ch) Naturbedingte und anthropo-gen bedingte Gefährdung von Lebensräumen (Ek) Nachhaltigkeit (Pk, Pi)



Inhaltsfeld: Evolutionäre Entwicklung Fachlicher Kontext: Vielfalt und Veränderung – eine Reise durch die Erdgeschichte Subkontexte: Lebewesen und Lebensräume – dauernd in Veränderung

Zeitbedarf: 22 Std.




Wege der Erkenntnisgewin-nung am Beispiel evolutions-biologischer Forschung: Erd-zeitalter, Datierung

Entstehung von Fossilien, Methoden der Altersbestim-mung

evtl. Erstellen von Fossilien-modellen und Modellkritik

Partnerpuzzle zu Datierungs-methoden

x nennen Fossilien als Be-lege für Evolution (E)

E1

Archaeopteryx als Brücken-tier, Einordnung in ein Erd-zeitalter

Beschreiben von relevanten Merkmalen des A. anhand von Fossilien

x beschreiben und erklären die stammesgeschichtli-che Verwandtschaft aus-gewählter Pflanzen oder Tiere (E)

E1, E2, E12

Evolutionsmechanismen Artentstehung

Merkmalsveränderungen als Ausdruck von Mutation und Selektion (z.B. Vogelschnä-bel), evolutive Anpassungs-mechanismen

Modellversuch mit Zan-gen/Nahrungsmitteln

Lernplakat,

Expertenrunde

x erklären Angepasstheiten von Organismen an die Umwelt und belegen diese, z. B. Schnabelfor-men – Nahrung, Blüten – Insekten (SF)

x erläutern an einem Bei-spiel Mechanismen der Evolution (Selektion, Mu-tation, Modifikation) (E)

E12

Unterscheidung von Mutation und Modifikation

Tabellarischer Vergleich E11

Evolutionstheorien (Dar-win/Lamarck)

Anwendung auf ein biologi-sches Beispiel (Giraffenhals)

B6

Stammesentwicklung der Wirbeltiere und des Men-schen

Wirbeltiermerkmale und Wir-beltierevolution

Tabellarischer Vergleich von Wirbeltiermerkmalen

E3

Einordnung des Menschen in das natürliche System (Ver-gleich Mensch, Schimpanse)

Schädelvergleich zur Homi-nidenentwicklung

Filmauswertung

evtl. Zoobesuch (Primaten)

x beschreiben die Abstam-mung des Menschen (E)

E3



Vielfalt der Lebewesen als Ressource

Frage des Erhalts der Bio-diversität im Zusammenhang mit Nutzungsmöglichkeiten der Arten durch den Men-schen

B10




Wdh. Struktur-Funktionsbe-ziehungen bei Vögeln, Am-phibien und Fischen (Einord-nung in das Basiskonzept) individuelle Betreuung von Expertengruppen

Schriftliche Überprüfung an einem Evolutionsbeispiel

Schöpfungsgeschichte vs. Evolutionslehre (Rel, Pi) Kennzeichen des Menschli-chen/ Sonderstellung des Menschen (Rel, Pi)



Jahrgangsstufe 9 Inhaltsfeld 1: Kommunikation und Regulation

Fachlicher Kontext: Der Körper reagiert – Kommunikation im Körper (1) Subkontext: Signale senden, empfangen und verarbeiten – Das Nervensystem

Zeitbedarf: 15 Std.




Bau und Funktion des Ner-vensystems mit ZNS im Zu-sammenhang mit Sinnesor-gan und Effektor

Reiz-Reaktions-Schema „Lineal fangen“: Versuchs-durchführung und -auswer-tung zur Messung der Reakti-onszeit

Schema entwickeln

y beschreiben den Aufbau des Nervensystems ein-schließlich ZNS und er-klären die Funktion im Zusammenwirken mit Sinnesorganen und Ef-fektor (Reiz -Reaktions-schema) (SF)

y stellen das Zusammen-wirken von Organen und Organsystemen beim In-formationsaustausch dar, u.a. bei einem Sinnesor-gan (…) (S)

E4, E1, E9

Ein Sinnesorgan exempla-risch kennenlernen: Aufbau und Funktion

Umwandlung eines Reizes in ein elektrisches Signal am Bsp. eines Sinnesorgans

Die Klasse wählt ein Sinnes-organ; mind. 1 Schülerexperi-ment inkl. Planung, Durchfüh-rung und Protokollierung (→ NW-Vorlage zum Protokoll nutzen)

E1, E2, E4, E9, K4

Aufbau des ZNS, Abgren-zung von PNS

ggf. Auswertung eines Fall-beispiels zur Schädigung des ZNS

E13

Aufbau von Nervenzellen, Signalübertragung an Synap-sen

evtl. Erstellung von Stopp-Motion-Filmen mit vorgege-benen Modellbausteinen

E12, E13, K4 [→ Film], K5

Muskelaufbau und -funktion

optional: Reflex vs. willentli-che Bewegung

Versuch zur Reflexauslösung (Kniesehne oder Lidschluss-reflex: Versuchsbrille)

E13, ggf. E5 [→ Fertigpräpa-rate von Muskeln]



Aufbau und Funktionseinhei-ten des menschl. Gehirns

Bedeutung der verschiede-nen Regionen für das Lernen

Gedächtnismodell

Durchführung und Auswer-tung eines Gedächtnistests unter verschiedenen Bedin-gungen zur Ableitung von Faktoren, die das Lernen be-einflussen

y beschreiben das Prinzip des eigenen Lernvorgan-ges über einfache Ge-dächtnismodelle (SFII)

E13, K1, B3

Gefahren von Drogen Projekt „Kenn dein Limit“ im Rahmen der Präventionsar-beit (s. separates Unterrichts-vorhaben)

Durchführung und Auswer-tung einer anonymen Um-frage zum Thema Drogen-konsum

E10

Erarbeitung von Grundkennt-nissen zu Alkohol

Informationen aus einem In-put-Vortrag entnehmen und in einem Quiz anwenden

Auswirkungen von Alkohol-konsum auf den Körper

Koordinationsexperimente mit Alkoholrauschbrillen durchführen und reflektieren

Werbeanalyse „Kenn dein Li-mit“, Filmdreh „Noch mehr? – Nee danke!“

E4, K1, B5

Suchtentstehung Durchführung einer Diskus-sion

Anlegen einer Concept-Map

K1, K2, B5




Mitbestimmung und Interes-sensbildung bei Wahl des Sinnesorgans Den eigenen Lerntyp durch Lerntypentest herausfinden

Übungsklausur im Oberstu-fenformat mit entsprechen-den Inhalten aus dem Inhalts-feld zur Vorbereitung auf die Sek II

Protokollführung (Ph, Ch) im Projekt „Kenn dein Limit“: Bewegungskoordination (Sp), Werbeanalyse (D, E)




Fachlicher Kontext: Der Körper reagiert – Kommunikation im Körper (2) Subkontext: Nicht zu viel und nicht zu wenig: Zucker im Blut – Das Hormonsystem

Zeitbedarf: 6 Std.




Regulation durch Hormone Hormonsystem im Vgl. zum Nervensystem: Eigenschaf-ten, Bildung und Wirkung von Hormonen

Nutzung von Modellvorstel-lungen (HS: kabelloses Handy, NS: Telefonleitung)

y stellen das Zusammen-wirken von Organen und Organsystemen beim In-formationsaustausch dar, u. a. (…) bei der hormo-nellen Steuerung (S)

E12, E13, K7, B8

Regelkreis Zusammenspiel verschiede-ner Hormone als Regelkreis

Übertragung eines Schemas (Regelkreis) auf ein Bsp. (Hormonregulation)

E12, E13

Anwendung des Regelkrei-ses auf Blutzuckerregulation; Unterscheidung Typ1-/Typ2-Diabetes

Fallbeispiel Diabetes-Patient auswerten Schema erstellen ggf. Referate

y erklären die Wirkungs-weise der Hormone bei der Regulation zentraler Körperfunktionen am Bei-spiel Diabetes mellitus (SF)

y beschreiben verschieden differenzierte Zellen von (…) Tieren und deren Funktion innerhalb von Organen (SF)

E2, ggf. E7 + E8 [→ Refe-rate], E11, E13, K1, K2, K5, K7, B5, B7

Grundlagen gesundheitsbe-wusster Ernährung

Vermeidung von Typ2-Diabe-tes durch gesunde Ernäh-rung: Regeln der DGE, Ernäh-rungspyramide Aufnahme energiereicher Stoffe in den Körper

Gestaltung von Werbeplaka-ten zu je einer DGE-Regel Bewertung des eigenen Ver-haltens

y vergleichen den Energie-gehalt von Nährstoffen (SF)

y beschreiben die Nah-rungspyramide unter energetischem Aspekt (SF)

E11, E13, K1, K2, K3, B5



y stellen modellhaft die Wirkungsweise von En-zymen dar (Schlüssel- Schloss-Prinzip) (SF)




ggf. Referate (Diabetes-Ty-pen)

ggf. abschließende Mindmap oder Conceptmap bewerten

Umwandlung von Energiefor-men (Ph)



Jahrgangsstufe 9 Inhaltsfeld 3: Sexualerziehung

Fachlicher Kontext: Der Körper entwickelt sich Zeitbedarf: 11 Std.

Hinweis: Es gelten die Richtlinien zur Sexualerziehung

Inhaltliche Schwerpunkte Inhaltliche Konkretisierung Methodische Konkretisie-

rung Konzeptbezogene Kompe-tenzen: SuS…


Mensch und Partnerschaft (1) Liebe – Alles nur eine Frage der Hormone?

Verfassen eines Forumbei-trags

K2

Bau und Funktion der Ge-schlechtsorgane

Entwicklung der Geschlechts-organe durch hormonelle Veränderungen in der Puber-tät

Statistik-Auswertung (Ein-trittsalter Pubertät) Reaktivierung des Vorwis-sens aus der Kl. 6

x erklären die Wirkungs-weise der Hormone bei der Regulation zentraler Körperfunktionen am Bei-spiel (…) Sexualhormone (SF)

E10, E11, E13

Fortpflanzung und Entwick-lung (Befruchtung, Embryo-nalentwicklung, Geburt, Tod)

Geschlechtszellreifung, weib-licher Zyklus Empfängnis und Befruchtung Entwicklung des Embryos Geburt

Auswerten von Animationen (z.B. BiologieHeute-CD) Eingehen auf anonym ge-stellte S-Fragen; Schwer-punkte entsprechend der Fra-gen Umgang mit Modellen (z.B. Embryo-Modelle)

x beschreiben Befruchtung, Keimesentwicklung, Ge-burt sowie den Alterungs-prozess und den Tod als Stationen der Individual-entwicklung des Men-schen (EII)

E10, E13, K4, K7, B5

Empfängnisverhütung, Fami-lienplanung

Funktionsweise, Sicherheit, Vor- und Nachteile von Pille, Kondom und weiteren Verhü-tungsmitteln

Stationenlernen zu Verhü-tungsmitteln mit Pflicht- und Wahlstationen Beurteilung von Fallbeispie-len (Empfehlungen geben)

x benennen Vor- und Nachteile verschiedener Verhütungsmethoden (SF)

E7, E8, E11, E13, K1, K2, B1, B2, B5

Anwendung moderner medi-zintechnischer Verfahren

künstliche Befruchtung PID/PND (alternativ in IHF 4)

ggf. Podiumsdiskussion zur ethischen Vertretbarkeit

E11, E13, B1, B4, B5, B7,



Mensch und Partnerschaft (2) Sexuelle Vielfalt (z.B. Homo-sexualität, Heterosexualität, Transsexualität, Intersexuali-tät)

Perspektivübernahme einü-ben

K1, K2




differenziertes Stationenler-nen ggf. differenzierte Vorberei-tung auf die Podiumsdiskus-sion

ggf. Lernzielüberprüfung ethische Bewertung von Ab-treibung/PID/PND (Rel/Pl)



Jahrgangsstufe 9 Inhaltsfeld 4: Grundlagen der Vererbung

Fachlicher Kontext: Gene – Bauanleitungen für Lebewesen Zeitbedarf: 18 Std.




Erbanlagen Bedeutung der Proteine als Enzyme, Hormone, Struk-tureiweiße etc. für den Körper Bildung von Proteinen durch genetischen Code (Übersicht, grundlegende Abläufe)

Wochenplanarbeit x beschreiben vereinfacht den Vorgang der Umset-zung vom Gen zum Merkmal an einem Bei-spiel (Blütenfarbe, Haar-farbe) (SF)

E1, E11, E13, K3, K5, K7

Codierung durch DNA: DNA-Aufbau

Modellbau DNA aus Playmais

E2, E12, E13, K4, B6

Ablesen und Umsetzen der Informationen aus der DNA

Modellvorstellung „Bauanlei-tung → Möbelstück“ nutzen Bewertung eines Knetmo-dells

E12, E13, B7, B8

Chromosomen, genotypische Geschlechtsbe-stimmung

Chromosomen als Transport-form der DNA genetische Geschlechtsbe-stimmung

Karyogramme nutzen x beschreiben Chromoso-men als Träger der gene-tischen Information und deren Rolle bei der Zell-teilung (SF)

x beschreiben vereinfacht den Vorgang der Mitose und erklären ihre Bedeu-tung (SF)

x beschreiben das Prinzip der Meiose am Beispiel des Menschen und erklä-ren ihre Bedeutung (E)

E13

Informationsweitergabe an Körperzellen (Mitose) Informationsweitergabe an Keimzellen (Meiose)

Nutzung von Büroklammer-modellen zur Darstellung von Mitose und Meiose (ggf. im Partnerpuzzle)

(E3), E12, E13, K4, K7

Veränderungen des Erbgutes Trisomien Hypothesenbildung K4, B5



dominant/rezessive und ko-dominante Vererbung

Vererbungsmechanismen: Mendel’sche Regeln Züchtung Stammbaumanalyse

Auswertung der Mendel-Ver-suche Stammbaumanalysen mittels Ausschlussverfahren durch-führen

x wenden die Mendel-Re-geln auf einfache Bei-spiele an (SFII)

x beschreiben und erläu-tern typische Erbgänge an Beispielen (SFII)

E1, E10, E11, E13, K1, K7, B3, B4, B7

Anwendung moderner (medi-zin-) technischer Verfahren

Gentechnik: Gentests und PID/PND zur Klärung, ob gen. bedingte Krankhei-ten/Syndrome vorliegen (alternativ in IHF 3) Nutzung von Gentechnik in der Landwirtschaft/der Medi-kamentenherstellung

ethische Bewertung (5-Schritt-Methode) Flussdiagramm zur Insulin-produktion mittels Bakterien erstellen

x beschreiben vereinfacht diagnostische Verfahren in der Medizin (E)

K4, B4




Wochenplan zu Erbanlagen Bili-Klassen: DNA-Aufbau über engl. Originalbrief von Crick an seinen Sohn Auswahl an Stammbäumen, die analysiert werden

z.B. Bewertung des DNA-Mo-dells inkl. Modellkritik z.B. schriftliche Überprüfung einer Stammbaumanalyse

statistische Ermittlung der Häufigkeit (M) ethische Bewertung von PID/PND (Rel./Pi)




Fachlicher Kontext: Der Körper reagiert – Kommunikation im Körper (3) Subkontext: Krankheitserreger erkennen und abwehren – Das Immunsystem

Zeitbedarf: 12 Std.




Bakterien, Viren, Parasiten Vergleich verschiedener Krankheitserreger:

Modellversuch zur Infektions-ausbreitung

x beschreiben typische Merkmale von Bakterien (Wachstum, Koloniebil-dung, Bau) (SF)

x beschreiben Bau (Hülle, Andockstelle, Erbmate-rial) und das Prinzip der Vermehrung von Viren (benötigen Wirt und sei-nen Stoffwechsel) (SF)

x erklären die Bedeutung des Generations- und Wirtswechsels am Bei-spiel eines ausgewählten Endoparasiten (Malaria) (EII)

E2, E10

Bakterien: Aufbau und Ver-mehrung; Erkrankungsbei-spiele

Nutzung von Informationen aus Film oder Text zur Erstel-lung eines tabellarischen Ver-gleichs

Versuchsauswertung zur Ver-meidung von Salmonellose

Internetrecherche zu klassi-schen Krankheiten

E13, E10, E7, E8, K5, K7, B5

Viren: Aufbau und Vermeh-rung; Erkrankungsbeispiele

Parasiten: Lebenszyklus mit Wirtswechsel am Bsp. von Plasmodium

Grafik-Auswertung

Immunsystem,

angeborene und erworbene Immunität

Partnerpuzzle zur Erstellung eines Schemas mit Moos-gummi- oder Folienmodellen

x Nennen wesentliche Be-standteile des Immunsys-tems und erläutern ihre Funktion (humorale und zelluläre Immunabwehr (SF)

x beschreiben die Antigen-Antikörper-Reaktion und erklären die aktive und passive Immunisierung (SF)

E11, E13, K7



Impfung aktive und passive Immuni-sierung

Diagrammauswertung Erst-/Zweitkontakt

Pro-/Contra-Diskussion an-hand der Masern- und der Grippeimpfung

E13, K1, K2, B1, B2, B4, B5

Grenzen der Impftechnik: HI-Virus und Aids: Krankheits-verlauf, Immunsystemreak-tion, Ansteckung, Therapie

Fallbeispiel auswerten

Bewertung des Risikos der Ansteckung

ggf. Prävention durch Aids-Hilfe Hagen

E10, E13, K1, K7, B1, B4, B5

Allergie Das Immunsystem auf Abwe-gen – Abwehr von harmlosen Umweltstoffen

Mystery „Allergie“ lösen E13, K7, B5




Lerntempoduett (Partner-puzzle)

Ampelabfrage ggf. Bedeutung der Pest in der Geschichte der Mensch-heit (Ge)



Jahrgangsstufe 9 Inhaltsfeld 6: Individualentwicklung

Fachlicher Kontext: Verantwortung für das Leben Subkontext: Organspender werden?

Zeitbedarf: 3 Std.

Hinweis: weitere Schwerpunkte des Inhaltsfelds Individualentwicklung sind in die vorausgegangenen Inhaltsfelder integriert:

Ì Gefahren von Drogen → IHF 1 Ì Grundlagen gesundheitsbewusster Ernährung → IHF 2 Ì Fortpflanzung und Entwicklung, Anwendung moderner medizintechnischer Verfahren → IHF 3 oder IHF 4




Bau und Funktion der Niere Bau und Funktion der Niere als Ausscheidungsorgan

ggf. Nierenpräparation inkl. Anfertigung einer beschrifte-ten Zeichnung

E11, E13

Bedeutung der Niere als Transplantationsorgan

Dialyse Nierentransplantation Organspende

Fallbeispiel auswerten Diskussion zur Organspende

x bewerten Eingriffe des Menschen im Hinblick auf seine Verantwortung für Mitmenschen (…) (E)

E13, K2, B1, B3, B5




ethische Bewertung der Or-ganspende (Rel./Pi)



1.8.2 Unterrichtsvorhaben der SII in tabellarischer Form

Für die Sek. II geht den konkretisierten Unterrichtsvorhaben jeweils eine Übersicht der Unter-richtsvorhaben der jeweiligen Jahrgangsstufe voraus. In den Übersichten werden die für alle Lehrerinnen und Lehrer gemäß Fachkonferenzbeschluss verbindlichen Kontexte sowie Ver-teilung und Reihenfolge der Unterrichtsvorhaben dargestellt. Das Übersichtsraster dient dazu, einen schnellen Überblick über die Zuordnung der Unterrichtsvorhaben zu den einzelnen Jahr-gangsstufen sowie den im Kernlehrplan genannten Kompetenzerwartungen, Inhaltsfeldern und inhaltlichen Schwerpunkten zu verschaffen. Um die Übersichtlichkeit zu gewährleisten, werden in der Kategorie „Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung“ an dieser Stelle nur die übergeordneten Kompetenzerwartungen ausgewiesen, während die konkretisierten Kompe-tenzerwartungen erst auf der Ebene der möglichen konkretisierten Unterrichtsvorhaben Be-rücksichtigung finden. Der ausgewiesene Zeitbedarf versteht sich als grobe Orientierungs-größe, die nach Bedarf über- oder unterschritten werden kann. Um Spielraum für Vertiefungen, besondere Schülerinteressen, aktuelle Themen bzw. die Erfordernisse anderer besonderer Ereignisse (z.B. Praktika, Kursfahrten o.ä.) zu erhalten, wurden im Rahmen dieses schulinter-nen Lehrplans nur ca. 75 Prozent der Bruttounterrichtszeit verplant. Während der Fachkonferenzbeschluss zum „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ zur Ge-währleistung vergleichbarer Standards sowie zur Absicherung von Lerngruppen- und Lehr-kraftwechseln für alle Mitglieder der Fachkonferenz Bindekraft entfalten soll, besitzt die exemp-larische Ausgestaltung „möglicher konkretisierter Unterrichtsvorhaben“, abgesehen von den in der vierten Spalte im Fettdruck hervorgehobenen verbindlichen Fachkonferenzbeschlüssen, nur empfehlenden Charakter. Abweichungen von den vorgeschlagenen Vorgehensweisen bezüglich der konkretisierten Un-terrichtsvorhaben sind im Rahmen der pädagogischen Freiheit und eigenen Verantwortung der Lehrkräfte jederzeit möglich. Sicherzustellen bleibt allerdings auch hier, dass im Rahmen der Umsetzung der Unterrichtsvorhaben insgesamt alle Kompetenzerwartungen des Kernlehr-plans Berücksichtigung finden.



