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Amplonius-GymnasiumRheinbergSchulinterner Lehrplan zum Kernlehrplan für die gym-nasialeOberstufeimFachBiologie(Versionvom10.09.2018)
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Inhaltsverzeichnis Seite
1 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit .................................................... 3
2 Entscheidungen zum Unterricht ....................................................................... 5
2.1 Unterrichtsvorhaben .......................................................................................... 5 2.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben ............................................................ 7 2.1.2 Mögliche Konkretisierte Unterrichtsvorhaben ............................................... 9 2.2 Grundsätze der fachmethodischen und
fachdidaktischen Arbeit .................................................................................. 71 2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und
Leistungsrückmeldung .................................................................................... 73 2.3.1 Leistungsbewertung für das Fach Biologie ................................................. 73 2.4 Lehr- und Lernmittel ....................................................................................... 77
3 Entscheidungen zu fach- und unterrichts- übergreifenden Fragen ................................................................................... 77
4 Qualitätssicherung und Evaluation ................................................................... 78
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1 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit
Im Anschluss an diese allgemeine Einführung finden sich die schulinternen Lehrpläne derSek.IundII.DieseLehrplänebasierenaufdenVorgabendesMinisteriumsfürdasFach.Beider Ausgestaltung dieser Lehrpläne waren auch die allgemeinen Ziele unseres Schulpro-grammsmaßgeblich.Die vier Schwerpunkte des Schulprogramms, die alle untereinanderVerbindungen aufwei-sen,sind:„KulturellesLeben–sozialeVerantwortung“,„ÖkologieundUmwelt“,„ChanceEu-
ropa“und„DieInformationsgesellschaftdes21.Jahrhunderts“.AllediesevierSchwerpunktesind zu sehen vor demgemeinsamenHintergrund „Qualität des Lernens – Lernen für dieZukunft“,d.h.allevierSchwerpunktewerdenvordiesemHintergrundumgesetztundreali-siertundberücksichtigen ständigdiese gemeinsameBasis.Umdiese Ziele zuerreichen istaber nicht nur Unterricht im klassischen Sinne nötig. Darüber hinaus finden Exkursionen,Lernen an außerschulischen Lernorten, Unterrichtsgänge etc. statt. Durch experimentellesArbeitensollinsbesonderenaturwissenschaftlicheDenkweisegeübtwerden.AußerdemsollendurchdieschulinternenLehrplänevergleichbareStandardsfüralleUnter-richtendenfestgeschriebenwerden.ZumSchlussnocheinpaarallgemeineBemerkungen:DieSchuleverfügtüberdreiordentlichausgestatteteFachräume,derUnterrichtläuftinderRegelinDoppelstunden.In einem der Fachräume befindet sich ein fest installiertes Smartboard. Für alle weiterenRäumebestehtdieMöglichkeiteintransportablesSmartboardzuverwenden.Darüberhin-ausgibteseinenmobilenBeamermitPCsowieeineDokumentenkamera.ImJahr2014wur-den10neueSchülermikroskopesowieeinLehrer-MikroskopmitDigitalkameraangeschafft,welcheregelmäßigüberprüftundggf.repariertwerden.Im selbenGebäude, direkt unter den Biologie-Fachräumen, befinden sich drei Informatik-Räumemitjeweils15,imJahr2018angeschafften,Windows-Computern,diefürRecherche-aufträgegenutztwerdenkönnen.DieSchuleverfügtübereineeingerichteteundregelmäßiggewarteteMoodle-Lernplattform. Die Verteilung derWochenstundenzahlen in der Sekun-darstufeIundIIistwiefolgt:
DieUnterrichtstaktunganderSchulefolgteinem45-Minutenraster,wobeiangestrebtwird,dassdernaturwissenschaftlicheUnterrichtmöglichstinDoppelstundenstattfindet.
Jg. Fachunterricht von 5 bis 6
5 BI (2) Lehrwerk: Biosphäre NRW 5./6.
6 BI (2) Lehrwerk: Biosphäre NRW 5./6.
Fachunterricht von 7 bis 9
7 - - -
8 BI (2) Lehrwerk: Biosphäre NRW 7.-9.
9 BI (2) Lehrwerk: Biosphäre NRW 7.-9.
Fachunterricht in der EF und in der QPH
10 BI (3) Lehrwerk: Bioskop Gesamtband NRW
11 BI (3/5) Lehrwerk: Bioskop Gesamtband NRW
12 BI (3/5) Lehrwerk: Bioskop Gesamtband NRW
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DieUnterrichtstaktunganderSchulefolgteinem45Minutenraster,wobeiangestrebtwird,dassdernaturwissenschaftlicheUnterrichtmöglichstinDoppelstundenstattfindet.