Übersichten der Inhaltsfelder der EF

Einführungsphase Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und or-ganisiert? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x UF1 Wiedergabe x UF2 Auswahl x K1 Dokumentation Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte: � Zellaufbau � Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1) Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zell-kern und Nukleinsäuren für das Leben? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x UF4 Vernetzung x E1 Probleme und Fragestellungen x K4 Argumentation x B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte: � Funktion des Zellkerns � Zellverdopplung und DNA Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x K1 Dokumentation x K2 Recherche x K3 Präsentation x E3 Hypothesen x E6 Modelle x E7 Arbeits- und Denkweisen

Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte: � Biomembranen � Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Enzyme bewirken Stoffwechsel – Welche Rolle spielen En-zyme in unserem Leben? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x E2 Wahrnehmung und Messung x E4 Untersuchungen und Experimente x E5 Auswertung x E6 Modelle x K3 Präsentation

Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte: � Enzyme Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten



Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Stoffabbau – Zellatmung – Wie macht unser Körper aus Glucose Energie? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x UF1 Wiedergabe x UF3 Systematisierung

Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte: � Dissimilation Zeitbedarf: ca. 13 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VI Thema/Kontext: Energiestoffwechsel beim Sport – Welchen Einfluss hat kör-perliche Aktivität auf unseren Körper? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

x UF3 Systematisierung x B1 Kriterien x B2 Entscheidungen x B3 Werte und Normen

Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte: Körperliche Aktivität und Stoffwechsel Zeitbedarf: ca. 13 Std. à 45 Minuten

Summe Einführungsphase: 90 Stunden



Inhaltsfeld: IF 1 Biologie der Zelle

x Unterrichtsvorhaben I: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert? x Unterrichtsvorhaben II: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben? x Unterrichtvorhaben III: Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die

Forschung?

Inhaltliche Schwerpunkte:

x Zellaufbau x Biomembranen x Stofftransport zwischen Kompartimenten x Funktion des Zellkerns x Zellverdopplung und DNA

Basiskonzepte:

System

Prokaryot, Eukaryot, Biomembran, Zellorganell, Zellkern, Chromosom, Makromolekül, Cytoskelett, Transport, Zelle, Gewebe, Organ, Plasmolyse

Struktur und Funktion

Cytoskelett, Zelldifferenzierung, Zellkompartimentierung, Transport, Diffusion, Osmose, Zellkommunikation, Tracer

Entwicklung

Endosymbiose, Replikation, Mitose, Zellzyklus, Zelldifferenzierung

Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten



EF Zellbiologie UV I – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert? Inhaltsfeld: IF 1 Biologie der Zelle Inhaltliche Schwerpunkte:

x Zellaufbau x Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1)


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können …

x UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben. x UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Berei-

chen auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden. x K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert do-

kumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge.

Mögliche didaktische Leitfra-gen / Sequenzierung inhaltli-cher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzer-wartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische An-merkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbind-lichen Absprachen der Fach-konferenz

SI-Vorwissen

Schriftl. Übung zu Zelle, Gewebe, Organ und Or-ganismus Informationstexte einfache, kurze Texte zum notwendigen Basiswis-sen

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: SI-Vorwissen wird ohne Beno-tung ermittelt (z.B. Selbstevalu-ationsbogen) Möglichst selbstständiges Aufar-beiten des Basiswissens zu den eigenen Test-Problemstellen.

Zelltheorie – Wie entsteht aus ei-ner zufälligen Beobachtung eine wissenschaftliche Theorie?

x Zelltheorie x Einzeller/ Mehrzeller x Organismus, Organ, Ge-

webe, Zelle x Zelldifferenzierung

- stellen den wissenschaftli-chen Erkenntniszuwachs zum Zellaufbau durch techni-schen Fortschritt an Beispie-len (durch Licht-, Elektronen- und Fluoreszenzmikroskopie) dar (E7).

3D-Modelle: zellulärer Aufbau eines Laubblattes; verschiedene Zelltypen eines Leitbündels

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Mikroskopieren von Frisch- und/oder Fertigpräparate ver-schiedener Zellen

Was sind pro- und eukaryotische Zellen und worin unterscheiden sie sich grundlegend?

- beschreiben und vergleichen den Aufbau von pflanzlichen und tierischen Zellen (UF3)

Vergleichen von licht- und elektronenmikros-kopischen Bildern sowie 2D-Modellen zu tieri-schen, pflanzlichen und bakteriellen Zellen

Gemeinsamkeiten und Unter-schiede der verschiedenen Zellen werden erarbeitet. EM-Bild wird mit Modell verglichen.



x Aufbau pro- und eukaryo-tischer Zellen

- beschreiben und vergleichen den Aufbau pro- und eukary-otischer Zellen (UF3)

3D-Modelle: Die tierische und die pflanzliche Zelle Eigene 3D-Modelle zu tierischen, pflanzlichen und bakteriellen Zellen erstellen

Arbeit an Modellen Entwickeln ihr räumliches Vorstel-lungsvermögen weiter.

Wie ist eine Zelle organisiert und wie gelingt es der Zelle so viele verschiedene Leistungen zu er-bringen?

- Aufbau und Funktion von Zellorganellen/ Zellkom-partimentierung

- Das Endomembransys-

tem und der Membran-fluss - ER - Golgi-Apparat - Endo–und Exocytose

1

- Endosymbiontentheorie

- beschreiben den Aufbau und die Funktion der Zellorganel-len und erläutern die Bedeu-tung der Zellkompartimentie-rung für die Bildung unter-schiedlicher Reaktionsräume innerhalb einer Zelle (UF3, UF1).

- erläutern die membranver-mittelten Vorgänge der Endo- und Exocytose (u. a. am Golgi-Apparat) (UF1, UF2).

- erläutern die Bedeutung des Cytoskeletts für den intrazel-lulären Transport [und die Mi-tose] (UF3, UF1).

- präsentieren adressatenge-recht die Endosymbionten-theorie mithilfe angemesse-ner Medien (K3, K1, UF1).

Stationenlernen: Zellbestandteile Darin enthalten u.a.:

x Station: Zellkern (allgemein) und Riboso-men

x Station: Zellmembran/ Endo-Exocytose x Station: Mitochondrium x Station: Chloroplast x Station: Vakuole x Station: Zellwand

Infotext zur Ernährung und Verdauung einer Amöbe Erstellen eines selbsterklärenden Mediums zur Veranschaulichung der Endosymbiontentheorie für zufällig gewählte Adressaten.

Erkenntnisse werden in einem Protokoll dokumentiert.

Zelle, Gewebe, Organe, Organis-men – Welche Unterschiede be-stehen zwischen Zellen, die ver-schiedene Funktionen überneh-men?

x Zelldifferenzierung

- ordnen differenzierte Zellen auf Grund ihrer Strukturen spezifischen Geweben und Organen zu und erläutern den Zusammenhang zwi-schen Struktur und Funktion (UF3, UF4, UF1).

Praktikum: Mikroskopie Dauerpräparate (Sammlung) und Frischpräparate verschiedener Zellen

Diagnose von Schülerkompetenzen: x SI-Vorwissen wird ohne Benotung ermittelt

Leistungsbewertung: x schriftliche Übung zu Zelltypen und Struktur und Funktion von Zellorganellen x ggf. Teil einer Klausur



EF Zellbiologie UV II – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben? Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte:

x • Funktion des Zellkerns x • Zellverdopplung und DNA


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkennt-

nisse modifizieren und reorganisieren. x E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teilprobleme

zerlegen und dazu biologische Fragestellungen formulieren. x K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeu-

genden Argumenten begründen bzw. kritisieren. x B4 Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen mit

Bezug auf die Zielsetzungen der Naturwissenschaften darstellen. Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung in-haltlicher Aspekte


Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische An-merkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbind-lichen Absprachen der Fach-konferenz

Erhebung und Reaktivierung von SI-Vorwissen

Strukturlegetechnik- bzw. Netzwerktechnik Empfehlung: Zentrale Begriffe werden von den SuS in eine sinn-volle Struktur gelegt, aufgeklebt und eingesammelt, um für den Vergleich am Ende des Vorha-bens zur Verfügung zu stehen.

Was zeichnet eine naturwissen-schaftliche Fragestellung aus und welche Fragestellung lag den Acetabularia und den Xenopus-Experimenten zugrunde?

x Erforschung der Funktion des Zellkerns in der Zelle

- benennen Fragestellungen historischer Versuche zur Funktion des Zellkerns und stellen Versuchsdurchführun-gen und Erkenntniszuwachs dar (E1, E5, E7).

- werten Klonierungsexperi-mente (Kerntransfer bei Xe-nopus) aus und leiten ihre Bedeutung für die Stammzell-forschung ab (E5).

Plakat zum wissenschaftlichen Erkenntnisweg Acetabularia-Experimente von Hämmerling Experiment zum Kerntransfer bei Xenopus

Naturwissenschaftliche Frage-stellungen werden kriteriengelei-tet entwickelt und Experimente ausgewertet.



Welche biologische Bedeutung hat die Mitose für einen Organis-mus?

x Mitose (Rückbezug auf Zelltheorie)

x Interphase

- begründen die biologische Bedeutung der Mitose auf der Basis der Zelltheorie (UF1, UF4).

- erläutern die Bedeutung des Cytoskeletts für [den intrazel-lulären Transport und] die Mi-tose (UF3, UF1).

Informationstexte und Abbildungen Filme/Animationen zu zentralen Aspekten: 1. exakte Reproduktion 2. Organ- bzw. Gewebewachstum und Erneue-

rung (Mitose) 3. Zellwachstum (Interphase)

Die Funktionen des Cytoskeletts werden erarbeitet, Informationen werden in ein Modell übersetzt, das die wichtigsten Informationen sachlich richtig wiedergibt.

Wie ist die DNA aufgebaut, wo findet man sie und wie wird sie kopiert?

x Aufbau und Vorkommen von Nukleinsäuren

x Aufbau der DNA x Mechanismus der DNA-

Replikation in der S-Phase der Interphase

- erklären den Aufbau der DNA

mithilfe eines Strukturmodells (E6, UF1).

- beschreiben den semikonser-vativen Mechanismus der DNA-Replikation (UF1, UF4).

Modellbaukasten zur DNA Struktur und Replika-tion http://www.ipn.uni-kiel.de/eibe/UNIT06DE.PDF

Der DNA-Aufbau und die Repli-kation werden lediglich modell-haft erarbeitet. Die Komplemen-tarität wird dabei herausgestellt.

Verdeutlichung des Lernzuwach-ses

Strukturlegetechnik bzw. Netzwerktechnik individuelle Wiederholungsauf-träge

Welche Möglichkeiten und Gren-zen bestehen für die Zellkultur-technik? Zellkulturtechnik

x Biotechnologie x Biomedizin x Pharmazeutische Indust-

rie

- zeigen Möglichkeiten und Grenzen der Zellkulturtechnik in der Biotechnologie und Bi-omedizin auf (B4, K4).

Recherche zu Zellkulturen in der Biotechnologie und Medizin- und Pharmaforschung Rollenkarten zu Vertretern unterschiedlicher Inte-ressensverbände (Pharma-Industrie, Forscher, PETA-Vertreter etc.) Pro und Kontra-Diskussion zum Thema: „Können Zellkulturen Tierversuche ersetzen?“

Zentrale Aspekte werden heraus-gearbeitet. Argumente werden erarbeitet und Argumentationsstrategien entwi-ckelt. SuS, die nicht an der Diskussion beteiligt sind, sollten einen Be-obachtungsauftrag bekommen. Nach Reflexion der Diskussion können Leserbriefe verfasst wer-den.

Diagnose von Schülerkompetenzen: x Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe

Leistungsbewertung: x Feedbackbogen und angekündigte/ unangekündigte Lernstandsermittlung zur Mitose; schriftliche Übung (z.B. aus einer Hypothese oder einem Ver-

suchsdesign auf die zugrundeliegende Fragestellung schließen) zur Ermittlung der Fragestellungskompetenz (E1) x ggf. Klausur

http://www.ipn.uni-kiel.de/eibe/UNIT06DE.PDF



EF Zellbiologie UV III – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung? Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Biomembranen x Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2)


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert do-

kumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge. x K2 in vorgegebenen Zusammenhängen kriteriengeleitet biologisch-technische

Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und anderen Quellen bearbeiten. x K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressa-

tengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen.

x E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben.

x E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vor-gänge begründet auswählen und deren Grenzen und Gültigkeitsbereiche an-geben.

x E7 an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit bi-ologischer Modelle und Theorien beschreiben.

Mögliche didaktische Leitfragen / Se-quenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des Kern-lehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Me-thoden

Didaktisch-methodische Anmer-kungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz

Aus welchen Makromolekülen ist eine Bi-omembran aufgebaut?

x Aufbau und Eigenschaften von Lipiden und Phospholipiden

x Aufbau und Bedeutung der Pro-teine

- ordnen die biologisch be-deutsamen Makromoleküle ([Kohlenhydrate], Lipide, Proteine, [Nucleinsäuren]) den verschiedenen zellulä-ren Strukturen und Funkti-onen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentli-chen chemischen Eigen-schaften (UF1, UF3).

Informationsblätter x zu den Makromolekülen

Selbstlerneinheit Nährstoffklassen (RAABITs) Informationsblätter Strukturformeln von Lipiden und Phospholipiden Demonstrationsexperiment zum Verhal-ten von Öl in Wasser unterschiedliche Modelle zu Phospholipi-den in Wasser

Das Verhalten von Lipiden und Phospholipiden in Wasser wird mit-hilfe ihrer Strukturformeln und den Eigenschaften der funktionellen Gruppen erklärt. Phänomen wird beschrieben. Einfache Modelle (2-D) zum Verhal-ten von Phospholipiden in Wasser werden erarbeitet und diskutiert.



Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Erfor-schung von Biomembranen?

x Erforschung der Biomembran (historisch-genetischer Ansatz)

- Bilayer-Modell

- Sandwich-Modelle

- Fluid-Mosaik-Modell

- Erweitertes Fluid-Mosaik-Modell (Kohlenhydrate in der Biomemb-ran)

- Markierungsmethoden zur Ermitt-

lung von Membranmolekülen (Proteinsonden)

- stellen den wissenschaftli-chen Erkenntniszuwachs zum Aufbau von Biomemb-ranen durch technischen Fortschritt an Beispielen dar und zeigen daran die Veränderlichkeit von Mo-dellen auf (E5, E6, E7, K4)

- recherchieren die Bedeu-tung der Außenseite der Zellmembran und ihrer Oberflächenstrukturen für die Zellkommunikation (u. a. Antigen-Antikörper-Re-aktion) und stellen die Er-gebnisse adressatenge-recht dar (K1, K2, K3).

- recherchieren die Bedeu-tung und die Funktions-weise von Tracern für die Zellforschung und stellen ihre Ergebnisse graphisch und mithilfe von Texten dar (K2, K3).

Plakat(e) zu Biomembranen Versuche von Gorter und Grendel mit Erythrozyten (1925) zum Bilayer-Modell Arbeitsblatt zur Arbeit mit Modellen Partnerpuzzle zu Sandwich-Modellen Arbeitsblatt 1: Erste Befunde durch die Elektronenmikroskopie (G. Palade, 1950er) Arbeitsblatt 2: Erste Befunde aus der Bi-ochemie (Davson und Danielli, 1930er) Abbildungen auf der Basis von Gefrier-bruchtechnik und Elektronenmikroskopie Heterokaryon-Experimente von Frye und Edidin (1972) Experimente zur Aufklärung der Lage von Kohlenhydraten in der Biomembran Internetrecherche zur Funktionsweise von Tracern Checkliste mit Kriterien für seriöse Quel-len Checkliste zur korrekten Angabe von In-ternetquellen Informationen zum dynamisch struktu-rierten Mosaikmodell Vereb et al (2003)

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Durchführung ei-nes wissenschaftspropädeuti-schen Schwerpunktes zur Erfor-schung der Biomembranen. Folgende Vorgehensweise wird empfohlen: Der wissenschaftliche Erkenntniszuwachs wird in den Fol-gestunden fortlaufend dokumentiert und für alle KursteilnehmerInnen auf Plakaten festgehalten. Der Modellbegriff und die Vorläufig-keit von Modellen im Forschungs-prozess werden verdeutlicht. Auf diese Weise kann die Arbeit in einer scientific community nach-empfunden werden. Die „neuen“ Daten legen eine Modi-fikation des Bilayer-Modells von Gorter und Grendel nahe und füh-ren zu neuen Hypothesen (einfa-ches Sandwichmodell / Sandwich-modell mit eingelagertem Protein / Sandwichmodell mit integralem Pro-tein). Das Membranmodell muss erneut modifiziert werden. Das Fluid-Mosaik-Modell muss er-weitert werden. Die biologische Bedeutung der Gly-kokalyx (u.a. bei der Antigen-Anti-Körper-Reaktion) wird recherchiert. Wichtige wissenschaftliche Arbeits- und Denkweisen sowie die Rolle von Modellen und dem technischen Fortschritt werden herausgestellt.



Weshalb und wie beeinflusst die Salzkon-zentration den Zustand von Zellen?

x Diffusion/Brownsche-Molekular-bewegung

x Osmose

x Plasmolyse

- führen Experimente zur Diffusion und Osmose durch und erklären diese mit Modellvorstellungen auf Teilchenebene (E4, E6, K1, K4).

- führen mikroskopische Un-tersuchungen zur Plasmo-lyse hypothesengeleitet durch und interpretieren die beobachteten Vor-gänge (E2, E3, E5, K1, K4)

- recherchieren Beispiele der Osomose und Osmo-regulation in unterschiedli-chen Quellen und doku-mentieren die Ergebnisse in einer eigenständigen Zusammenfassung (K1,K3)

Zeitungsartikel z.B. zur fehlerhaften Salz-konzentration für eine Infusion in den Uni-kliniken Demonstrationsexperimente mit Tinte o-der Deo zur Diffusion Lehrfilme zur Brownschen Molekularbe-wegung (physics-animations.com) Experimente mit Schweineblut oder Os-mometer Arbeitsaufträge zur Recherche osmore-gulatorischer Vorgänge Experimente mit Rotkohlgewebe oder rote Zwiebeln und mikroskopische Un-tersuchungen Kartoffel-Experimente

a) ausgehöhlte Kartoffelhälfte mit Zu-cker, Salz und Stärke b) Kartoffelstäbchen (gekocht und

ungekocht)

SuS formulieren erste Hypothesen, planen und führen geeignete Expe-rimente zur Überprüfung ihrer Ver-mutungen durch. Versuche zur Überprüfung der Hy-pothesen Versuche zur Generalisierbarkeit der Ergebnisse werden geplant und durchgeführt. Phänomen wird auf Modellebene erklärt (direkte Instruktion). weitere Beispiele (z. B. Salzwiese, Niere, Salz-/ Süßwassertiere) für Osmoregulation werden recher-chiert.

Wie werden gelöste Stoffe durch Bio-membranen hindurch in die Zelle bzw. aus der Zelle heraus transportiert?

x Passiver Transport x Aktiver Transport x Endo- und Exocytose 2

- beschreiben Transportvor-gänge durch Membranen für verschiedene Stoffe mithilfe geeigneter Modelle und geben die Grenzen dieser Modelle an (E6).

Informationstexte zu verschiedenen Transportvorgängen an realen Beispielen

SuS können entsprechend der In-formationstexte 2-D-Modelle zu den unterschiedlichen Transportvorgän-gen erstellen.

Diagnose von Schülerkompetenzen: x KLP-Überprüfungsform: „Dokumentationsaufgabe“ und „Reflexionsaufgabe“ (Portfolio zum Thema: „Erforschung der Biomembranen“) zur Ermittlung der

Dokumentationskompetenz (K1) und der Reflexionskompetenz (E7) Leistungsbewertung:

x KLP-Überprüfungsform: „Beurteilungsaufgabe“ und „Optimierungsaufgabe“ (z.B. Modellkritik an Modellen zur Biomembran oder zu Trans-portvorgängen) zur Ermittlung der Modell-Kompetenz (E6)

x ggf. Klausur



Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)

x Unterrichtsvorhaben IV: Enzyme bewirken Stoffwechsel – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben? x Unterrichtsvorhaben V: Stoffabbau – Zellatmung – Wie macht unser Körper aus Glucose Energie? x Unterrichtsvorhaben VI: Energiestoffwechsel beim Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper?


x Enzyme x Dissimilation x Körperliche Aktivität und Stoffwechsel

Basiskonzepte:

System

Muskulatur, Mitochondrium, Enzym, Zitronensäurezyklus, Dissimilation, Gärung

Struktur und Funktion

Enzym, Grundumsatz, Leistungsumsatz, Energieumwandlung, ATP, NAD+

Entwicklung

Training




EF Energiestoffwechsel UV IV – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Enzyme bewirken Stoffwechsel – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben? Inhaltsfelder: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Enzyme Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x E2 kriteriengeleitet beobachten und messen sowie gewonnene Ergeb-

nisse objektiv und frei von eigenen Deutungen beschreiben. x E4 Experimente und Untersuchungen zielgerichtet nach dem Prinzip der

Variablenkontrolle unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften planen und durchführen und dabei mögliche Fehlerquellen reflektieren.

x E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben.

x E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vorgänge begründet auswählen und deren Grenzen und Gültigkeitsbe-reiche angeben.

x K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse ad-ressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvor-trägen oder kurzen Fachtexten darstellen


Konkretisierte Kompetenzerwar-tungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materia-lien/ Methoden

Didaktisch-methodische Anmer-kungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Ab-sprachen der Fachkonferenz

Wie sind Zucker aufgebaut und wo spielen sie eine Rolle?

x Monosaccharid, x Disaccharid x Polysaccharid

ordnen die biologisch bedeutsa-men Makromoleküle (Kohlenhyd-rate, [Lipide, Proteine, Nucleinsäu-ren]) den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer we-sentlichen chemischen Eigenschaf-ten (UF1, UF3).

Informationstexte zu funktionel-len Gruppen und ihren Eigen-schaften sowie Kohlenhydratklas-sen und Vorkommen und Funktion in der Natur Selbstlerneinheit Nährstoffklas-sen (RAABITs)



Evtl. Dem Geheimnis der Verdauung auf der Spur – Wie arbeiten Enzyme und Ver-dauungsorgane zusammen?

- erläutern Struktur und Funktion von Enzymen und ihre Bedeu-tung als Biokatalysatoren bei Stoffwechselreaktionen (UF1, UF3, UF4)

- stellen Hypothesen zur Abhän-gigkeit der Enzymaktivität von verschiedenen Faktoren auf, überprüfen sie experimentell und stellen sie graphisch dar (E3, E2, E4, E5, K1, K4)

- beschreiben und erklären mit-hilfe geeigneter Modelle En-zymaktivität und Enzymhem-mung (E6)

Experimentelles Gruppen-puzzle:

a) Mund: Oberflächenver-größerung durch Kauen, Amylase

b) Rachen und Speise-röhre: Temperaturabhän-gigkeit der Amylase; Mo-dellversuch Peristaltik

c) Magen: Wirkung von Salzsäure; Milieuspezifität der Amylase

d) Leber und Bauchspei-cheldrüse: Oberflächen-vergrößerung durch Emul-gieren; Substratspezifität von Amylase

e) Dünndarm: Oberflächen-vergrößerung Darm-schleimhaut; Substratspe-zifität von Amylase

f) Dickdarm: Ballaststoffe, Cellulose

Hilfekarten für die verschiedenen Experimente

Die Substrat- und Wirkungsspezifität werden veranschaulicht. Die naturwissenschaftlichen Frage-stellungen werden vom Phänomen her entwickelt. Hypothesen zur Erklärung der Phäno-mene werden aufgestellt. Experimente zur Überprüfung der Hy-pothesen werden geplant, durchge-führt und abschließend werden mögli-che Fehlerquellen ermittelt und disku-tiert. Die Hilfen sollen Denkanstöße für den Experimentierprozess geben. Vorgehen und Ergebnisse werden auf Plakaten präsentiert.

Was leisten Enzyme generell? x Aktives Zentrum x Allgemeine Enzymgleichung x Substrat- und Wirkungsspezifität x Katalysator x Biokatalysator x Endergonische und exergonische

Reaktion x Aktivierungsenergie, Aktivierungs-

barriere / Reaktionsschwelle

- erläutern Struktur und Funktion von Enzymen und ihre Bedeu-tung als Biokatalysatoren bei Stoffwechselreaktionen (UF1, UF3, UF4)

- beschreiben und erklären mit-hilfe geeigneter Modelle En-zymaktivität und Enzymhem-mung (E6).

Demonstrationsexperimente: a) Versuche mit Braunstein

und Wasserstoffperoxid b) Versuche mit Urease und

Harnstoff Informationsblatt: Enzyme

Die Substrat- und Wirkungsspezifität werden veranschaulicht. Die zentralen Aspekte der Biokatalyse werden erarbeitet:

1. Senkung der Aktivierungs-energie

2. Erhöhung des Stoffumsatzes pro Zeit



Was beeinflusst die Wirkung / Funktion von Enzymen?

x pH-Abhängigkeit x Temperaturabhängigkeit x (Schwermetalle) x Substratkonzentration / Wechsel-

zahl

- beschreiben und interpretieren Diagramme zu enzymatischen Reaktionen (E5).

- stellen Hypothesen zur Abhän-gigkeit der Enzymaktivität von verschiedenen Faktoren auf und überprüfen sie experimen-tell und stellen sie graphisch dar (E3, E2, E4, E5, K1, K4).

Checkliste mit Kriterien zur Be-schreibung und Interpretation von Diagrammen Gruppenpuzzle mit Experimen-ten zum Nachweis der Konzentra-tions-, Temperatur- und pH-Ab-hängigkeit (Harnstoff/Urease; Wasserstoffperoxid/Katalase) Erstellen von Plakaten zur Er-gebnispräsentation

Verbindlicher Beschluss der Fach-konferenz: Das Beschreiben und Interpretieren von Diagrammen wird geübt. Experimente zur Ermittlung der Ab-hängigkeiten der Enzymaktivität wer-den durchgeführt. Wichtig: Denaturierung im Sinne einer irreversiblen Hemmung durch Tempe-ratur, pH-Wert (und Schwermetalle) muss herausgestellt werden. Die Wechselzahl wird problematisiert. Verbindlicher Beschluss der Fach-konferenz: Durchführung von Experimenten zur Ermittlung von Enzymeigen-schaften an ausgewählten Beispie-len.

Wie wird die Aktivität der Enzyme in den Zellen reguliert?

x kompetitive Hemmung, x allosterische (nicht kompetitive)

Hemmung x Substrat und Endprodukthem-

mung x Evtl. Beispiel: Gicht

- beschreiben und erklären mit-hilfe geeigneter Modelle En-zymaktivität und Enzymhem-mung (E6).

- Beschreiben und interpretieren Diagramme zu enzymatischen Reaktionen (E5)

Arbeitsteilige Einzel-/Gruppen-arbeit Informationsmaterial zur alloste-rischen und kompetitiven Hem-mung Erstellung von Modellen aus Knete Checkliste mit Kriterien zur Mo-dellkritik

Wesentliche Textinformationen wer-den anhand der Spickzettelmethode erarbeitet Modelle zur Erklärung von Hemmvor-gängen werden entwickelt. Reflexion und Modellkritik

Woraus bestehen Enzyme? x Cofaktoren und Coenzyme x Harden-Young-Experiment

- Erläutern Struktur und Funktion von Enzymen und ihre Bedeu-tung als Biokatalysatoren bei Stoffwechselreaktionen (UF1, UF3, UF 4)

Auswertung des Harden-Young-Experimentes Informationsblatt zu Cofaktoren

Hitzeempfindliches Apoenzym und hitzeunempfindlicher Cofaktor



Wie macht man sich die Wirkweise von Enzymen zu Nutze?

x Enzyme im Alltag - Lebensmitteltechnik - Medizin - u. a.

- recherchieren Informationen zu verschiedenen Einsatzgebieten von Enzymen und präsentieren und bewerten vergleichend die Ergebnisse (K2, K3, K4).

- geben Möglichkeiten und Gren-zen für den Einsatz von Enzy-men in biologisch-technischen Zusammenhängen an und wä-gen die Bedeutung für unser heutiges Leben ab (B4).

(Internet)Recherche

Die Bedeutung enzymatischer Reakti-onen für z.B. günstige Zuckerproduk-tion und medizinische Zwecke wird herausgestellt. Als Beispiel können Enzyme im Waschmittel und ihre Auswirkung auf die menschliche Haut besprochen und diskutiert werden.

Diagnose von Schülerkompetenzen: x Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe

Leistungsbewertung: x KLP-Überprüfungsform: „experimentelle Aufgabe“ (z.B. Entwickeln eines Versuchsaufbaus in Bezug auf eine zu Grunde liegende Fragestellung und/oder

Hypothese) zur Ermittlung der Versuchsplanungskompetenz (E4) oder „Analyseaufgaben“ (z.B. Auswertung des Harden-Young-Experiments) zur Er-mittlung der Auswertungskompetenz (E5)

x ggf. Klausur



EF Energiestoffwechsel UV V – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Stoffabbau – Zellatmung – Wie macht unser Körper aus Glucose Energie? Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte: x Dissimilation Zeitbedarf: ca. 13 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben x UF3 die Einordnung biologischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene

fachliche Strukturen begründen.

Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte


Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden

Didaktisch-methodische Anmerkun-gen und Empfehlungen sowie Dar-stellung der verbindlichen Abspra-chen der Fachkonferenz

Wie sind Zucker aufgebaut und wo spielen sie eine Rolle?

x Monosaccharid, x Disaccharid x Polysaccharid

- ordnen die biologisch bedeutsa-men Makromoleküle (Kohlen-hydrate, [Lipide, Proteine, Nu-cleinsäuren]) den verschiede-nen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chem. Eigenschaften (UF1, UF3).

Informationstexte zu funktionellen Gruppen und ihren Eigenschaften sowie Kohlenhydratklassen und Vorkommen und Funktion in der Natur Selbstlerneinheit Nährstoffklassen (RAABITs)

Von der äußeren Atmung zur Zellat-mung – Wo kommt der Sauerstoff hin?

x Blutkreislauf x Äußere Atmung x Dünndarm x Muskel x Tracermethode x ATP

- erklären die Grundzüge der Dissimilation unter dem Aspekt der Energieumwandlung mit-hilfe einfacher Schemata (UF3)

- präsentieren eine Tracerme-thode bei der Dissimilation ad-ressatengerecht (K3)

- erläutern die Bedeutung von NAD+ und ATP für aerobe und anaerobe Dissimilationsvor-gänge (UF1, UF4)

Abbildung: Von der äußeren Atmung zur Zellatmung Informationstext zur Tracermethode Abbildung: Übersicht zum Glucoseab-bau Arbeitsblatt: Der universelle Energie-träger ATP

Grundprinzipien von molekularen Tra-cern werden wiederholt. Die Funktion von ATP als Energie-Transporter wird verdeutlicht.



Wie entsteht ATP und wie wird der C6-Körper abgebaut?

x Tracermethode x Glykolyse x Zitronensäurezyklus x Atmungskette

x präsentieren eine Tracerme-thode bei der Dissimilation ad-ressatengerecht (K3).

x erklären die Grundzüge der Dissimilation unter dem Aspekt der Energieumwandlung mit-hilfe einfacher Schemata (UF3).

x beschreiben und präsentieren die ATP-Synthese im Mito-chondrium mithilfe vereinfach-ter Schemata (UF2, K3).

x Erklären mithilfe einer graphi-schen Darstellung die zentrale Bedeutung des Zitronensäu-rezyklus im Zellstoffwechsel (E6, UF4)

Informationstexte und schematische Darstellungen

x Zur Glykolyse x Zum Zitronensäurezyklus x Zur Atmungskette bzw. zu Ex-

perimenten von Peter Mitchell (chemiosmotische Theorie) zum Aufbau eines Protonen-gradienten in den Mitochond-rien für die ATP-Synthase (ver-einfacht)

x Zur Energiegewinnung aus an-deren Nährstoffen

Grundprinzipien von molekularen Tra-cern werden wiederholt. Experimente werden unter dem Aspekt der Energieumwandlung ausgewertet. Das Erstellen von Energiebilanzen wird geübt.

Wie wird die Energie unter anaeroben Bedingungen gewonnen?

x Alkoholische Gärung x Milchsäuregärung

x Überprüfen Hypothesen zur Abhängigkeit der Gärung von verschiedenen Faktoren (E3, E2, E1, E4, E5, K1, K4)

Informationstexte und schematische Darstellung zu beiden Gärungsformen

Leistungsbewertung: x KLP-Überprüfungsform: „Darstellungssaufgabe“ zur Ermittlung der Systematisierungskompetenz (UF3) x ggf. Klausur.



EF Energiestoffwechsel UV VI – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Energiestoffwechsel beim Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper? Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte: x Körperliche Aktivität und Stoffwechsel Zeitbedarf: ca. 13 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x UF3 die Einordnung biologischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene

fachliche Strukturen begründen. x B1 bei der Bewertung von Sachverhalten in naturwissenschaftlichen Zusam-

menhängen fachliche, gesellschaftliche und moralische Bewertungskriterien angeben.

x B2 in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen Entscheidungsmöglichkei-ten kriteriengeleitet abwägen, gewichten und einen begründeten Standpunkt beziehen.

x B3 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Auseinanderset-zungen mit biologischen Fragestellungen sowie mögliche Lösungen darstel-len.





Welche Faktoren helfen bei der Be-stimmung des Energieumsatzes?

x Direkte/indirekte Kalorimetrie x Respiratorischer Quotient x Kalorisches Äquivalent

- stellen Methoden zur Bestim-mung des Energieumsatzes bei körperlicher Aktivität verglei-chend dar (UF4)

Informationstexte Der Zusammenhang zwischen respira-torischem Quotienten und Ernährung wird erarbeitet Der quantitative Zusammenhang zwi-schen Sauerstoffbindung und Partial-druck wird an einer sigmoiden Bin-dungskurve ermittelt.



Welche Energiebereitstellenden Pro-zesse gibt es in der Muskelzelle?

x ATP-Zerfall x Kreatinphosphat-Zerfall x Milchsäuregärung x Zellatmung

- präsentieren unter Einbezug geeigneter Medien und unter Verwendung einer korrekten Fachsprache die aerobe und anaerobe Energieumwandlung in Abhängigkeit von körperli-cher Aktivität (K3, UF1)

- erläutern die Bedeutung von NAD+ und ATP für aerobe und anaerobe Dissimilationsvor-gänge (UF1, UF4)

Abbildung oder kurze Filmsequenz eines 100-Meter-Sprints bezüglich der Sauerstoffschuld Lactatstufentest Lactatabbau in Erholungsphasen

An welcher Stelle wird im Muskel das ATP benötigt?

x Muskelaufbau x Gleitfilamenttheorie x Muskelfasertypen

- Erläutern den Unterschied zwi-schen roter und weißer Musku-latur

- präsentieren unter Einbezug geeigneter Medien und unter Verwendung einer korrekten Fachsprache die aerobe und anaerobe Energieumwandlung in Abhängigkeit von körperli-chen Aktivitäten (K3, UF1).

Partnerpuzzle mit Arbeitsblättern zur roten und weißen Muskulatur und zur Sauerstoffschuld Bildkarten zu Muskeltypen und Sport-arten

Muskeltypen werden begründend Sport-arten zugeordnet. Hier können Beispiele von 100-Meter-, 400-Meter- und 800-Meter-Läufern ana-lysiert werden. Verschiedene Muskelgewebe werden im Hinblick auf ihre Mitochondriendichte (stellvertretend für den Energiebedarf) untersucht / ausgewertet.

Wie funktional sind bestimmte Trai-ningsprogramme und Ernährungswei-sen für bestimmte Trainingsziele?

x Ernährung und Fitness x Kapillarisierung x Mitochondrien

x Glycogenspeicherung x Myoglobin

- erläutern unterschiedliche Trai-ningsformen adressatenge-recht und begründen sie mit Bezug auf die Trainingsziele (K4).

Fallstudien aus der Fachliteratur (Sportwissenschaften)

Hier können Trainingsprogramme und Ernährung unter Berücksichtigung von Trainingszielen (Aspekte z.B. Ausdauer, Kraftausdauer, Maximalkraft) und der Organ- und Zellebene (Mitochondrien-anzahl, Myoglobinkonzentration, Kapil-larisierung, erhöhte Glykogenspeiche-rung) betrachtet, diskutiert und beurteilt werden. Verschiedene Situationen können „durchgespielt“ (z.B. die Folgen einer Fett-, Vitamin- oder Zuckerunterversor-gung) werden.



Wie wirken sich leistungssteigernde Substanzen auf den Körper aus?

x Formen des Dopings � Anabolika � EPO � …

- nehmen begründet Stellung zur

Verwendung leistungssteigern-der Substanzen aus gesund-heitlicher und ethischer Sicht (B1, B2, B3).

Anonyme Kartenabfrage zu Doping Informationstext zu Werten, Normen, Fakten Informationstext zum ethischen Re-flektieren (nach Martens 2003) Exemplarische Aussagen von Perso-nen Informationstext zu EPO Historische Fallbeispiele zum Einsatz von EPO (Blutdoping) im Spitzensport Weitere Fallbeispiele zum Einsatz anaboler Steroide in Spitzensport und Viehzucht

Juristische und ethische Aspekte wer-den auf die ihnen zugrunde liegenden Kriterien reflektiert. Verschiedene Perspektiven und deren Handlungsoptionen werden erarbeitet, deren Folgen abgeschätzt und bewer-tet. Bewertungsverfahren und Begriffe wer-den geübt und gefestigt.

Diagnose von Schülerkompetenzen: x Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe Leistungsbewertung:

x KLP-Überprüfungsform: „Bewertungsaufgabe“ zur Ermittlung der Entscheidungskompetenz (B2) und der Kriterienermittlungskompetenz (B1) mithilfe von Fallbeispielen


77

Übersichten der Inhaltsfelder der Q-Phase – Grundkurs

Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Modellvorstellungen zur Proteinbiosynthese – Wie entste-hen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen Strukturen auf einen Organismus? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x UF1 Wiedergabe x UF3 Systematisierung x UF4 Vernetzung x E6 Modelle Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: � Proteinbiosynthese � Genregulation Zeitbedarf: ca. 18 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch be-dingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x E5 Auswertung x K2 Recherche x B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: � Meiose und Rekombination � Analyse von Familienstammbäumen � Bio-ethik Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Risi-ken bestehen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x K2 Recherche x B1 Kriterien x B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: � Gentechnik � Bioethik Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

x E1 Probleme und Fragestellungen x E2 Wahrnehmung und Messung x E3 Hypothesen x E4 Untersuchungen und Experimente x E5 Auswertung x E7 Arbeits- und Denkweisen

Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: � Umweltfaktoren und ökologische Potenz


78

Zeitbedarf: ca. 15 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Synökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

x E6 Modelle x K4 Argumentation

Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: � Dynamik von Populationen Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Untersuchungen auf der Ökosystemebene – Welchen Ein-fluss haben Energiefluss und Stoffkreislauf auf Ökosysteme? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

x E5 Auswertung x UF4 Vernetzung

Inhaltsfelder: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: � Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Veränderung von Ökosystemen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse sowie die Dynamik von Ökosystemen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

x B3 Werte und Normen x B2 Entscheidungen

Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: � Mensch und Ökosysteme Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten

Summe Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS: 90 Stunden


79

Qualifikationsphase (Q2) – GRUNDKURS Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x UF1 Wiedergabe x UF3 Systematisierung x K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: � Grundlagen evolutiver Veränderung � Art und Artbildung � Stammbäume (Teil 1) Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Evolution von Sozialstrukturen – Welche Faktoren beeinflus-sen die Evolution des Sozialverhaltens? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x UF2 Auswahl x UF4 Vernetzung Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: � Evolution und Verhalten Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x UF3 Systematisierung x K4 Argumentation Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: � Evolution des Menschen � Stammbäume (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der Informati-onsverarbeitung und Wahrnehmung – Wie wird aus einer durch einen Reiz ausgelösten Erregung eine Wahrnehmung? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

x UF1 Wiedergabe x UF2 Auswahl x E6 Modelle x K3 Präsentation

Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: � Aufbau und Funktion von Neuronen � Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung Zeitbedarf: ca. 20 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben V:


80

Thema/Kontext: Lernen und Gedächtnis – Wie muss ich mich verhalten, um Abiturstoff am besten zu lernen und zu behalten? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

x K1 Dokumentation x UF4 Vernetzung

Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: � Plastizität und Lernen Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten Summe Qualifikationsphase (Q2) – GRUNDKURS: 60 Stunden


81

Übersichten der Inhaltsfelder der Q-Phase – Leistungskurs

Qualifikationsphase (Q1) – LEISTUNGSKURS Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Erforschung der Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der geneti-schen und epigenetischen Strukturen auf einen Organismus? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x E1 Probleme und Fragestellungen x E3 Hypothesen x E5 Auswertung x E6 Modelle x E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: � Proteinbiosynthese � Genregulation Zeitbedarf: ca. 30 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch be-dingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x UF4 Vernetzung x E5 Auswertung x K2 Recherche x B3 Werte und Normen x B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: � Meiose und Rekombination � Analyse von Familienstammbäumen � Bio-ethik Zeitbedarf: ca. 25 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Gentechnologie heute – Welche Chancen und welche Risi-ken bestehen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x K2 Recherche x K3 Präsentation x B1 Kriterien x B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: � Gentechnologie � Bioethik Zeitbedarf: ca. 20 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x E1 Probleme und Fragestellungen x E2 Wahrnehmung und Messung x E3 Hypothesen x E4 Untersuchungen und Experimente x E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: � Umweltfaktoren und ökologische Potenz Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten


82

Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Synökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x UF1 Wiedergabe x E5 Auswertung x E6 Modelle Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: � Dynamik von Populationen Zeitbedarf: ca. 15 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Erforschung der Fotosynthese – Wie entsteht aus Lichtener-gie eine für alle Lebewesen nutzbare Form der Energie? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x E1 Probleme und Fragestellungen x E2 Wahrnehmung und Messung x E3 Hypothesen x E4 Untersuchungen und Experimente x E5 Auswertung x E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: � Fotosynthese Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Ökosysteme – Welchen Einfluss haben Energiefluss und Stoffkreislauf auf Ökosysteme? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x UF4 Vernetzung x E6 Modelle x B2 Entscheidungen x B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: � Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: ca. 15 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VIII: Thema/Kontext: Veränderung von Ökosystemen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse sowie auf die Dynamik von Ökosystemen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x UF2 Auswahl x K4 Argumentation x B2 Entscheidungen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: � Mensch und Ökosysteme Zeitbedarf: ca. 15 Std. à 45 Minuten

Summe Qualifikationsphase (Q1) – LEISTUNGSKURS: 150 Stunden


83

Qualifikationsphase (Q2) – LEISTUNGSKURS Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x UF1 Wiedergabe x UF3 Systematisierung x K4 Argumentation x E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: � Grundlagen evolutiver Veränderung � Art und Artbildung � Entwicklung der Evolutionstheorie Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Von der Gruppen- zur Multilevel-Selektion – Welche Fakto-ren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x UF2 Auswahl x K4 Argumentation x E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: � Evolution und Verhalten Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Spuren der Evolution – Wie kann man Evolution sichtbar machen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x E2 Wahrnehmung und Messung x E3 Hypothesen Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: � Art und Artbildung � Stammbäume Zeitbedarf: ca. 6 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x UF3 Systematisierung x E5 Auswertung x K4 Argumentation Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: � Evolution des Menschen Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten


84

Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung – Wie ist das Nervensystem des Menschen aufge-baut und wie ist organisiert? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x UF1 Wiedergabe x UF2 Auswahl x E1 Probleme und Fragestellungen x E2 Wahrnehmung und Messung x E5 Auswertung x E6 Modelle Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: � Aufbau und Funktion von Neuronen � Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung (Teil 1) � Methoden der Neurobiologie (Teil 1) Zeitbedarf: ca. 25 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhabe VI: Thema/Kontext: Fototransduktion – Wie entsteht aus der Erregung einfallen-der Lichtreize ein Sinneseindruck im Gehirn? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: x E6 Modelle x K3 Präsentation Inhaltsfelder: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: � Leistungen der Netzhaut � Neuronale Informationsverarbeitung und Grund-lagen der Wahrnehmung (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Aspekte der Hirnforschung – Welche Faktoren beeinflussen unser Gehirn? Kompetenzen: x UF4 Vernetzung x K2 Recherche x K3 Präsentation x B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: � Plastizität und Lernen � Methoden der Neurobiologie (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 17 Std. à 45 Minuten

Summe Qualifikationsphase (Q2) – LEISTUNGSKURS: 100 Stunden


85

Grundkurs – Q 1: Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)

x Unterrichtsvorhaben I: Modellvorstellungen zur Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen Strukturen auf einen Organismus?

x Unterrichtsvorhaben II: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf?

x Unterrichtsvorhaben III: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Inhaltliche Schwerpunkte:

x Meiose und Rekombination x Analyse von Familienstammbäumen x Proteinbiosynthese x Genregulation x Gentechnik x Bioethik

Basiskonzepte: System Merkmal, Gen, Allel, Genwirkkette, DNA, Chromosom, Genom, Rekombination, Stammzelle + Struktur und Funktion Proteinbiosynthese, Genetischer Code, Genregulation, Transkriptionsfaktor, Mutation, Proto-Onkogen, Tumor-Suppressorgen, DNA-Chip Entwicklung Transgener Organismus, Epigenese, Zelldifferenzierung, Meiose Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten


86

Q2 GK Genetik UV I – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Modellvorstellungen zur Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der gene-tischen Strukturen auf einen Organismus? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Proteinbiosynthese x Genregulation

Zeitbedarf: 18 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkteübergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können …

x UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern

x UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachli-chen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung be-gründen

x UF4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens er-schließen und aufzeigen

x E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theore-tischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simu-lationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären o-der vorhersagen

Mögliche didaktische Leitfra-gen / Sequenzierung inhaltli-cher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …


Didaktisch-methodische An-merkungen und Empfehlun-gen sowie Darstellung der ver-bindlichen Absprachen der Fachkonferenz

Reaktivierung von SI-bzw. EF-Vorwissen

Poster Aufbau der DNA Advanced Organizer

SI/EF-Wissen wird reaktiviert, ein Ausblick auf Neues wird ge-geben.

Was ist ein Gen? x Allgemeine Definition

Wie ist der genetische Code ver-schlüsselt? x Dreiergruppe DNA-Basen

verschlüsselt eine Amino-säure

x Einführung der Code-Sonne

x Erläutern Eigenschaften des gen. Codes

(und charakterisieren mit dessen Hilfe Genmutationen) (UF1, UF2)

Triplettbindungstest

Die allg. Definition wird zum Ende durch vertieftes Wissen ak-tualisiert. Mathematische Überlegungen, wie viele DNA-Basen benötigt werden, um für die 20 AS zu co-dieren: Basentriplett


87

Wie läuft die Genexpression im Detail ab?

x Transkription x Translation x Prozessierung eukaryoti-

scher DNA o Spleißen o Capping o Polyadenylierung

x Vergleich Genexpression Pro –und Eukaryoten

x vergleichen die molekularen Abläufe in der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryo-ten (UF1, UF3).

Stop-Motion-Filme Bilderpuzzle Materialien (z.B. Knetgummi) Modell zum alternativen Spleißen Lerntempoduett (Übersichtsskizze Ablauf Genexpression bei Pro –und Eukaryoten erstellen)

Unterstützung durch animierte Filme, z.B. Schroedel

Wie wirken sich Veränderungen des Genotyps auf den Phänotyp aus? x z. B. Xeroderma Pigmento-

sum x Genmutation x Reparaturmechanismen x Mutagene

x Analyseverfahren, z. B.

o Ames Test o DNA-Chip

x (erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und )charakterisieren mit dessen Hilfe Genmutationen (UF1, UF2)

x erklären die Auswirkungen versch. Gen-, (Chromosom- und Genom)mutationen auf den Phänotyp (u.a. unter Berücksichtigung von Genwirkketten) (UF1, UF4)

x geben die Bedeutung von DNA-Chips an und beurteilen Chancen und Risiken (B1, B3)

Gruppenpuzzle zu Punkt-mutatio-nen und Auswirkungen Galeriegang zu Gentests

Wie wird die Genexpression regu-liert?

x Genregulation Prokaryo-ten

x Epigenetische Regulation:

DNA-Methylierung

x erläutern und entwickeln Modellvorstellun-gen auf der Grundlage von Experimenten zur Aufklärung der Genregulation bei Pro-karyoten (E2, E5, E6),

x erklären einen epigenetischen Mechanis-

mus als Modell zur Regelung des Zellstoff-wechsels (E6)

Entwicklung des Operon-Modells mit Informationstexten Anfertigung von Stop-Motion-Fil-men Internetrecherche zu Epigenetik

.

Wie entwickeln sich unterschiedli-che Zell -und Gewebetypen?

x Wachstumsfaktoren

x erklären mithilfe eines Modells die Wech-selwirkung von Proto-Onkogenen und Tu-mor-Suppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus und beurteilen die Folgen

Informationstexte zu Krebs Entstehung von Krebs, Thera-pien (auch Stammzellen)


88

x Krebs als Folge von an-gehäuften Fehlern in Kör-perzellen

von Mutationen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4)

Diagnose von Schülerkompetenzen: Selbsteinschätzung mit Kompetenzbögen und Auswertung Leistungsbewertung:

x KLP-Überprüfungsform: z. B. „Analyseaufgabe“; angekündigte Kurztests möglich x Klausur


89

Q2 GK Genetik UV II – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Meiose und Rekombination x Analyse von Familienstammbäumen x Bioethik


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zu-

sammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Er-gebnisse verallgemeinern.

x K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Da-ten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftli-chen Publikationen recherchieren, auswerten und vergleichend beur-teilen,

x B3 an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten.



Empfohlene Lehrmittel/ Ma-terialien/ Methoden


Reaktivierung von SI-Vorwissen

Poster „Embryogenese“ Advance Organizer Think-Pair-Share zu bekann-ten Elementen

SI-Wissen wird reaktiviert, ein Ausblick auf Neues wird gegeben.

Wie werden die Keimzellen gebildet und welche Unterschiede gibt es bei Frau und Mann? x Meiose x Spermatogenese / Oogenese

Wo entscheidet sich die genetische Aus-stattung einer Keimzelle und wie entsteht genetische Vielfalt? x inter- / intrachrom. Rekombination

Wie wirken sich Fehler bei der Meiose aus? - Chromosomenmutationen - Genommutationen

x erläutern die Grundprinzipien

der Rekombination (Reduktion und Neukombination der Chromosomen) bei Meiose und Befruchtung (UF4).

x Erklären die Auswirkungen versch. (Gen-,) Chromosom- und Genommutationen auf den phänotyp (u.a. unter Be-rücksichtigung von Genwirk-ketten) (UF1, UF4)

Selbstlernplattform von Mal-lig: http://www.mallig.eduvi-net.de/default.htm#kurs Materialien (z. B. Knetgummi) Arbeitsblätter Gruppenpuzzle - Philadelphia-Cromosom - Trisomie 21 - Katzenschreisyndrom - Gonosomale Genommutatio-

nen

Zentrale Aspekte der Meiose werden selbstständig wiederholt und geübt. Schlüsselstellen bei der Keimzellenbil-dung werden erarbeitet und die theore-tisch möglichen Rekombinationsmög-lichkeiten werden ermittelt.

http://www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs



90

Wie kann man ein Vererbungsmuster von genetisch bedingten Krankheiten im Verlauf von Familiengenerationen ermitteln und wie kann man daraus Prognosen für den Nach-wuchs ableiten?

x Erbgänge/Vererbungsmodi x genetisch bedingte Krankheiten,

z.B.: - Mukoviszidose - Marfan-Syndrom - Chorea Huntington - Hämophilie

x formulieren bei der Stamm-baumanalyse Hypothesen zu X-chromosomalen und auto-somalen Vererbungsmodi ge-netisch bedingter Merkmale und begründen die Hypothe-sen mit vorhandenen Daten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4).

Checkliste zum methodischen Vorgehen bei einer Stamm-baumanalyse. Exemplarische Beispiele von Familienstammbäumen Selbstlernplattform von Mal-lig: http://www.mallig.eduvi-net.de/default.htm#kurs

Verbindlicher Beschluss der Fach-konferenz: Die Auswertungskompe-tenz bei humangenetischen Stamm-bäumen wird im Unterricht an mehre-ren Beispielen geübt. Prognosen zum Auftreten spezifischer, genetisch bedingter Krankheiten werden für Paare mit Kinderwunsch ermittelt und für (weitere) Kinder begründet an-gegeben.

Bioethik: Welche therapeutischen Ansätze ergeben sich aus der Stammzellenfor-schung und was ist von ihnen zu halten?

x Gentherapie x Zelltherapie

x recherchieren Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stammzellen und prä-sentieren diese unter Verwen-dung geeigneter Darstellungs-formen (K2, K3).

x stellen naturwissenschaftlich-gesellschaftliche Positionen zum therapeutischen Einsatz von Stammzellen dar und be-urteilen Interessen sowie Fol-gen ethisch (B3, B4).

Recherche zu embryonalen bzw. adulten Stammzellen und damit verbundenen therapeuti-schen Ansätzen in untersch., von der Lehrkraft ausgewähl-ten Quellen:

- Internetquellen - Fachbücher / Fach-

zeitschriften Checkliste: Welche Quelle ist neutral und welche nicht? Checkliste: richtiges Belegen von Informationsquellen Ggf. Powerpoint-Präsentatio-nen der SuS Dilemmamethode Gestufte Hilfen zu den ver-schiedenen Schritten der ethi-schen Urteilsfindung

Das vorgelegte Material könnte von SuS ergänzt werden. An dieser Stelle kann auf das korrekte Belegen von Text- und Bildquellen ein-gegangen werden, auch im Hinblick auf die Facharbeit. Neutrale und „interes-sengefärbte Quellen“ werden kriteriell reflektiert. Am Beispiel des Themas „Dürfen Emb-ryonen getötet werden, um Krankheiten zu heilen?“ kann die Methode einer Di-lemma-Diskussion durchgeführt und als Methode reflektiert werden.


x KLP-Überprüfungsform: „Analyseaufgabe“; angekündigte Kurztests möglich, z. B. zu Meiose / Karyogrammen / Stammbaumanalyse x ggf. Klausur




91

Q2 GK Genetik UV III – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Gentechnik x Bioethik


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen

und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen,

x K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkennt-nisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen,

x B1 bei der Bewertung von Sachverhalten in naturwissen-schaftlichen Zusammenhängen fachliche, gesellschaftliche und moralische Bewertungskriterien angeben,

x B4 Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen mit Bezug auf die Zielsetzungen der Natur-wissenschaften darstellen.



Empfohlene Lehrmittel/ Ma-terialien/ Methoden

Didaktisch-methodische An-merkungen und Empfehlun-gen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz


Advance Organizer Think-Pair-Share zu bekann-ten Elementen

SI-Wissen wird reaktiviert, ein Ausblick auf Neues wird gege-ben.

Wie werden durch Übertragung frem-der Gene gezielt Arten verändert?

Restriktionsenzyme interaktiv


92

x Werkzeuge und Verfahrens-schritte der Gentechnik

x Transgene Arten x Gentechnisch veränderte Le-

bensmittel x Gentechnik in der Medizin - In-

sulinproduktion x Nutzungen und Leistungen

von Bakterien

x beschreiben molekulargenetische Werk-zeuge und erläutern deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen (UF1).

x stellen mithilfe geeigneter Medien die Her-

stellung transgener Lebewesen dar und diskutieren ihre Verwendung (K1, B3),

x begründen die Verwendung bestimmter

Modellorganismen (u.a. E. coli) für beson-dere Fragestellungen genetischer For-schung (E6, E3)

Papiermodelle zu gentechni-schen Methoden Arbeitsblätter x Gentechnik in der Diskus-

sion (Diskussionsrunde)

Wie lassen sich DNA- Spuren eindeu-tig zuordnen?

x PCR x Gelelektrophorese x Gen. Fingerabdruck

x erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1),

x Arbeitsblätter x Animationen und Unter-

richtsfilme zur PCR x Experiment: Gelelektropho-

rese/Genetischer Fingerab-druck


x KLP-Überprüfungsform: angekündigte Kurztests möglich, Laborbuch zur Bakteriengenetik x ggf. Klausur / Kurzvortrag


93

Grundkurs Q 1

Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)

x Unterrichtsvorhaben IV: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten?

x Unterrichtsvorhaben V: Synökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen?

x Unterrichtsvorhaben VI: Untersuchungen auf der Ökosystemebene – Welchen Einfluss haben Energiefluss und Stoffkreislauf auf Ökosysteme?

x Unterrichtsvorhaben VII: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosystemen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse sowie auf die Dynamik von Ökosystemen?


x Umweltfaktoren und ökologische Potenz x Dynamik von Populationen x Stoffkreislauf und Energiefluss x Mensch und Ökosysteme

Basiskonzepte: System Ökosystem, Biozönose, Population, Organismus, Symbiose, Parasitismus, Konkurrenz, Kompartiment, Fotosynthese, Stoffkreislauf Struktur und Funktion Chloroplast, ökologische Nische, ökologische Potenz, Populationsdichte Entwicklung Sukzession, Populationswachstum, Lebenszyklusstrategie Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten


94

Q1 GK Ökologie UV IV – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Umweltfaktoren und ökologische Potenz Zeitbedarf: ca. 15 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme be-

schreiben, in Teilprobleme zerlegen und dazu biologische Fra-gestellungen formulieren

x E2 kriteriengeleitet beobachten und messen sowie gewon-nene Ergebnisse objektiv und frei von eigenen Deutungen be-schreiben

x E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen for-mulieren und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben

x E4 Experimente und Untersuchungen zielgerichtet nach dem Prinzip der Variablenkontrolle unter Beachtung der Sicher-heitsvorschriften planen und durchführen und dabei mögliche Fehlerquellen reflektieren

x E7 an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit biologischer Modelle und Theorien beschreiben




Didaktisch-methodische Anmer-kungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Ab-sprachen der Fachkonferenz

Transparenz Übersicht (Advance Organizer) mit Ebenen der Ökologie

Wie hängt das Vorkommen einer Art von den Umweltfaktoren ab?

x zeigen den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von Bioindikatoren und der In-tensität abiotischer Faktoren in einem be-liebigen Ökosystem auf (UF3, UF4, E4),

Auswerten von Toleranz-kurven ggf. Temperaturor-gelversuch (z.B. mit As-seln)

Wiederholgen/festigen: Graphen voll-ständig und korrekt beschreiben Wiederholen/festigen: Versuchsproto-kolle zur Auswertung anfertigen


95

Wie ist der Körperbau von Tieren an den Lebensraum angepasst?

x erläutern die Aussagekraft von biologi-schen Regeln (u.a. tiergeographische Re-geln) und grenzen diese von naturwissen-schaftlichen Gesetzen ab (E7, K4).

Bergmann’sche und Al-len’sche Regel, ggf. mit entsprechenden Versu-chen (Bergmann: Wärme-abgabe bei unterschiedli-chen Glaskolben, Allen: Wärmeabgabe bei glei-chen Glaskolben mit un-terschiedlichen Anhän-gen/Löffeln)

eigenständige Auswertung von (selbst durchgeführten oder beschrie-benen) Untersuchungen Ausnahmen mit der Regel verglei-chen


x Ggf. Klausur


96

Q1 GK Ökologie UV V – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Synökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Dynamik von Populationen Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vorgänge begründet auswählen und deren Grenzen und Gültigkeitsbereiche angeben, K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren.

Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher As-pekte



Didaktisch-methodische Anmer-kungen und Empfehlungen so-wie Darstellung der verbindli-chen Absprachen der Fachkonfe-renz

Wie können Lebewesen an einem gemeinsamen Habitat leben?

- erklären mithilfe des Modells der ökologischen Nische die Koexis-tenz von Arten (E6, UF1, UF2)

ökologische Nischen koexistierender Arten beschreiben, um Nischenkon-zept vom Raumkonzept zu differenzie-ren (in einem Raum befinden sich zwei oder mehr Nischen)

Nischenkonzept als Überleitung von Autökologie (alle biotischen und abiotischen Ansprüche der ei-nen Art) zur Synökologie (reale Ni-sche: bei Einbezug der Konkurrenz-situation)

Welche Formen von Zusammenle-ben sind möglich und welche Auswir-kungen haben sie auf die jeweiligen Populationen?

- leiten aus Untersuchungsdaten zu intra- und interspez. Beziehun-gen (Parasitismus, Symbiose, Konkurrenz) mögliche Folgen für die jeweiligen Arten ab und prä-sentieren diese unter Verwen-dung angemessener Medien (E5, K3, UF1)

ggf. Referate zu Merkmalen interspezi-fischer Beziehungen oder 4er-Partner-puzzle mit Buchtexten Symbiosebeispiele (Putzerlipp-fisch/Barsch, Korallen: Algen/Polypen) Parasitismus: Schädlingsbekämpfung


97

Wie wirken sich natürliche Feinde auf die Populationsdichte aus?

- untersuchen die Veränderungen von Populationen mit Hilfe von Si-mulationen auf der Grundlage des Lotka-Volterra-Modells (E6),

- recherchieren Beispiele für die bi-

ologische Invasion von Arten und leiten Folgen für das Ökosystem ab (K2, K4),

Computer-Simulationen zum Populati-onswachstum (exponentielles und lo-gistisches Wachstum) Populationsdichtekurven interpretieren L-V-Regeln ableiten, Aussagekraft kri-tisch beurteilen (z.B. anhand weiterer Beispiele oder der Voraussetzungen des Modells) Invasion: z.B. Mungo auf Jamaica

Statt Computersimulation auch möglich: Excel-Nutzung (s. Grüne Reihe: Praktikum Populationsent-wicklung) → SuS lernen Funktionen von Tabellen-Kalkulationsprogram-men; deren Nutzen im Alltag reflek-tieren

Wie verändern sich Populationen in einem Ökosystem?

x beschreiben die Dynamik von Po-pulationen in Abhängigkeit von dichteabhängigen und dichteun-abh. Faktoren (UF1)

x leiten aus Daten zu abiotischen und biot. Faktoren Zusammen-hänge im Hinblick auf (zyklische und sukzessive Veränderungen (Abundanz und Dispersion von Arten) sowie) K- und r-Lebens-zyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, UF4)

Unterscheidung Oszillation/Fluktuation ggf: verschiedene Schulbücher + Campbell etc. mit Texten zu k-/r-Stra-tegen auslegen, Qualität der Texte ver-gleichen lassen, Übertragung auf All-tag

Diagnose von Schülerkompetenzen: Selbsteinschätzung mit Kompetenzbögen und Auswertung Leistungsbewertung: ggf. Klausur


98

Q1 GK Ökologie UV VI – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: : Untersuchungen auf der Ökosystemebene – Welchen Einfluss haben Energiefluss und Stoffkreislauf auf Ökosysteme? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus

qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben

x UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfah-rungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren.



Empfohlene Lehrmit-tel/ Materialien/ Metho-den


Was bedeutet Energiefluss in einem Ökosystem?

o Nahrungskette o Nahrungsnetz o Biomasseproduktion o Trophieebenen o Energieumwandlung o Energiefluss und –entwertung

x stellen energetische und stoffliche Bezie-hungen verschiedener Organismen unter den Aspekten von Nahrungskette, Nah-rungsnetz und Trophieebene formal, sprachlich und fachlich korrekt dar (K1, K3),

terrestrisches, dann aquatisches Beispiel Bewertung, warum i.d.R. keine höhere Stufe als Tertiärkonsument

terrestrisches Beispiel wegen besserer Greifbarkeit, dann aquatisches Beispiel (See): Trophieebenen im See

Woher stammen Glucose und Sauer-stoff, die stoffliche und energetische Lebensgrundlage aller tierischen Lebe-wesen?

x erläutern den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Synthesereaktion und ordnen die Reaktionen den unterschiedli-chen Kompartimenten des Chloroplasten zu (UF1, UF3)

x analysieren Messdaten zur Abhängigkeit der Fotosyntheseaktivität von unter-schiedlichen abiotischen Faktoren (E5)

Simulations-CD zum Bi-ologieHeute-Buch ggf. Fotosynthese-Ver-suche mit Wasserpest (Abhängigkeit von Licht, CO2-Gehalt, Temp.)

Einstieg in die Fotosynthese über Tro-phiestufen, Energiefluss und v.a. Stoff-kreislauf: pflanzliche Kost als Nahrungs-grundlage für (die bisher überwiegend fokussierten) Tiere Wasserpest: Fotosynthese im aquati-schen Bereich → Kontext bleibt erhalten


99

Welchen Einfluss haben die Jahreszei-ten auf Stoffkreisläufe z.B. im Ökosys-tem See?

x entwickeln aus zeitlich-rhythmischen Än-derungen des Lebensraums biologische Fragestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5)

x leiten an Daten zu biotischen und abioti-schen Faktoren Zusammenhänge im Hin-blick auf zyklische und sukzessive Verän-derungen (Abundanz und Dispersion von Arten) (sowie K- und r-Lebenszyklusstra-tegien) ab (E5, UF1, UF2, UF3, UF4)

Frühjahrs- und Herbst-zirkulation im dimikti-schen See mit Modell-versuch

ggf. weitere Aspekte zum Ökosystem See, um ökologische Prozesse eines Ökosystems umfassender kennenzuler-nen (z.B: Oligo-/Eutrophierung, Sukzes-sion: Verlandung, Vergleich mit Fluss); menschlicher Einfluss kann auch bei Eu-trophierung oder bei Abwassereinleitung in den Fluss thematisiert werden



100

Q1 GK Ökologie UV VII – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Veränderung von Ökosystemen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse sowie die Dynamik von Ökosystemen? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Mensch und Ökosysteme Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x B3 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Aus-

einandersetzungen mit biologischen Fragestellungen sowie mögliche Lösungen darstellen,

x B2 in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen Entschei-dungsmöglichkeiten kriteriengeleitet abwägen, gewichten und ei-nen begründeten Standpunkt beziehen



Empfohlene Lehrmit-tel/ Materialien/ Metho-den


Welchen Einfluss hat der Mensch auf Stoffkreisläufe in der Natur? - Kohlenstoffkreislauf

x präsentieren und erklären auf der Grund-lage von Untersuchungsdaten die Wir-kung von anthropogenen Faktoren auf ei-nen ausgewählten globalen Stoffkreislauf (K1, K3, UF1),

z.B. aktuelle Nachrich-ten zu Nitratbelastung in Böden durch Landwirt-schaft aufgreifen o. menschl. Einfluss auf Treibhauseffekt (C-Kreislauf)

Wahl des Kreislaufs je nach tagesaktu-ellen Themen, um Aktualität des The-mas hervorzuheben

Welchen Einfluss hat das eigene Kon-sumverhalten auf die Natur?

x entwickeln Handlungsoptionen für das ei-gene Konsumverhalten und schätzen diese unter dem Aspekt der Nachhaltig-keit ein (B2, B3),

Folgen des steigenden Fleischkonsum (z.B. auf Düngerbedarf oder CO2-Ausstoß) thematisieren

Eigenes Konsumverhalten hinterfragen; nicht betonen, was man schlecht macht, sondern das, was man besser machen kann (konstruktivistischer Umgang mit eigener Verantwortung)

Beeinflusst nachhaltiges Wirtschaften die Zukunft der Biosphäre und der Menschheit?

x diskutieren Konflikte zwischen der Nut-zung natürlicher Ressourcen und dem Naturschutz (B2, B3),

Menschl. Aktivitäten be-drohen die Biodiversität (Markl S. 371) Ökol. Fußabdruck vs. Kapazität der Erde



101

Grundkurs Q 2

Inhaltsfeld: IF 5 (Evolution)

x Unterrichtsvorhaben I: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? x Unterrichtsvorhaben II: Evolution von Sozialstrukturen – Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? x Unterrichtsvorhaben III: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch?


x Grundlagen evolutiver Veränderung x Art und Artbildung x Evolution und Verhalten x Evolution des Menschen x Stammbäume

Basiskonzepte: System Art, Population, Paarungssystem, Genpool, Gen, Allel, ncDNA, mtDNA Struktur und Funktion Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift, Isolation, Investment, Homologie Entwicklung Fitness, Divergenz, Konvergenz, Coevolution, Adaptive Radiation, Artbilddung, Phylogenese Zeitbedarf: ca. 32 Std. à 45 Minuten


102

Q2 GK Evolution UV I – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Grundlagen evolutiver Veränderung x Art und Artbildung x Stammbäume (Teil 1)


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläu-

tern, x UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Krite-

rien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen, x K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv

austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argu-mente belegen bzw. widerlegen.


Konkretisierte Kompetenzerwartun-gen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Mate-rialien/ Methoden


Welche genetischen Faktoren beein-flussen den evolutiven Wandel? x Grundlagen des evolutiven Wan-

dels x Grundlagen biologischer Ange-

passtheit x Populationen und ihre genetische

Struktur

x erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Pro-zess der Evolution unter dem Aspekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4).

x erläutern den Einfluss der Evoluti-

onsfaktoren (Mutation, Rekombina-tion, Selektion, Gendrift) auf den Genpool der Population (UF4, UF1).

Bausteine für advance organi-zer Materialien zur genetischen Va-riabilität und ihren Ursachen. Beispiel: Hainschnirkelschne-cken concept map Lerntempoduett zu abiotischen und biotischen Selektionsfakto-ren (Beispiel: Birkenspanner, Kerguelen-Fliege) Gruppengleiches Spiel zur Se-lektion

Advance organizer wird aus vorgege-benen Bausteinen zusammengesetzt. An vorgegebenen Materialien zur ge-netischen Variabilität wird arbeitsgleich gearbeitet. Auswertung als concept map Ein Expertengespräch wird entwickelt. Das Spiel wird durchgeführt und aus-gewertet; eine Reflexion wird vorge-nommen.


103

Wie kann es zur Entstehung unter-schiedlicher Arten kommen?

x Typologischer und biologi-scher Artbegriff und die bi-näre Nomenklatur

x Isolationsmechanismen x Artbildung

x beurteilen vergleichend den typologi-schen und biologischen Artbegriff (K2)

x erklären Modellvorstellungen zu allo-patrischen und sympatrischen Artbil-dungsprozessen an Beispielen (E6, UF1).

Informationstexte Karten mit Fachbegriffen Zeitungsartikel

Je ein zoologisches und ein botani-sches Beispiel pro Isolationsmechanis-mus werden verteilt. Eine tabellarische Übersicht wird er-stellt und eine Definition zur allopatri-schen Artbildung wird entwickelt. Unterschiede zwischen sympatrischer und allopatrischer Artbildung werden erarbeitet.

Wie lassen sich die evolutiven Me-chanismen in einer Theorie zusam-menfassen?

x Synthetische Evolutionsthe-orie

x stellen die synthetische Evolutions-theorie zusammenfassend dar (UF2, UF4)

Informationstext Strukturlegetechnik zur syn-thetischen Evolutionstheorie

Die Faktoren, die zur Entwicklung der Evolutionstheorie führten, werden mit-hilfe einer Textsammlung aus Schulbü-chern kritisch analysiert. Eine vollständige Definition der Synthe-tischen Evolutionstheorie wird erarbei-tet.

Wie kann sich eine unspezialisierte Stammart in zahlreiche spezialisierte Arten aufspalten?

x Adaptive Radiation

x stellen den Vorgang der adaptiven Radiation unter dem Aspekt der An-gepasstheit dar (UF2, UF4).

Bilder und Texte zum Thema „Adaptive Radiation der Darwin-finken“ bewegliches Tafelbild Evaluation

Ein Konzept zur Entstehung der adapti-ven Radiation wird entwickelt. Ergebnisse werden mit flexibel gestalt-baren Präsentationen an der Tafel dar-gestellt. Fragenkatalog zur Selbst- und Fremd-kontrolle wird selbstständig erstellt.

Welche Ursachen führen zur Coevo-lution und welche Vorteile ergeben sich?

x Coevolution x Selektion und Anpassung

x wählen angemessene Medien zur Darstellung von Beispielen zur Coevolution aus Zoologie und Bota-nik aus und präsentieren Beispiele (K3, UF2).

Realobjekt: Ameisenpflanze Texte und Schemata zur Kos-ten-Nutzen-Analyse mediengestützte Präsentatio-nen Kriterienkatalog zur Beurtei-lung von Präsentationen Lerntheke zum Thema „Schutz vor Beutegreifern“ Filmanalyse

Kosten-Nutzen-Analyse wird erstellt. Anhand einer selbst gewählten media-len Darstellung werden versch. Bei-spiele der Coevolution präsentiert. Mittels inhalts- und darstellungsbezo-genem Kriterienkatalog werden Prä-sentationen beurteilt. Anhand untersch. Beispiele wird der Schutz vor Beutegreifern (Mimikry, Mi-


104

x belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organis-men (u.a. mithilfe von Auszügen aus Gendatenbanken) (E2, E5).

mese, etc.) unter dem Aspekt des evo-lutionären Wandels von Organismen erarbeitet. Fachbegriffe werden den im Film auf-geführten Beispielen zugeordnet. Verbindlicher Beschluss der FK: Einsatz eines Kriterienkatalogs zur Beurteilung von Präsentationen

Was deutet auf verwandtschaftliche Beziehungen von Lebewesen hin?

x Belege für die Evolution x konvergente und divergente

Entwicklung

x stellen Belege für die Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biolo-gie (u.a. Molekularbiologie) adressa-tengerecht dar (K1, K3).

x analysieren molekulargenetische Da-ten und deuten diese im Hinblick auf die Verbreitung von Allelen und Ver-wandtschaftsbeziehungen von Lebe-wesen (E5, E6).

x deuten Daten zu anatomisch-mor-phologischen und molekularen Merk-malen von Organismen zum Beleg konvergenter und divergenter Ent-wicklungen (E5, UF3).

Abbildungen von Beispielen konvergenter /divergenter Ent-wicklung und Homologien Arbeitsteilige Gruppenarbeit Texte und Abbildungen zu ver-schiedenen Untersuchungsme-thoden: DNA-DNA-Hybridisie-rung, Aminosäure- und DNA-Se-quenzanalysen, etc.

Definitionen werden anhand der Abbil-dungen entwickelt. Die unterschiedlichen Methoden wer-den analysiert und vor dem Kurs prä-sentiert.

Wie lassen sich Verwandtschaftsver-hältnisse ermitteln und systematisie-ren?

x Homologien x Grundlagen der Systematik

x entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anato-misch-morphol. und mol. Homologien (E3, E5, K1, K4).

x beschreiben die Einordnung von Le-bewesen mithilfe der Systematik u. der binären Nomenklatur (UF1, UF4).

x erstellen und analysieren Stamm-bäume anhand von Daten zur Ermitt-lung von Verwandtschaftsbeziehun-gen der Arten (E3, E5).

Daten und Abbildungen zu morphologischen Merkmalen der Wirbeltiere und der Unter-schiede Ergebnisse/Daten von moleku-largenetischer Analysen Bilder und Texte zu Apomor-phien und Plesiomorphien und zur Nomenklatur Lernplakat mit Stammbaument-wurf

Daten werden ausgewertet und Stammbäume erstellt. Ergebnisse werden diskutiert.

Diagnose von Schülerkompetenzen: KLP-Überprüfungsform: „Darstellungsaufgabe“ (concept map, advance organizer) Leistungsbewertung: ggf. Klausur


105

Q2 GK Evolution UVII – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Evolution von Sozialstrukturen – Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? Inhaltsfeld: Evolution Inhaltliche Schwerpunkte:

x Evolution und Verhalten


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x UF2 zur Lösung von biologischen Problemen zielführende Definitionen,

Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet auswählen und an-wenden.

x UF4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens erschließen und auf-zeigen.



Empfohlene Lehrmittel/ Mate-rialien/ Methoden


Wie konnten sich Sexualdimorphis-men im Verlauf der Evolution etablie-ren, obwohl sie auf die natürliche Se-lektion bezogen eher Handicaps bzw. einen Nachteil darstellen?

x Evolution der Sexualität x Sexuelle Selektion

- inter- und intrasexuelle Selektion

- reproduktive Fitness

x erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Pro-zess der Evolution unter dem As-pekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4).

Bilder von Tieren mit deutli-chen Sexualdimorphismen Informationstexte x zu Beispielen aus dem Tier-

reich und x zu ultimaten Erklärungsansät-

zen bzw. Theorien (Gruppen-selektionstheorie u. Individu-alselektionstheorie)

Ggf. Powerpoint-Präsentatio-nen Beobachtungsbogen

Phänomen: Sexualdimorphismus Präsentationen werden inhalts- und darstellungsbezogen evaluiert.

Wieso gibt es unterschiedliche Sozial- und Paarsysteme?

x Paarungssysteme x Habitatwahl

x analysieren anhand von Daten die evolutionäre Entwicklung von Sozialstrukturen (Paarungssys-

Daten aus der Literatur zum Gruppenverhalten und Sozial-strukturen von Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans

Lebensgemeinschaften werden anhand von wissenschaftlichen Untersuchungs-ergebnissen und grundlegenden Theo-rien analysiert.


106

teme, Habitatwahl) unter dem As-pekt der Fitnessmaximierung (E5, UF2, UF4, K4).

Graphiken / Soziogramme gestufte Hilfen zur Erschlie-ßung von Graphiken / Sozio-grammen Präsentationen

Erklärungshypothesen werden veran-schaulichend dargestellt. Ergebnisse werden vorgestellt und sei-tens der SuS inhalts- und darstellungs-bezogen beurteilt.


x Ggf. Klausur


107

Q2 GK Evolution UV III – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch? Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Evolution des Menschen x Stammbäume (Teil 2)


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen

Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen, x K4 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Ver-

wendung situationsangemessener Medien und Dar-stellungsfor-men adressatengerecht präsentieren





Mensch und Affe – wie nahe verwandt sind sie?

x Primatenevolution

x ordnen den modernen Menschen kriteri-engeleitet Primaten zu (UF3).

x entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Ho-mologien (E3, E5, K1, K4).

x erstellen und analysieren Stammbäume anhand von Daten zur Ermittlung von Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5).

Versch. Entwürfe von Stammbäumen der Pri-maten basierend auf ana-tomisch-morphologischen und molekularbiologi-schen Belegen DNA-Sequenzanalysen verschiedener Primaten Tabelle: Überblick über Parasiten verschiedener Primaten

Daten werden analysiert, Ergebnisse ausgewertet und Hypothesen diskutiert. Auf der Basis der Ergebnisse wird ein präziser Stammbaum erstellt.

Wie erfolgte die Evolution des Men-schen?

x Hominidenevolution

x diskutieren wissenschaftliche Befunde (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hypothe-sen zur Humanevolution unter dem As-pekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruk-tiv (K4, E7, B4).

Artikel aus Fachzeit-schriften versch. Entwürfe von Stammbäumen der Homi-niden basierend auf ana-tomisch-morphologischen und molekularbiologi-schen Belegen DVD Geokompakt „Aben-teuer Mensch“

Vorträge werden entwickelt und vor der Lerngruppe gehalten Verbindlicher Beschluss der FK: Bewerten der Zuverlässigkeit von wissenschaftlichen Quellen/Untersu-chungen


108

Wieviel Neandertaler steckt in uns? x Homo sapiens sapiens und

Neandertaler

x diskutieren wissenschaftliche Befunde (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hypothe-sen zur Humanevolution unter dem As-pekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruk-tiv (K4, E7, B4).

Materialien zu molekula-ren Untersuchungser-gebnissen (Neandertaler, Jetztmensch)

Wissenschaftliche Untersuchungen wer-den kritisch analysiert.

Wie lässt sich Rassismus biologisch widerlegen?

x Menschliche Rassen gestern und heute

x Bewerten die Problematik des Rasse-Begriffs beim Menschen aus histori-scher und gesellschaftlicher Sicht und nehmen zum Missbrauch dieses Be-griffs aus fachlicher Perspektive Stel-lung (B1, B3, K4).

Texte zu historischem und gesellschaftlichem Missbrauch des Rassebe-griffs. Podiumsdiskussion Kriterienkatalog zur Aus-wertung von Podiumsdis-kussionen

Argumente werden mittels Belegen aus der Literatur erarbeitet und diskutiert Die Podiumsdiskussion wird anhand des Kriterienkatalogs reflektiert.

Diagnose von Schülerkompetenzen: Beobachtungsaufgabe (Podiumsdiskussion) Leistungsbewertung: ggf. Klausur


109

Grundkurs Q 2

Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie)

x Unterrichtsvorhaben IV: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der Informationsverarbeitung und Wahrnehmung – Wie wird aus einer durch einen Reiz ausgelösten Erregung eine Wahrnehmung?

x Unterrichtsvorhaben V: Lernen und Gedächtnis – Wie muss ich mich verhalten, um Abiturstoff am besten zu lernen und zu behalten?


x Aufbau und Funktion von Neuronen x Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung x Plastizität und Lernen

Basiskonzepte: System Neuron, Membran, Ionenkanal, Synapse, Gehirn, Netzhaut, Fototransduktion, Farbwahrnehmung, Kontrastwahrnehmung Struktur und Funktion Neuron, Natrium-Kalium-Pumpe, Potentiale, Amplituden- und Frequenzmodulation, Synapse, Neurotransmitter, Hormon, Reaktions-kaskade, Fototransduktion, Sympathicus, Parasympathicus, Neuroenhancer Entwicklung Neuronale Plastizität Zeitbedarf: ca. 28 Std. à 45 Minuten


110

Q1 GK Neurobiologie UV IV – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben IV: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der Informationsverarbeitung und Wahrnehmung Thema/Kontext: Wie wird aus einer durch einen Reiz ausgelösten Erregung eine Wahrnehmung? Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: x Aufbau und Funktion von Neuronen x Degenerative Erscheinungen bei der Alzheimer Krankheit x Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung x Hirnforschung als Spezialgebiet Zeitbedarf: ca. 20 Std. á 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x UF1 Wiedergabe x UF2 Auswahl x UF4 Vernetzung x E6 Modelle x K3 Präsentation





Wie erfolgt die Reizaufnahme? x Sinneszellen lösen eine Wahr-

nehmung aus x Rezeptoren setzen Reize in Po-

tentiale um

x stellen das Prinzip der Signaltransduk-tion an einem Rezeptor anhand von Mo-dellen dar (E6, UF1, UF2, UF4)

x stellen den Vorgang von der (durch ei-nen Reiz ausgelösten) Erregung von Sinneszellen bis zur Konstruktion des Sinneseindrucks bzw. der Wahrneh-mung im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Darstellungsformen in Grundzügen dar (K1, K3)

Reiz-Reaktions-Schema Versuche zur Sinneswahr-nehmungen (z.B. Thermore-gulation, Druckpunkte Haut, Geschmack, Geruch, Licht: Nachbilder) im Zusammen-hang mit verschiedenen Re-zeptortypen Entwicklung Modelldiagramm Grundzüge der Transduktion

Versuche zur Anbindung an den Alltag und zum Hinterfragen der gewohnten Prozesse Progression: vom Konkreten (Wahr-nehmung) zum Abstrakten (Reizent-stehung/-weiterleitung) Details der ablaufenden Prozesse (Re-zeptorpotential, Transduktion erst nach Signalentstehung und –weiterleitung, da Begriffe wie AP bekannt sein müs-sen

Wie entsteht die Reaktion auf den Reiz?

x Aufbau von Nervenzellen x Ionenpumpen x Aktionspotential/ Ruhepoten-

tial x Signalweiterleitung (Rezep-

torpotential/ AP)

x Beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1)

x erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vor-gänge an Biomembranen aus (E5, E2, UF1, UF2)

Arbeitsblätter Simulationen (z.B. Biologie-Heute CD zum Schülerband: Membranpotenzial, AP-Ent-stehung, kontinuierliche und saltatorische Weiterleitung; oder Simulationsprogramm

Soweit technisch möglich, benutzten die Schüler und Schülerinnen selbst-ständig am Computer die Simulationen und führen die Simulationsversuche hypothesengeleitet durch


111

x Signalverarbeitung und Neu-ronen

x Synapsen (chemische und elektrische)

x Neurotransmitter x Codewechsel bei der Weiter-

leitung von Nervensignalen

x Erklären die Weiterleitung des Aktions-potentials an myelinisierten Axonen (UF1)

x erläutern die Verschaltung von Neuro-nen bei der Erregungsweiterleitung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Synapsen auf moleku-larer Ebene (UF1, UF3)

von Natura: Versuche zur AP-Entstehung Modellkritik der Simulationen Dominomodellversuch zur salt./ kont. Weiterleitung als Demonstrationsversuch elektrisches Neuronmodell Signalverrechnung Muskelsteuerung durch Ner-venimpulse

Progression: vom Abstrakten (Reizent-stehung/-weiterleitung) zurück zum Konkreten (Reaktion)

Wie wirken Gifte und Drogen? - Ein-fluss von Medikamenten, Gift und Drogen auf die syn. Übertragung: x Viele Leute lassen sich freiwillig

eines der stärksten bekannten Nervengifte in die Gesichtsmus-kulatur spritzen. Wie wirkt Botox?

x Rauchen wirkt nicht nur krebser-regend, sondern auch als Ner-vengift: Wie wirkt Nikotin?

x Wie verändert Sucht physiolo-gisch das Gehirn?

x dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exogenen Stof-fen auf Vorgänge am Axon, der Sy-napse und auf Gehirnareale an konkre-ten Beispielen (K1, K3, UF2)

x erklären Wirkungen von exogenen Sub-stanzen auf den Körper und bewerten mögliche Folgen für Individuum und Ge-sellschaft (B3, B4, B2, UF4)

Zeitungsartikel Botox-Miss-brauch Diagrammauswertung Niko-tinwirkung Recherche dopaminerges System, Wirkung von Kokain im Belohnungssystem

Mithilfe der zuvor erarbeiteten Inhalte können Phänomene, die immer wieder in den Medien sind, nun biologisch er-klärt werden Anwendung des zuvor Gelernten

Warum bedeuten Rückenmarksver-letzungen häufig lebenslängliche Lähmungen? x Das Nervensystem des Men-

schen (ZNS, PNS) x Sympathikus, Parasympathikus x Hirnforschung als Spezialgebiet/

moderne Untersuchungs-und Be-handlungsmethoden

x erklären die Rolle von Sympathikus und Parasympathikus bei der neuronalen und hormonellen Regelung von physio-logischen Funktionen an einem Beispiel (UF4, E6, UF2, UF1)

x erklären die Bedeutung der Plastizität des Gehirns für ein lebenslanges Ler-nen (UF4)

x ermitteln mithilfe von Aufnahmen eines bildgebenden Verfahrens Aktivitäten versch. Gehirnareale (E5, UF4)

Versuch Kniesehnenreflex Bewertung: Suche nach dem Adrenalinkick inkl. neuronaler und hormoneller Regulati-onsmechanismen bei der Ad-renalin-Ausschüttung (Na-tura) Film: gedankliche Steuerung eines Roboterarms Bewertung: Neuroimplantate

Progression im Basiskonzept System: Vom einzelnen Neuron zum Nerven-system aktuelle Forschungsbereiche aufzei-gen um Aktualität zu verdeutlichen



112

Q1 GK Neurobiologie UV V – Mögliche Unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben V: Lernen und Gedächtnis Thema/Kontext: Wie muss ich mich verhalten, um Abiturstoff am besten zu lernen und zu behalten? Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Plastizität und Lernen Zeitbedarf: ca. 8 Std. á 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können …

x UF4 Vernetzung x E5 Auswertung x K3 Präsentation x B1 Kriterien



Empfohlene Lehrmittel/ Materi-alien/ Methoden


Wie lernen wir? x Aufbau des Gehirns vs. Eintei-

lung der Gedächtnisbereiche x Erkenntnisgewinn durch techni-

sche Verfahren x Lernen als Verknüpfung von Neu-

ronen: Langzeitpotenzierung x Das limbische System als Filter x Die verschiedenen Lerntypen

x erklären die Bedeutung der Plas-tizität des Gehirns für ein lebens-langes Lernen (UF4)

x ermitteln mithilfe von Aufnahmen eines bildgebenden Verfahrens Aktivitäten verschiedener Gehirn-areale (E5, UF4)

Film Gehirnaufbau Referate Bildgebende Verfahren (z.B. EEG, CT, MRT/fMRT, PET), Versuchsauswertung Bilder er-kennen (Natura) Versuchsauswertungen Bedeu-tung des Schlafs (Natura) Durchführung Lerntypentest, Dis-kussion der Konsequenzen Bewertung von Lernmethoden auf Grundlage biol. Erkenntnisse

Ziel: generelle und individuelle Lern-mechanismen/-strategien unterschei-den und in Hinblick auf das Abitur an-wenden

Was ist der Grund dafür, dass wir uns an bestimmte Dinge erinnern und an andere nicht? x Zeitliche und funktionale Ge-

dächtnismodelle nach Marko-witsch

x Degenerative Erscheinungen bei der Alzheimer Krankheit

x stellen aktuelle Modellvorstellun-gen zum Gedächtnis auf anato-misch- physiologischer Ebene dar (K3, B1)

x recherchieren und präsentieren aktuelle wissenschaftliche Er-kenntnisse zu einer degenerati-ven Erkrankung (K2, K3).

Mindmap zeitliches Gedächtnis-modell und inhaltliches Gedächt-nismodell Referate Alzheimer, Parkinson, Multiple Sklerose

Modelle sollten mit eigenen Erfahrun-gen veranschaulicht werden

Diagnose von Schülerkompetenzen: Selbsteinschätzung mit Kompetenzbögen und Auswertung Leistungsbewertung: Ggf. Klausur


113

Leistungskurs – Q 1: Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)

x Unterrichtsvorhaben I: Erforschung der Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen und epigenetischen Strukturen auf einen Organismus?

x Unterrichtsvorhaben II: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf?

x Unterrichtsvorhaben III: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Inhaltliche Schwerpunkte:

x Meiose und Rekombination x Analyse von Familienstammbäumen x Proteinbiosynthese x Genregulation x Gentechnik x Bioethik

Basiskonzepte: System Merkmal, Gen, Allel, Genwirkkette, DNA, Chromosom, Genom, Rekombination, Stammzelle, Erbkrankheiten Struktur und Funktion Proteinbiosynthese, Genetischer Code, Genregulation, Transkriptionsfaktor, Mutation, Proto-Onkogen, Tumor-Suppressorgen, DNA-Chip Entwicklung Transgener Organismus, Epigenese, Zelldifferenzierung, Meiose Zeitbedarf: ca. 75 Std. à 45 Minuten


114

Q2 LK Genetik UV I – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Erforschung der Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen und epigenetischen Strukturen auf einen Organismus? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Proteinbiosynthese x Genregulation


Schwerpunkteübergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können …

x E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschrei-ben, in Teilprobleme zerlegen und dazu biologische Fragestellun-gen formulieren.

x E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formu-lieren und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben

x E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hin- blick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßig- keiten analy-sieren und Ergebnisse verallgemeinern

x E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoreti-schen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulatio-nen biologische sowie biotechnische Pro- zesse erklären oder vorhersagen

x E7 naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Verände-rungen im Weltbild und in Denk- und Arbeits- weisen in ihrer his-torischen und kulturellen Entwicklung darstellen.

Möglichedidaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher As-pekte


Empfohlene Lehrmit-tel/ Materialien/ Me-thoden

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der ver-bindlichen Absprachen der Fachkonferenz

Reaktivierung von SI-/bzw. EF-Vor-wissen

Poster Aufbau der DNA Advanced Organizer

SI-/EF-Wissen wird reaktiviert, ein Ausblick auf Neues wird gegeben.

Was ist ein Gen? x Allgemeine Definition

Triplettbindungstest

Die allgemeine Definition wird zum Ende durch vertieftes Wissen aktualisiert.


115

Wie ist der genetische Code ver-schlüsselt?

x Dreiergruppe DNA-Basen verschlüsselt eine Amino-säure

x Einführung der Code-Sonne

Wie läuft die Genexpression im De-tail ab?

x Transkription x Translation x Prozessierung eukaryoti-

scher DNA o Spleißen o Capping o Polyadenylierung

x Vergleich Genexpression Pro –und Eukaryoten

x benennen Fragestellungen und stellen Hypothesen zur Entschlüsselung des genetischen Codes auf und erläutern klassische Experimente zur Entwicklung der Code-Sonne (E1, E3, E4)

x erläutern wissenschaftliche Experi-

mente zur Aufklärung der Proteinbio-synthese, generieren Hypothesen auf der Grundlage der Versuchspläne und interpretieren die Versuchsergebnisse (E3, E4, E5)

x vergleichen die molekularen Abläufe in

der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eu-karyoten (UF1, UF3).

Stop-Motion-Filme Bilderpuzzle Materialien (z.B. Knetgummi) Modell zum alternati-ven Spleißen Lerntempoduett (Übersichtsskizze Ab-lauf Genexpression bei Pro –und Eukaryoten erstellen)

Mathematische Überlegung wie viele DNA-Ba-sen benötigt werden um für die 20 Aminosäu-ren zu codieren.

Î Basentriplett Unterstützung durch animierte Filme, z.B. Schroedel

Wie wirken sich Veränderungen des Genotyps auf den Phänotyp aus? - z. B.: Xeroderma Pigmentosum:

o Genmutation o Reparaturmechanismen o Mutagene

Analyseverfahren, z. B.: o Ames Test o DNA-Chip

x erläutern Eigenschaften des geneti-

schen Codes und charakterisieren mit dessen Hilfe Mutationstypen (UF1, UF2)

x erklären die Auswirkungen verschiede-ner Gen-, (Chromosom- und Genommu-tationen) auf den Phänotyp (u.a. unter Berücksichtigung von Genwirkketten) (UF1, UF4)

x geben die Bedeutung von DNA-Chips (und Hochdurchsatz-Sequenzierung) an und bewerten Chancen und Risiken (B1, B3)

Gruppenpuzzle zu Punktmutationen und Auswirkungen Galeriegang zu Gen-tests


116

Wie wird die Regulation der Genex-pression reguliert?

x Genregulation Prokaryoten

x Genregulation Eukaryoten

x Epigenetische Regulation

x erläutern und entwickeln Modellvorstel-lungen auf der Grundlage von Experi-menten zur Aufklärung der Genregula-tion bei Prokaryoten (E2, E5, E6),

x erklären mithilfe von Modellen genregu-latorische Vorgänge bei Eukaryoten (E6)

x erläutern die Bedeutung der Transkripti-onsfaktoren für die Regulation von Zell-stoffwechsel und Entwicklung (UF1, UF4)

x erläutern epigenetische Modelle zur Re-gelung des Zellstoffwechsels und leiten Konsequenzen für den Organismus ab (E6)

Entwicklung des Operon-Modells mit In-formationstexten Erstellung von Stop-Motion-Filmen Lernplakat zur Regu-lation bei Eukaryoten

Internetrecherche zu Epigentik

.

Wie entwickeln sich unterschiedli-che Zell -und Gewebetypen?

x Wachstumsfaktoren x Krebs als Folge von ange-

häuften Fehlern in Körper-zellen

x erklären mithilfe eines Modells die Wechselwirkung von Proto-Onkogenen und Tumor-Suppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus und beurtei-len die Folgen von Mutationen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4),

Informationstexte zu Krebs

Entstehung von Krebs, Therapien (auch Stammzellen)

Was ist ein Gen? x reflektieren und erläutern den Wandel des Genbegriffes (E7)

Aktualisierte Fassung des Gen-Begriffes durch neu gewonnene Erkenntnisse aus Translation, alt. Spleißen, Genregulation. Wissenschaftspropädeutik: Wiss. Theorien sind wandelbar und keinesfalls statisch


x KLP-Überprüfungsform: „Analyseaufgabe“;angekündigte Kurztests möglich x Klausur


117

Q2 LK Genetik UV II – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Meiose und Rekombination x Analyse von Familienstammbäumen x Bioethik


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusam-

menhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern.

x K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publika-tionen recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen,

x B3 an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher For-schung aufzeigen und ethisch bewerten.

x UF4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vorgängen auf der Grundlage ei-nes vernetzten biologischen Wissens erschließen und aufzeigen.

x B4 begründet die Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösun-gen und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwissenschaftlichen und ge-sellschaftlichen Fragestellungen bewerten






Poster „Embryogenese“ Advance Organizer Think-Pair-Share zu bekannten Ele-menten


Wie werden die Keimzellen gebildet und welche Unterschiede gibt es bei Frau und Mann?

x Meiose x Spermatogenese / Oogenese

x erläutern die Grundprinzipien

der Rekombination (Reduk-tion und Neu-kombination

Selbstlernplattform von Mallig: http://www.mallig.eduvi-net.de/default.htm#kurs Materialien (z. B. Knetgummi)

Zentrale Aspekte der Meiose werden selbstständig wiederholt und geübt.




118

Wo entscheidet sich die genetische Ausstattung einer Keimzelle und wie entsteht genetische Vielfalt?

x inter- und intrachromosomale Rekombination

Wie wirken sich Fehler bei der Meiose aus?

x Chromosomenmutationen x Genommutationen x Transposons

der Chromosomen) bei Mei-ose und Befruchtung (UF4).

x erklären die Auswirkungen

versch. (Gen-,) Chromoso-men- und Genommutationen auf den Phänotyp (u. a. un-ter Berücksichtigung von Genwirkketten) (UF1, UF4)

Arbeitsblätter Gruppenpuzzle

x Philadelphia-Chromosom x Trisomie 21 x Katzenschreisyndrom x Gonosomale Genommu-

tationen

Schlüsselstellen bei der Keimzellenbil-dung werden erarbeitet und die theore-tisch möglichen Rekombinationsmög-lichkeiten werden ermittelt.

Wie kann man ein Vererbungsmuster von genetisch bedingten Krankheiten im Verlauf von Familiengenerationen ermitteln und wie kann man daraus Prognosen für den Nachwuchs ablei-ten?

x Erbgänge/Vererbungsmodi

x genetisch bedingte Krankhei-ten: - Mukoviszidose - Marfan-Syndrom - Chorea Huntington - Hämophilie

x formulieren bei der Stamm-baumanalyse Hypothesen zu X-chromosomalen und auto-somalen Vererbungsmodi genetisch bedingter Merk-male und begründen die Hy-pothesen mit vorhandenen Daten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4).

x Recherchieren Informationen zu humangen. Fragestellun-gen (u. a. genetisch bedingten Krankheiten), schätzen die Relevanz und Zuverlässigkeit der Informationen ein und fas-sen die Ergebnisse struktu-riert zusammen (K2, K1, K3, K4)

Checkliste zum methodischen Vor-gehen bei einer Stammbaumanalyse. Exemplarische Beispiele von Fami-lienstammbäumen Selbstlernplattform von Mallig: http://www.mallig.eduvi-net.de/default.htm#kurs

Verbindlicher Beschluss der Fach-konferenz: Die Auswertungskompe-tenz bei humangenetischen Stamm-bäumen wird im Unterricht an meh-reren Beispielen geübt. Prognosen zum Auftreten spezifischer, genetisch bedingter Krankheiten wer-den für Paare mit Kinderwunsch ermit-telt und für (weitere) Kinder begründet angegeben.




119

Welche therapeutischen Ansätze erge-ben sich aus der Stammzellenfor-schung und was ist von ihnen zu hal-ten?

x Gentherapie x Zelltherapie

x recherchieren Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stammzellen und prä-sentieren diese unter Verwen-dung geeigneter Darstellungs-formen (K2, K3).

x stellen naturwissenschaftlich-

gesellschaftliche Positionen zum therapeutischen Einsatz von Stammzellen dar und be-urteilen Interessen sowie Fol-gen ethisch (B3, B4).

Recherche zu embryonalen bzw. adulten Stammzellen und damit ver-bundenen therapeutischen Ansätzen in unterschiedlichen, von der Lehr-kraft ausgewählten Quellen:

- Internetquellen - Fachbücher / Fachzeitschrif-

ten

Checkliste: Welche Quelle ist neut-ral und welche nicht? Checkliste: richtiges Belegen von In-formationsquellen Ggf. Powerpoint-Präsentationen der SuS Dilemmamethode Gestufte Hilfen zu den verschiede-nen Schritten der ethischen Urteils-findung

Das vorgelegte Material könnte von SuS ergänzt werden. An dieser Stelle kann auf das korrekte Belegen von Text- und Bildquellen ein-gegangen werden, auch im Hinblick auf die Facharbeit. Neutrale und „inte-ressengefärbte Quellen“ werden kriteri-ell reflektiert. Am Beispiel des Themas „Dürfen Emb-ryonen getötet werden, um Krankhei-ten zu heilen?“ kann die Methode einer Dilemma-Diskussion durchgeführt und als Methode reflektiert werden.


x KLP-Überprüfungsform: „Analyseaufgabe“; angekündigte Kurztests möglich, z. B. zu Meiose / Karyogrammen / Stammbaumanalyse x ggf. Klausur / Kurzvortrag


120

Q2 LK Genetik UV III – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Gentechnik x Bioethik


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Da-

ten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftli-chen Publikationen recherchieren, auswerten und vergleichend beur-teilen,

x K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen,

x B1 bei der Bewertung von Sachverhalten in naturwissenschaftlichen Zusammenhängen fachliche, gesellschaftliche und moralische Be-wertungskriterien angeben,

x B4 Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen mit Bezug auf die Zielsetzungen der Naturwissenschaf-ten darstellen.






Advance Organizer Think-Pair-Share zu be-kannten Elementen



121

Wie werden durch Übertragung frem-der Gene gezielt Arten verändert?

x Werkzeuge und Verfahrens-schritte der Gentechnik

x Transgene Arten x Gentechnisch veränderte Le-

bensmittel x Gentechnik in der Medizin x Nutzung und Leistungen von

Bakterien

x beschreiben molekulargenetische Werkzeuge und erläutern deren Be-deutung für gentechnische Grund-operationen (UF1).

x beschreiben aktuelle Entwicklungen in der Biotechnologie bis hin zum Aufbau von synth. Organismen in ih-ren Konsequenzen für unter-schiedli-che Einsatzziele und bewerten sie (B3, B4).

x stellen mithilfe geeigneter Medien die Herstellung transgener Lebewe-sen dar und diskutieren ihre Verwen-dung (K1, B3),

Praktikum: Blue-Genes-Ex-periment mit E. coli Theorie anhand von Arbeits-blättern (inkl. Gelelektropho-rese) x Gentechnik in der Diskus-

sion (Diskussionsrunde)

Verbindlicher Beschluss der Fach-konferenz: Gentechnische Verfah-rensweisen werden anhand des Blue-Genes-Versuches praktisch erarbeitet und theoretisch durch Informations-texte vertieft

Wie lassen sich DNA- Spuren eindeu-tig zuordnen?

x PCR x Gen. Fingerabdruck

x erläutern molekulargenetische Ver-fahren (u.a. PCR, Gelelektropho-rese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1),

x Arbeitsblätter x Animationen zur PCR x Experiment: Genetischer

Fingerabdruck

Wie kann man DNA-Abschnitte analy-sieren?

x Strangabbruchmethode x Sequenzierung x Genkartierung

x geben die Bedeutung von DNA-Chips und Hochdurchsatz-Sequen-zierung an und bewerten Chancen und Risiken (B1, B3)

x Informationstexte

Warum sind E-coli Bakterien gute Mo-dellorganismen für gentechnische Me-thoden?

x Vorkommen und Bau von Bak-terien

x Nutzungen und Leistungen x Genetische Rekombinationen

x begründen die Verwendung be-stimmter Modellorganismen (u.a. E. coli) für besondere Fragestellungen genetischer Forschung (E6, E3)

x Gruppenpuzzle x Lernplakat


x KLP-Überprüfungsform: angekündigte Kurztests möglich, Laborbuch zur Bakteriengenetik/Blue-Genes-Versuch x ggf. Klausur / Kurzvortrag


122

Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)

x Unterrichtsvorhaben IV: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten?

x Unterrichtsvorhaben V: Synökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen?

x Unterrichtsvorhaben VI: Erforschung der Fotosynthese – Wie entsteht aus Lichtenergie eine für alle Lebewesen nutzbare Form der Energie?

x Unterrichtsvorhaben VII: Ökosysteme – Welchen Einfluss haben Energiefluss und Stoffkreislauf auf Ökosysteme? x Unterichtsvorhaben VIII: Veränderung von Ökosystemen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und

Energieflüsse sowie auf die Dynamik von Ökosystemen? Inhaltliche Schwerpunkte:

x Umweltfaktoren und ökologische Potenz x Dynamik von Populationen x Stoffkreislauf und Energiefluss x Mensch und Ökosysteme

Basiskonzepte: System Ökosystem, Biozönose, Population, Organismus, Symbiose, Parasitismus, Konkurrenz, Kompartiment, Fotosynthese, Stoffkreislauf Struktur und Funktion Chloroplast, ökologische Nische, ökologische Potenz, Populationsdichte Entwicklung Sukzession, Populationswachstum, Lebenszyklusstrategie Zeitbedarf: ca. 75 Std. à 45 Minuten


123

Q1 LK Ökologie UV IV – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Umweltfaktoren und ökologische Potenz Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschrei-

ben, in Teilprobleme zerlegen und dazu biologische Fragestellun-gen formulieren

x E2 kriteriengeleitet beobachten und messen sowie gewonnene Er-gebnisse objektiv und frei von eigenen Deutungen beschreiben

x E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulie-ren und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben

x E4 Experimente und Untersuchungen zielgerichtet nach dem Prin-zip der Variablenkontrolle unter Beachtung der Sicherheitsvor-schriften planen und durchführen und dabei mögliche Fehlerquel-len reflektieren

x E7 an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vor-läufigkeit biologischer Modelle und Theorien beschreiben



Empfohlene Lehrmittel/ Materi-alien/ Methoden

Didaktisch-methodische Anmer-kungen und Empfehlungen so-wie Darstellung der verbindli-chen Absprachen der Fachkonfe-renz

Transparenz Übersicht (Advance Organizer) mit Ebenen der Ökologie

Wie hängt das Vorkommen einer Art von den Umweltfaktoren ab?

x zeigen den Zusammenhang zwi-schen dem Vorkommen von Bioindi-katoren und der Intensität abiot. Fak-toren in einem beliebigen Ökosystem auf (UF3, UF4, E4)

x planen ausgehend von Hypothesen Experimente zur Überprüfung der ökologischen Potenz nach dem Prin-zip der Variablenkontrolle, nehmen kriterienorientiert Beobachtungen

Auswerten von Toleranzkurven, Z. B. Temperaturorgelversuch (z.B. mit Asseln)

Wiederholgen/festigen: Graphen vollständig und korrekt beschreiben Wiederholen/festigen: Versuchspro-tokolle zur Auswertung anfertigen


124

und Messungen vor und deuten die Ergebnisse (E2, E3, E4, E5, K4)

Wie ist der Körperbau von Tieren an den Lebensraum angepasst?

x erläutern die Aussagekraft von biolo-gischen Regeln (u.a. tiergeographi-sche Regeln) und grenzen diese von naturwissenschaftlichen Gesetzen ab (E7, K4).

Bergmann’sche und Allen’sche Regel, ggf. mit entsprechenden Versuchen (Bergmann: Wärme-abgabe bei unterschiedlichen Glaskolben, Allen: Wärmeab-gabe bei gleichen Glaskolben mit unterschiedlichen Anhän-gen/Löffeln)

eigenständige Auswertung von (selbst durchgeführten oder be-schriebenen) Untersuchungen Ausnahmen mit der Regel verglei-chen


x Ggf. Klausur


125

Q1 LK Ökologie UV V – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung: Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Synökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Dynamik von Populationen Zeitbedarf: ca. 15 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschrei-ben, E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus quali-tative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben, E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologi-scher Vorgänge begründet auswählen und deren Grenzen und Gültig-keitsbereiche angeben





Wie können Lebewesen an einem gemeinsamen Habitat leben?

x Erklären mithilfe des Modells der ökologischen Nische die Koexistenz von Arten (E6, UF1, UF2)

Ökologische Nischen koexis-tierender Arten beschreiben, um Nischenkonzept vom Raumkonzept zu differenzie-ren (in einem Raum befinden sich zwei oder mehr Ni-schen)

Nischenkonzept als Überleitung von Au-tökologie (alle biotischen und abioti-schen Ansprüche der einen Art) zur Synökologie (reale Nische: bei Einbezug der Konkurrenzsituation)

Welche Formen von Zusammenle-ben sind möglich und welche Aus-wirkungen haben sie auf die jewei-ligen Populationen?

- leiten aus Untersuchungsdaten zu intra- und interspezifischen Bezie-hungen (Parasitismus, Symbiose, Konkurrenz) mögliche Folgen für die jeweiligen Arten ab und präsentieren diese unter Verwendung angemes-sener Medien (E5, K3, UF1),

ggf. Referate zu Merkmalen interspezifischer Beziehun-gen oder 4er-Partnerpuzzle mit Buchtexten Symbiosebeispiele (Put-zerlippfisch/Barsch, Korallen, Algen/Polypen) Parasitismus: Schädlingsbe-kämpfung


126

Wie wirken sich natürliche Feinde auf die Populationsdichte aus?

- untersuchen die Veränderungen von Populationen mit Hilfe von Simulatio-nen auf der Grundlage des Lotka-Volterra-Modells (E6),

- vergleichen das Lotka-Volterra-Mo-dell mit veröffentlichten Daten aus Freilandmessungen und diskutieren die Grenzen des Modells (E6),

- recherchieren Beispiele für die biolo-gische Invasion von Arten und leiten Folgen für das Ökosystem ab (K2, K4),

Computer-Simulationen zum Populationswachstum (expo-nentielles und logistisches Wachstum) Populationsdichtekurven in-terpretieren L-V-Regeln ableiten, Aussa-gekraft kritisch beurteilen (z. B. anhand weiterer Beispiele oder der Voraussetzungen des Modells) Invasion: z.B. Mungo auf Ja-maica

Wie verändern sich Populationen in einem Ökosystem?

- Beschreiben die Dynamik von Popu-lationen in Abhängigkeit von dichte-abhängigen und dichteunabhängigen Faktoren (UF1)

- Leiten aus Daten zu abiotischen und biot. Faktoren Zusammenhänge im Hinblick auf (zyklische und sukzes-sive Veränderungen (Abundanz und Dispersion von Arten) sowie) K- und r- Lebenszyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, UF4)

Unterscheidung Oszilla-tion/Fluktuation ggf.: versch. Schulbücher und Campbell etc. mit Texten zu k-/r-Strategen auslegen, Qualität der Texte verglei-chen lassen, Übertragung auf Alltag



127

Q1 LK Ökologie UV VI – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung: Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Erforschung der Fotosynthese – Wie entsteht aus Lichtenergie eine für alle Lebewesen nutzbare Form der Energie? Inhaltsfeld: IF Inhaltliche Schwerpunkte: x Fotosynthese


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x E1 (Probleme und Fragestellung) in vorgegebenen Situationen biologi-

sche Probleme beschreiben, in Teilprobleme zerlegen und dazu biologi-sche Fragestellungen formulieren.

x E3 (Hypothesen) zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben.

x E4 (Untersuchungen und Experimente) Experimente und Untersuchun-gen zielgerichtet nach dem Prinzip der Variablenkontrolle unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften planen und durchführen und dabei mögliche Fehlerquellen reflektieren.

x E2 (Wahrnehmung und Messung) kriteriengeleitet beobachten und mes-sen sowie gewonnene Ergebnisse objektiv und frei von eigenen Deutungen beschreiben.

x E5 (Auswertung) Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, dar-aus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben.

x E7 (Arbeits- und Denkweisen) an ausgewählten Beispielen die Bedeu-tung, aber auch die Vorläufigkeit biologischer Modelle und Theorien be-schreiben.


Konkretisierte Kompetenzerwartun-gen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler ...

Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Me-thoden

Didaktisch-methodische An-merkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz

Welche abiotischen Faktoren beeinflus-sen das Pflanzenwachstum? x Abhängigkeit von der Lichtintensität,

Lichtkompensationspunkt, Anpas-sung Sonnenblatt/ Schattenblatt

x Abhängigkeit von der CO2-Konzent-ration, CO2-Kompensationspunkt

x Abhängigkeit von der Temperatur, Temperaturoptimum

x analysieren Messdaten zur Abhän-gigkeit der Fotosyntheseaktivität von unterschiedlichen abiotischen Fakto-ren (E5)

Diagramme Bio heute S. 282 oder Markl S. 124-125 auswerten


128

Vertiefung: Welchen Einfluss hat das Licht auf die Fotosynthese? x Indirekter Nachweis der Fotosynthe-

serate in Abhängigkeit der Spektral-farbe; ind. Nachweis als Methode thematisieren

x Dünnschichtchromatographie zur Entdeckung der Farbpigmente

x Absorptionsspektrum vom Blattbrei

x leiten aus Forschungsexperimenten zur Aufklärung der Fotosynthese zu Grunde liegende Fragestellungen und Hypothesen ab (E1, E3, UF2, UF4)

x Diagramm: Ansammlung sauerstofflie-bender Bakterien entlang einer Grünalge, die mit Spektralfarben beleuchtet wird, z.B. Bio heute S. 274 oder Markl S. 134

Wie läuft die Fotosynthese auf zellulärer Ebene ab? x Ort und Ablauf der Fotosynthese x Emerson-Efffekt: Zusammenspiel

von FS I und FS II x Stärkenachweis

x erläutern den Zusammenhang zwi-schen Fotoreaktion und Synthesere-aktion und ordnen die Reaktionen den unterschiedlichen Kompartimen-ten des Chloroplasten zu (UF1, UF3)

x erläutern mithilfe einfacher Sche-mata das Grundprinzip der Ener-gieumwandlung in den Fotosyste-men und den Mechanismus der ATP-Synthese (K3, UF1)

x Gruppenpuzzle x Grafiken Markl S. 137 x Versuch Stärkenachweis (Biologische

Kurzversuche)

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Gruppenpuzzle

Welche Rolle spielen Mineralstoffe? x Wiederholende Anwendung des Lie-

big‘schen Minimum-Gesetzes

x Versuche mit Setzlingen und Mangel-erde?

Wie nutzen Tiere und Menschen die Fo-tosynthese? x Elysia chlorotica – eine von Fotosyn-

these lebende Meeresschnecke x Bionik: Nachahmung der Fotosyn-

these zur Stromerzeugung bei der Grätzel-Zelle

x Schülerinnen und Schüler recherchie-ren

Wie sind Pflanzen an wasserarme Le-bensräume angepasst? x Der Normalfall: Wassertransport

durch Osmose, Kapillarkräfte, Ver-dunstung

x Besondere Anpassungen

x Versuche zum Wasserhaushalt x Bio heute S. 284

Diagnose von Schülerkonzepten: Selbsteinschätzung mit Kompetenzbögen und Auswertung Leistungsbewertung: ggf. Klausur

Q1 LK Ökologie UV VII – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:


129

Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Ökosysteme – Welchen Einfluss haben Energiefluss und Stoffkreislauf auf Ökosysteme? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qua-

litative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben

x UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren.

x B2 in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen Entscheidungs-möglichkeiten kriteriengeleitet abwägen, gewichten und einen be-gründeten Standpunkt beziehen,

x B3 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Ausei-nandersetzungen mit biologischen Fragestellungen sowie mögliche Lösungen darstellen, B4 Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen mit Bezug auf die Zielsetzungen der Naturwissen-schaften darstellen.





Was bedeutet Energiefluss in einem Ökosystem?

o Nahrungskette o Nahrungsnetz o Biomasseproduktion o Trophieebenen o Energieumwandlung o Energiefluss und -entwertung

x stellen energetische und stoffliche Be-ziehungen verschiedener Organismen unter den Aspekten von Nahrungs-kette, Nahrungsnetz und Trophie-ebene formal, sprachlich und fachlich korrekt dar (K1, K3),

terrestrisches, dann aquati-sches Beispiel Bewertung, warum i.d.R. keine höhere Stufe als Ter-tiärkonsument

terrestrisches Beispiel wegen besserer Greifbarkeit, dann aquatisches Beispiel (See): Trophieebenen im See

Welchen Einfluss haben die Jahreszei-ten auf Stoffkreisläufe z. B. im Ökosys-tem See?

x entwickeln aus zeitlich-rhythmischen Änderungen des Lebensraums bio-

Frühjahrs- und Herbstzirku-lation im dimiktischen See mit Modellversuch

ggf. weitere Aspekte zum Ökosystem See, um ökol. Prozesse eines Ökosys-tems umfassender kennenzulernen (z.B:


130

logische Fragestellungen und erklä-ren diese auf der Grundlage von Da-ten

Oligo-/Eutrophierung, Sukzession: Ver-landung, Vergleich mit Fluss); menschl. Einfluss kann auch bei Eutrophierung o. bei Abwassereinleitung in den Fluss the-matisiert werden

Welchen Einfluss hat der Mensch auf Stoffkreisläufe in der Natur? - Kohlenstoffkreislauf

x präsentieren und erklären auf der Grundlage von Untersuchungsdaten die Wirkung von anthropogenen Faktoren auf einen ausgewählten globalen Stoffkreislauf (K1, K3, UF1),

z.B. aktuelle Nachrichten zu Nitratbelastung in Böden durch Landwirtschaft auf-greifen oder menschlichen Einfluss auf Treibhauseffekt (Koh-lenstoffkreislauf)

Wahl des Kreislaufs je nach tagesaktu-ellen Themen, um Aktualität des The-mas hervorzuheben



131

Q1 LK Ökologie UV VIII – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben VIII: Thema/Kontext: Veränderung von Ökosystemen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse sowie auf die Dynamik von Ökosystemen? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Mensch und Ökosysteme Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x B3 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Ausei-

nandersetzungen mit biologischen Fragestellungen sowie mögliche Lösungen darstellen,

x B2 in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen Entscheidungs-möglichkeiten kriteriengeleitet abwägen, gewichten und einen be-gründeten Standpunkt beziehen





Wie verändern sich Ökosysteme im Lauf der Zeit?

x Leiten aus Daten zu abiotischen und biotischen Faktoren Zusammenhänge im Hinblick auf zyklische und sukzes-sive Veränderungen (Abundanz und Dispersion von Arten) (sowie K- und r-Lebenszyklusstrategien) ab (E5, UF1, UF2, UF3, UF4)

Welchen Einfluss hat das eigene Kon-sumverhalten auf die Natur?

x entwickeln Handlungsoptionen für das eigene Konsumverhalten und schät-zen diese unter dem Aspekt der Nach-haltigkeit ein (B2, B3),

Folgen des steigenden Fleischkonsums (z.B. auf Düngerbedarf oder CO2-Ausstoß) thematisieren

Das eigene Konsumverhalten hinterfra-gen; nicht betonen, was man schlecht macht, sondern das, was man besser machen kann (konstruktivistischer Um-gang mit eigener Verantwortung)

Beeinflusst nachhaltiges Wirtschaften die Zukunft der Biosphäre und der Menschheit?

x diskutieren Konflikte zwischen der Nutzung natürlicher Ressourcen und dem Naturschutz (B2, B3),

Menschliche Aktivitäten be-drohen die Biodiversität (Markl S. 371) Ökologischer Fußabdruck vs. Kapazität der Erde



132

Leistungskurs – Q 2: Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution)

x Unterrichtsvorhaben I: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? x Unterrichtsvorhaben II: Von der Gruppen- zur Multilevel-Selektion – Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozial-

verhaltens? x Unterrichtsvorhaben III: Spuren der Evolution – Wie kann man Evolution sichtbar machen? x Unterrichtsvorhaben IV: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch?


x Entwicklung der Evolutionstheorie x Grundlagen evolutiver Veränderung x Art und Artbildung x Evolution und Verhalten x Evolution des Menschen x Stammbäume

Basiskonzepte: System Art, Population, Paarungssystem, Genpool, Gen, Allel, ncDNA, mtDNA, Bio-diversität Struktur und Funktion Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift, Isolation, Investment, Homolo-gie Entwicklung Fitness, Divergenz, Konvergenz, Coevolution, Adaptive Radiation, Artbildung, Phylogenese Zeitbedarf: ca. 50 Std. à 45 Minuten


133

Q2 LK Evolution UV I – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Grundlagen evolutiver Veränderung x Art und Artbildung x Entwicklung der Evolutionstheorie

Zeitbedarf: 20 Std. à 45 Minuten.

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläu-

tern. x UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien

ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen. x E7 naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungen im

Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturel-len Entwicklung darstellen.

x K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argu-mente belegen bzw. widerlegen.





Welche genetischen Grundlagen be-einflussen den evolutiven Wandel?

x Genetische Grundlagen des evolutiven Wandels

x Grundlagen biologischer An-

gepasstheit

x Populationen und ihre geneti-sche Struktur

x erläutern das Konzept der Fit-ness und seine Bedeutung für den Prozess der Evolution unter dem Aspekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4).

x erläutern den Einfluss der Evo-lutionsfaktoren (Mutation, Re-kombination, Selektion, Gen-drift) auf den Genpool einer Po-pulation (UF4, UF1).

x bestimmen und modellieren mit-hilfe des Hardy-Weinberg-Ge-setzes die Allelfrequenzen in Populationen und geben Bedin-gungen für die Gültigkeit des Gesetzes an (E6).

Bausteine für advance organizer Materialien zur gen. Variabilität und ihren Ursachen. Bsp: Hain-schnirkelschnecke, Zahnkärpfling concept map Lerntempoduett zu abiot und biot. Selektionsfaktoren (Bsp: Bir-kenspanner, Kerguelen-Fliege) Gruppengleiches Spiel zur Selek-tion kriteriengeleiteter Fragebogen Computerprogramm zur Simula-tion des Hardy-Weinberg-Geset-zes

Advance organizer wird aus vorgegebe-nen Bausteinen zusammengesetzt. An vorgegebenen Materialien zur gene-tischen Variabilität wird arbeitsteilig und binnendifferenziert gearbeitet. Auswertung als concept map Ein Expertengespräch wird entwickelt. Durchführung, Auswertung und Refle-xion Das Spiel wird evaluiert. Das Hardy-Weinberg-Gesetz und seine Gültigkeit werden erarbeitet.


134

Wie kann es zur Entstehung unter-schiedlicher Arten kommen?

x Typologischer und biologi-scher Artbegriff und die binäre Nomenklatur

x Isolationsmechanismen x Artbildung

x beurteilen vergleichend den ty-pologischen und biologischen Artbegriff (K2)

x erklären Modellvorstellungen zu Artbildungsprozessen (u.a. allo-patrische und sympatrische Art-bildung) an Beispielen (E6, UF1).

Informationstexte Karten mit Fachbegriffen Informationen zu Modellen und zur Modellentwicklung Messdaten (DNA-Sequenzen, Verhaltensbeobachtungen, etc.) und Simulationsexperimente zu Hybridzonen bei Hausmäusen/ Rheinfischen

Je ein zoologisches und ein botanisches Beispiel pro Isolationsmechanismus werden bearbeitet. Eine tabellarische Übersicht wird erstellt und eine Definition zur allopatrischen Artbildung wird entwickelt. Modellentwicklung zur allopatrischen und sympatrischen Artbildung: Die Un-terschiede werden erarbeitet und Mo-delle entwickelt. Verbindlicher Beschluss der Fach-konferenz: Erarbeitung / Entwicklung von Model-len mit anschließender Diskussion zu unterschiedlichen Darstellungswei-sen

Wie kann sich eine unspezialisierte Stammart in zahlreiche spezialisierte Arten aufspalten?

x Adaptive Radiation

x stellen den Vorgang der adapti-ven Radiation unter dem Aspekt der Angepasstheit dar (UF2, UF4).

x beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Arten-vielfalt, Vielfalt der Ökosysteme) (UF4, UF1, UF2, UF3).

Bilder und Texte zum Thema „Adaptive Radiation der Darwin-finken“ Plakate zur Erstellung eines Fachposters Evaluation

Ein Konzept zur Entstehung der adapti-ven Radiation wird entwickelt. Die Ergebnis-Zusammenstellung auf den Plakaten wird präsentiert. Ein Fragenkatalog zur Selbst- und Fremdkontrolle wird selbstständig er-stellt.

Welche Ursachen führen zur Coevolu-tion und welche Vorteile ergeben sich?

x Coevolution

x wählen angemessene Medien zur Darstellung von Beispielen zur Coevolution aus und prä-sentieren die Beispiele (K3, UF2).

x beschreiben Biodiversität auf

verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Arten-vielfalt, Vielfalt der Ökosysteme) (UF4, UF1, UF2, UF3).

Realobjekt: Ameisenpflanze Texte und Schemata zur Kosten-Nutzen-Analyse mediengestützte Präsentatio-nen Kriterienkatalog zur Beurteilung von Präsentationen

Eine Kosten-Nutzen-Analyse wird er-stellt. Verschiedene Beispiele der Coevolution werden anhand einer selbst gewählten medialen Darstellung präsentiert. Mittels eines inhalts- und darstellungs-bezogenen Kriterienkatalogs wird die Präsentation beurteilt.


135

Welchen Vorteil haben Lebewesen, wenn ihr Aussehen dem anderer Arten gleicht?

x Selektion x Anpassung

x belegen an Beispielen den aktu-ellen evolutionären Wandel von Organismen [(u.a mithilfe von Daten aus Gendatenbanken)] (E2, E5).

Lerntheke zum Thema „Schutz vor Beutegreifern“ Filmanalyse: Dokumentation über Angepasstheiten im Tier-reich

Anhand unterschiedlicher Beispiele wird der Schutz vor Beutegreifern (Mimikry, Mimese, etc.) unter dem Aspekt des evolutiven Wandels von Organismen er-arbeitet. Die erlernten Begriffe werden den im Film aufgeführten Beispielen zugeord-net.

Wie entwickelte sich die Synthetische Evolutionstheorie und ist sie heute noch zu halten?

x Synthetische Evolutionstheorie in der historischen Diskussion

x stellen Erklärungsmodelle für die Evolution in ihrer histori-schen Entwicklung und die da-mit verbundenen Veränderun-gen des Weltbilds dar (E7).

x stellen die Synthetische Evoluti-

onstheorie zusammenfassend dar (UF3, UF4).

x grenzen die Synthetische Theo-

rie der Evolution gegenüber nicht naturwissenschaftlichen Positionen zur Entstehung von Artenvielfalt ab und nehmen zu diesen begründet Stellung (B2, K4).

Text (wissenschaftliche Quelle) Strukturlegetechnik zur Synthe-tischen Evolutionstheorie Materialien zu neuesten For-schungsergebnissen der Epigene-tik (MAXs – Materialien) Kriterienkatalog zur Durchfüh-rung einer Podiumsdiskussion

Die Faktoren, die zur Entwicklung der Evolutionstheorie führten, werden mit-hilfe eines wissenschaftlichen Textes kritisch analysiert. Eine vollständige Definition der Syntheti-schen Evolutionstheorie wird entwickelt. Diskussion über das Thema: Neueste Erkenntnisse der epigenetischen For-schung – Ist die Synthetische Evoluti-onstheorie noch haltbar? Die Diskussion wird anhand der Krite-rien analysiert. Verbindlicher Beschluss der Fach-konferenz: Vermittlung der Kriterien zur Durch-führung einer Podiumsdiskussion

Diagnose von Schülerkompetenzen: KLP-Überprüfungsform: „Darstellungsaufgabe“ (advance organizer concept map), selbstständiges Erstellen eines Evaluationsbogens, KLP-Überprüfungsform: „Beobachtungssaufgabe“ (Podiumsdiskussion) Leistungsbewertung: ggf. Klausur


136

Q2 LK Evolution UV II – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Von der Gruppen- zur Multilevel-Selektion - Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Evolution und Verhalten Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x UF2 zur Lösung von biologischen Problemen zielführende Defini-

tionen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten be-gründet aus-wählen und anwenden

x K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-kon-struktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen

x E7 naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Verände-rungen im Weltbild und in Denk- und Arbeits-weisen in ihrer histo-rischen und kulturellen Entwicklung darstellen





Warum setzte sich das Leben in Grup-pen trotz intraspezifischer Konkurrenz bei manchen Arten durch?

x Leben in Gruppen x Kooperation

x erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Prozess der Evolution unter dem Aspekt der Weiter-gabe von Allelen (UF1, UF4).

x analysieren anhand von Daten die evo-lutionäre Entwicklung von Sozialstruktu-ren [(Paarungssysteme, Habitatwahl)] unter dem Aspekt der Fitnessmaximie-rung (E5, UF2, UF4, K4).

Stationenlernen zum Thema „Kooperation“ Ampelabfrage

Verschiedene Kooperationsformen wer-den anhand von wissenschaftlichen Un-tersuchungsergebnissen analysiert. Die Ergebnisse werden gesichert.

Welche Vorteile haben die kooperati-ven Sozialstrukturen f. d. Einzelnen?

x Evolution der Sexualität x Sexuelle Selektion x Paarungssysteme x Brutpflegeverhalten x Altruismus

x analysieren anhand von Daten die evo-lutionäre Entwicklung von Sozialstruktu-ren (Paarungssysteme, Habitatwahl) unter dem Aspekt der Fitnessmaximie-rung (E5, UF2, UF4, K4).

Zoobesuch Beobachtungsaufgaben zur evolutionären Ent-wicklung und Verhalten im Zoo Präsentationen

Graphiken / Soziogramme werden aus den gewonnenen Daten und mit Hilfe der Fachliteratur erstellt.Die Ergebnisse und Beurteilungen werden vorgestellt. Verbindlicher Beschluss der Fk: Erarbeiten/Anwenden von Kriterien zur sinnvollen Literaturrecherche

Diagnose von Schülerkompetenzen: Evaluationsbogen Leistungsbewertung: ggf. Klausur


137

Q2 LK Evolution UV III – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung: Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Spuren der Evolution – Wie kann man Evolution sichtbar machen? Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte:

o Evolutionsbelege Zeitbedarf: ca. 6 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x E2 Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Appa-

raturen, sachgerecht erläutern x E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypo-

thesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten





Wie lassen sich Rückschlüsse auf Ver-wandtschaft ziehen?

x Verwandtschaftsbeziehungen x Divergente und konvergente

Entwicklung x Stellenäquivalenz

x erstellen und analysieren Stamm-bäume anhand von Daten zur Ermitt-lung der Verwandtschaftsbeziehun-gen von Arten (E3, E5).

x deuten Daten zu anatomisch-mor-

phologischen und molekularen Merk-malen von Organismen zum Beleg konvergenter und divergenter Ent-wicklungen (E5).

x stellen Belege für die Evolution aus

verschiedenen Bereichen der Biolo-gie [(u.a. Molekularbiologie)] adres-satengerecht dar (K1, K3).

Erstellung von Stammbäu-men Zeichnungen und Bilder zur konvergenten und divergen-ten Entwicklung Lerntempoterzett: Texte, Tabellen und Diagramme

Die Homologiekriterien werden anhand ausgewählter Beispiele erarbeitet und formuliert (u.a. auch Entwicklung von Progressions- und Regressionsreihen). Der Unterschied zur konvergenten Ent-wicklung wird diskutiert. Beispiele in Bezug auf homologe oder konvergente Entwicklung werden analy-siert (Strauß /Nandu, Stachelschwein/ Greifstachler, südamerikanischer /afrika-nischer Lungenfisch).

Wie lässt sich evolutiver Wandel auf genetischer Ebene belegen?

x Molekularbiologische Evoluti-onsmechanismen

x stellen Belege für die Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biolo-gie (u.a. Molekularbiologie) adressa-tengerecht dar (K1, K3).

molekulargenetische Un-tersuchungsergebnisse am Bsp. der Hypophysenhinter-lappenhormone

Unterschiedliche molekulargenetische Methoden werden erarbeitet und mit Stammbäumen, welche auf klassischen


138

x Epigenetik x beschreiben und erläutern moleku-

lare Verfahren zur Analyse von phy-logenetischen Verwandtschaften zwischen Lebewesen (UF1, UF2).

x analysieren molekulargenetische Da-

ten und deuten sie mit Daten aus klassischen Datierungsmethoden im Hinblick auf Verbreitung von Allelen und Verwandtschaftsbeziehungen von Lebewesen (E5, E6).

x belegen an Beispielen den aktuellen

evolutionären Wandel von Organis-men (u.a. mithilfe von Daten aus Gendatenbanken) (E2, E5).

Strukturierte Kontroverse (WELL) Materialien zu Atavismen, Rudimenten und zur bioge-netischen Grundregel (u.a. auch Homöobox-Gene)

Datierungsmethoden beruhen, vergli-chen. Neue Möglichkeiten der Evolutionsfor-schung werden beurteilt: Sammeln von Pro- und Contra-Argumenten Anhand der Materialien werden Hypo-thesen zur konvergenten und divergen-ten Entwicklung entwickelt. Verbindlicher Beschluss der Fach-konferenz: Durchführung der „Strukturierten Kontroverse“

Wie lässt sich die Abstammung von Lebewesen systematisch darstellen?

x Grundlagen der Systematik

x beschreiben die Einordnung von Le-bewesen mithilfe der Systematik und der binären Nomenklatur (UF1, UF4).

x entwickeln und erläutern Hypothesen

zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anato-misch-morphologischen und moleku-laren Homologien (E3, E5, K1, K4).

Informationstexte und Ab-bildungen Materialien zu Wirbeltier-stammbäumen

Die Klassifikation von Lebewesen wird eingeführt. Ein Glossar wird erstellt. Verschiedene Stammbaumanalyseme-thoden werden verglichen.

Diagnose von Schülerkompetenzen: KLP-Überprüfungsform: „Beobachtungssaufgabe“ („Strukturierte Kontroverse“) Leistungsbewertung: ggf. Klausur


139

Q2 LK Evolution UV IV – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch? Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Evolution des Menschen Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachli-chen

Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entschei-dung begründen x E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hin-blick auf

Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßig-keiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern

x K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-kon-struktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen





Mensch und Affe – wie nahe verwandt sind sie?

x Primatenevolution

x ordnen den modernen Menschen kri-teriengeleitet Primaten zu (UF3).

Quellen aus Fachzeit-schriften Kriterienkatalog zur Be-wertung von wissenschaftli-chen Quellen/Untersuchun-gen

Vorträge werden entwickelt und vor der Lerngruppe gehalten. Der Lernzuwachs wird mittels Quiz kon-trolliert. Verbindlicher Beschluss der Fach-konferenz: Bewerten der Zuverlässigkeit von wissenschaftlichen Quellen/ Untersu-chungen

Wie erfolgte die Evolution des Men-schen?

x Hominidenevolution

x diskutieren wissenschaftliche Befunde (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hypo-thesen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-kon-struktiv (K4, E7).

Moderiertes Netzwerk bzgl. biologischer und kul-tureller Evolution (Bilder, Graphiken, Texte über un-terschiedliche Hominiden)

Die Unterschiede und Gemeinsamkeiten früherer Hominiden und Sonderfälle (Flores, Dmanisi) werden erarbeitet. Die Hominidenevolution wird anhand von Weltkarten, Stammbäumen, etc. zu-sammengefasst.

Wieviel Neandertaler steckt in uns? x diskutieren wissenschaftliche Befunde und Hypothesen zur Humanevolution

Materialien zu molekularen Untersuchungsergebnissen

Wissenschaftliche Untersuchungen wer-den kritisch analysiert.


140

x Homo sapiens sapiens und Neandertaler

unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7).

(Neandertaler, Jetzt-mensch)

Wie kam es zur Geschlechtsspezifität? x Evolution des Y-Chromosoms

x stellen Belege für die Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biologie (u.a. Molekularbiologie) adressatenge-recht dar. (K1, K3).

x erklären mithilfe molekulargenetischer

Modellvorstellungen zur Evolution der Genome die genetische Vielfalt der Lebewesen. (K4, E6).

x diskutieren wissenschaftliche Befunde

und Hypothesen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch- konstruktiv (K4, E7).

Unterrichtsvortrag oder Informationstext über tes-tikuläre Feminisierung Materialien zur Evolution des Y-Chromosoms Arbeitsblatt

Die Materialien werden ausgewertet. Die Ergebnisse werden diskutiert.

Wie lässt sich Rassismus biologisch widerlegen?

x Menschliche Rassen gestern und heute

x bewerten die Problematik des Rasse-Begriffs beim Menschen aus histori-scher und gesellschaftlicher Sicht und nehmen zum Missbrauch dieses Be-griffs aus fachlicher Perspektive Stel-lung (B1, B3, K4).

Texte über historischen und gesellschaftlichen Missbrauch des Rasse-Be-griffs Podiumsdiskussion Kriterienkatalog zur Aus-wertung von Podiumsdis-kussionen

Argumente werden mittels Belegen aus der Literatur erarbeitet und diskutiert. Die Podiumsdiskussion wird anhand des Kriterienkatalogs reflektiert.



141

Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie)

x Unterrichtsvorhaben V: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung – Wie ist das Ner-vensystem des Menschen aufgebaut und wie ist organisiert?

x Unterrichtsvorhaben VI: Fototransduktion – Wie entsteht aus der Erregung einfallender Lichtreize ein Sinneseindruck im Ge-hirn?

x Unterrichtsvorhaben VII: : Aspekte der Hirnforschung – Welche Faktoren beeinflussen unser Gehirn?


x Aufbau und Funktion von Neuronen x Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung x Leistungen der Netzhaut x Plastizität und Lernen x Methoden der Neurobiologie

Basiskonzepte: System Neuron, Membran, Ionenkanal, Synapse, Gehirn, Netzhaut, Fototransduktion, Farbwahrnehmung, Kontrastwahrnehmung Struktur und Funktion Neuron, Natrium-Kalium-Pumpe, Potentiale, Amplituden- und Frequenzmodulation, Synapse, Neurotransmitter, Hormon, second messenger, Reaktionskaskade, Fototransduktion, Sympathicus, Parasympathicus, Neuroenhancer Entwicklung Neuronale Plastizität Zeitbedarf: ca. 50 Std. à 45 Minuten


142

Q1 LK Neurobiologie UV V – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung: Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung – Wie ist das Nervensystem des Menschen aufge-baut und wie ist organisiert? Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: x Aufbau und Funktion von Neuronen x Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung (Teil

1) x Methoden der Neurobiologie (Teil 1) Zeitbedarf: ca. 25 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschrei-

ben x UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in einge-

grenzten Bereichen auswählen und dabei Wesentliches von Unwe-sentlichem unterscheiden

x E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teilprobleme zerlegen und dazu biologische Fragestellungen for-mulieren

x E2 kriteriengeleitet beobachten und messen sowie gewonnene Er-gebnisse objektiv und frei von eigenen Deutungen beschreiben

x E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qua-litative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben

x E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologi-scher Vorgänge begründet auswählen und deren Grenzen und Gül-tigkeitsbereiche angeben





Wie erfolgt die Reizaufnahme? x Sinneszellen lösen eine Wahr-

nehmung aus x Rezeptoren setzen Reize in

Potentiale um

x stellen den Vorgang von der (durch ei-nen Reiz ausgelösten) Erregung von Sinneszellen bis zur Konstruktion des Sinneseindrucks bzw. der Wahrneh-mung im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Darstellungsformen in Grundzügen dar (K1, K3)

Reiz-Reaktions-Schema Reiz-Reaktions-Schema als Übersicht, die zur Einordnung der verschiedenen inhaltlichen Aspekte dient und auf das immer wieder zurückgegriffen werden kann; Empfehlung: Advance Organizer mit den drei Unterrichtsvorhaben zur Er-höhung der Transparenz und Hilfe bei Einordnung der Inhalte; zu Beginn: Ableitung der Fragestellung, wie Informationsweiterleitung funktio-niert


143

Wie ist ein Neuron aufgebaut? x beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1),

ggf. Knetmodelle erstellen Typisches, modellhaftes Neuron von dif-ferenzierten, reellen Neuronen abgren-zen, weitere Zellen des Nervensystems vergleichend betrachten: Was ist das besondere an Neuronen?

Kann man die Vorgänge im Neuron sichtbar machen?

x erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vor-gänge an Biomembranen aus (E5, E2, UF1, UF2)

Simulation mit Natura-Pro-gramm (oder CD zum Bio-logieHeute-Buch)

Schüler und Schülerinnen führen Versu-che mit dem Programm selbst durch

Was passiert genau im Axon, wenn ein Signal weitergeleitet werden soll?

x Membranpotenzial x Aktionspotenzialentstehung x Aktionspotenzialweiterleitung x Vergleich myelinisiertes und

nicht myelinisiertes Axon

x leiten aus Messdaten der Patch-Clamp-Technik Veränderungen von Ionenströmen durch Ionenkanäle ab und entwickeln dazu Modellvorstellun-gen (E5, E6, K4),

x vergleichen die Weiterleitung des Akti-onspotentials an myelinisierten und nicht myelinisierten Axonen miteinan-der und stellen diese unter dem As-pekt der Leitungsgeschwindigkeit in ei-nen funktionellen Zusammenhang (UF2, UF3, UF4),

Versuchsauswertung der Patch-Clamp-Methode und Versuchsplanung (Biologie-Heute) Simulationen Biologie-Heute-CD (Membranpoten-zial, AP-Entstehung, konti-nuierliche/ saltatorische Weiterleitung) oder magne-tische Moosgummimodelle an Tafel Dominomodellversuch zur saltatorischen/kontinuierli-chen Weiterleitung als Schülerversuch Diagrammauswertung zur Leitungsgeschwindigkeit (Einfluss Myelinschicht und Axondurchmesser)

Verständnis auf Ionen/ Kanalebene soll erreicht werden Tintenfisch (→Riesenfasern) als Modell-organismus

Wie kommunizieren Neuronen unterei-nander?

x erläutern die Verschaltung von Neuro-nen bei der Erregungsweiterleitung und der Verrechnung von Potentialen

elektrisches Neuronmodell Signalverrechnung

Kenntnis verschiedener relevanter Neu-rotransmitter erregende vs. hemmende Synapse


144

x Synapsen und Neurotransmitter: Verschaltung von Neuronen o Neurotransmitter o Rezeptortypen o erregende/hemmende Sy-

napsen o räumliche/zeitliche Summa-

tion o RP → AP

x Frequenzierung x Codewechsel

mit der Funktion der Synapsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3),

Diagrammauswertungen erregende/ hemmende Sy-napse, Frequenzierung, Codewechsel

Können Stoffe (Medikamente, Gifte o-der Drogen) Einfluss auf die Aktivität von Axonen und Synapsen nehmen? Z. B.:

x Botox x Niktotin x Kokain

x dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exogenen Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an kon-kreten Beispielen (K1, K3, UF2),

x leiten Wirkungen von endo- und exo-genen Substanzen (u.a. von Neuroen-hancern) auf die Gesundheit ab und bewerten mögliche Folgen für Indivi-duum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF2, UF4),

Zeitungsartikel Botox-Miss-brauch Diagrammauswertung Ni-kotinwirkung Recherche dopaminerges System, Wirkung von Ko-kain im Belohnungssystem

Mithilfe der zuvor erarbeiteten Inhalte können Phänomene, die immer wieder in den Medien sind, nun biologisch er-klärt werden Anwendung des zuvor Gelernten

Warum habe ich vor Referaten „Lam-penfieber“?

x Zusammenspiel des zentralen Nervensystems und des vege-tativen Nervensystems

x Vergleich Parasympathicus und Sympathicus

x erklären die Rolle von Sympathikus und Parasympathikus bei der neuro-nalen und hormonellen Regelung von physiologischen Funktionen an Bei-spielen (UF4, E6, UF2, UF1

Recherche Übertragung: Entwicklung von Strategien zum Um-gang mit Nervosität Bewertung: Suche nach dem Adrenalinkick inkl. neuronaler und hormoneller Regulationsmechanismen bei der Adrenalin-Ausschüt-tung (Natura)

Progression im Basiskonzept System: Vom Neuron zum Nervensystem



145

Q1 LK Neurobiologie UV VI – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung: Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Fototransduktion – Wie entsteht aus der Erregung einfallender Lichtreize ein Sinneseindruck im Gehirn? Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Leistungen der Netzhaut x Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung

(Teil 2) Zeitbedarf: 8 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologi-

scher Vorgänge begründet x K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse

adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen





Wie können wir sehen? x Aufbau und Funktion des Au-

ges x Aufbau der Netzhaut und

Funktion der beteiligten Zellen x Fototransduktion x Farbwahrnehmung x Kontrastwahrnehmung

x erläutern den Aufbau und die Funktion der Netzhaut unter den Aspekten der Farb- und Kontrastwahrnehmung (UF3, UF4),

x stellen die Veränderung der Membran-spannung an Lichtsinneszellen an-hand von Modellen dar und beschrei-ben die Bedeutung des second mes-sengers und der Reaktionskaskade bei der Fototransduktion (E6, E1),

Versuche zum Sehen (Adaptation, Akkomodation, Blinder Fleck, räumliches Sehen) Darstellungswechsel (Text → Grafik) zur Fototrans-duktion Versuche zur optischen Täuschung bei der Farb- und Kontrastwahrnehmung Auswertung Simulation Klett Onlinelink (s. Natura)

Rückbezug auf Reiz-Reaktions-Schema als Überleitung Nervensystem – Wahr-nehmung

Wie entsteht aus den Signalen der lichtempfindlichen Zellen ein Bild im Gehirn?

x Weiterleitung und Verschal-tung von Signalen in der Netz-haut und im Gehirn

x stellen den Vorgang von der durch ei-nen Reiz ausgelösten Erregung von Sinneszellen bis zur Entstehung des Sinneseindrucks bzw. der Wahrneh-mung im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Darstellungsformen in Grundzügen dar (K1, K3),

Auswertung Simulation Klett Onlinelink (s. Natura) Beurteilung eines medizini-schen Fallbeispiels (z.B. Schlaganfallpatient)



146

Q1 LK Neurobiologie UV VII – Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Aspekte der Hirnforschung – Welche Faktoren beeinflussen unser Gehirn? Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte:

x Plastizität und Lernen x Methoden der Neurobiologie (Teil 2)


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … x UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen

und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren x K2 in vorgegebenen Zusammenhängen kriteriengeleitet biologisch-

technische Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und anderen Quellen bearbeiten

x K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen

x B4 Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen mit Bezug auf die Zielsetzungen der Naturwissenschaf-ten darstellen





Kann ich mein Gehirn durch Pillen fit machen?

x Bedeutung von Neuroenhan-cern in der Gesellschaft

x Funktionsweise von Neuroen-hancern

x Gesundheitliche Folgen von leistungssteigernden Substan-zen

x dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exogenen Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an kon-kreten Beispielen (K1, K3, UF2)

x leiten Wirkungen von endo- und exo-genen Substanzen (u.a. von Neuroen-hancern) auf die Gesundheit ab und bewerten mögliche Folgen für Indivi-duum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF2, UF4)

Auswertung von Statistiken zum „Gehirndoping“ bei Studenten Bewertung der Einnahme von Neuroenhancern Bewertung von Neuroim-plantaten und anderen Zu-kunftsvisionen

Rückbezug Reiz-Reaktions-Schema: „Rund ums Gehirn“


147

Wie lernen wir? x Aufbau des Gehirns vs. Eintei-

lung der Gedächtnisbereiche x Erkenntnisgewinn durch tech-

nische Verfahren x Lernen als Verknüpfung von

Neuronen: Langzeitpotenzie-rung

x Das limbische System als Fil-ter

x Die verschiedenen Lerntypen

x erklären den Begriff der Plastizität an-hand geeigneter Modelle und leiten die Bedeutung für ein lebenslanges Lernen ab (E6, UF4)

x stellen Möglichkeiten und Grenzen bildgebender Verfahren zur Anatomie und zur Funktion des Gehirns (PET und fMRT) gegenüber und bringen diese mit der Erforschung von Gehirn-abläufen in Verbindung (UF4, UF1, B4)

Film Gehirnaufbau Referate Bildgebende Ver-fahren (z.B. EEG, CT, MRT/fMRT, PET), Ver-suchsauswertung Bilder er-kennen (Natura) Versuchsauswertungen Be-deutung des Schlafs (Na-tura) Durchführung Lerntypen-test, Diskussion der Konse-quenzen Bewertung von Lernmetho-den auf Grundlage biologi-scher Erkenntnisse

Ziel: generelle und individuelle Lernme-chanismen/-strategien unterscheiden und in Hinblick auf das Abitur anwenden

Was ist der Grund dafür, dass wir uns an bestimmte Dinge erinnern und an andere nicht?

x Zeitliche und funktionale Ge-dächtnismodelle nach Marko-witsch

x Degenerative Erscheinungen bei der Alzheimer Krankheit

x stellen aktuelle Modellvorstellungen zum Gedächtnis auf anatomisch- phy-siologischer Ebene dar (K3, B1)

x recherchieren und präsentieren aktu-elle wissenschaftliche Erkenntnisse zu einer degenerativen Erkrankung (K2, K3)

Mindmap zeitliches Ge-dächtnismodell und inhaltli-ches Gedächtnismodell Referate Alzheimer, Parkin-son, Multiple Sklerose

Modelle sollten mit eigenen Erfahrungen veranschaulicht werden

Diagnose von Schülerkompetenzen: Selbsteinschätzung mit Kompetenzbögen und Auswertung Leistungsbewertung: Ggf. Klausur

1 Fachbereich Biologie - gsg-wetter.de · Kurzvorträge und Referate o Vortragsform o Aufbau o...

Documents

Transcript of 1 Fachbereich Biologie - gsg-wetter.de · Kurzvorträge und Referate o Vortragsform o Aufbau o...