In nahezu allen Unterrichtsvorhabenwird den Schülerinnen und Schülern dieMöglichkeitgegeben, Schülerexperimentedurchzuführen;damitwirddieUnterrichtspraxis ausder Se-kundarstufeIfortgeführt.Insgesamtwerdenüberwiegendkooperative,dieSelbstständigkeitdesLernersförderndeUnterrichtsformengenutzt,sodasseinindividualisiertesLerneninderSekundarstufe II kontinuierlichunterstütztwird.HierzueignensichbesondersDoppelstun-den.UmdieQualitätdesUnterrichtsnachhaltigzuentwickeln,vereinbartdieFachkonferenzvor Beginn jedes Schuljahres neue unterrichtsbezogene Entwicklungsziele. Aus diesemGrundewirdamEndedesSchuljahresüberprüft,obdiebisherigenEntwicklungszieleweiter-hin gelten und ob Unterrichtsmethoden, Diagnoseinstrumente und Fördermaterialien er-setztoderergänztwerdensollen.HierzuwerdensukzessiveexemplarischkonkretisierteUn-terrichtsvorhabenunddarineingebetteteÜberprüfungsformenentwickeltunderprobt.
DerBiologieunterrichtsollInteresseannaturwissenschaftlichenFragestellungenweckenunddieGrundlagefürdasLerneninStudiumundBerufindiesemBereichvermitteln.Dabeiwer-den fachlich und bioethisch fundierte Kenntnisse, die Voraussetzung für einen eigenenStandpunktundfürverantwortlichesHandelngefordertundgefördert.HervorzuhebensindhierbeidieAspekteEhrfurchtvordemLebeninseinerganzenVielfältigkeit,Nachhaltigkeit,UmgangmitdemeigenenKörperundethischeGrundsätze.
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2EntscheidungenzumUnterricht
Hinweis:DienachfolgenddargestellteUmsetzungderverbindlichenKompetenzerwar-tungendesKernlehrplans findetaufzweiEbenenstatt.DasÜbersichtsrastergibtdenLehrkräfteneinenraschenÜberblicküberdielautFachkonferenzverbindlichenUnter-richtsvorhabenundderenReihenfolge inderEinführungsphaseund inderQualifikati-onsphase. IndemRastersindaußerdenThemenfürdas jeweiligeVorhabenunddendazugehörigenKontextendiedamitverknüpftenInhaltsfelderundinhaltlichenSchwer-punktedesVorhabenssowiedieSchwerpunktederKompetenzentwicklungausgewie-sen. Die Konkretisierung von Unterrichtsvorhaben führt die konkretisierten Kompe-tenzerwartungendesgültigenKernlehrplansauf, stellteinemöglicheUnterrichtsreihesowie dazu empfohlene Lehrmittel, Materialien undMethoden dar und verdeutlichtneben diesen Empfehlungen auch vorhabenbezogene verbindliche Absprachen derFachkonferenz,z.B.zurDurchführungeinesfüralleFachkolleginnenundFachkollegenverbindlichenExperimentsoderauchdieFestlegungbestimmterDiagnoseinstrumenteundLeistungsüberprüfungsformen.
2.1Unterrichtsvorhaben
Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben im schulinternen Lehrplan besitzt den Anspruch,
sämtlicheimKernlehrplanangeführtenKompetenzenauszuweisen.DiesentsprichtderVer-
pflichtung jeder Lehrkraft, den LernendenGelegenheiten zu geben, alle Kompetenzerwar-
tungendesKernlehrplansauszubildenundzuentwickeln.
DieentsprechendeUmsetzungerfolgtaufzweiEbenen:derÜbersichts-undderKonkretisie-
rungsebene.
Im „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2.1.1)werden die für alle Lehrerinnen
und Lehrer gemäß Fachkonferenzbeschluss verbindlichen Kontexte sowie Verteilung und
ReihenfolgederUnterrichtsvorhabendargestellt.DasÜbersichtsrasterdientdazu,denKol-
leginnenundKollegeneinenschnellenÜberblicküberdieZuordnungderUnterrichtsvorha-
benzudeneinzelnenJahrgangsstufensowiedenimKernlehrplangenanntenKompetenzer-
wartungen, Inhaltsfeldernund inhaltlichenSchwerpunkten zuverschaffen.UmKlarheit für
dieLehrkräfteherzustellenunddieÜbersichtlichkeitzugewährleisten,werdeninderKate-
gorie „SchwerpunktederKompetenzentwicklung“andieser Stellenurdieübergeordneten
Kompetenzerwartungenausgewiesen,währenddiekonkretisiertenKompetenzerwartungen
erstaufderEbenedermöglichenkonkretisiertenUnterrichtsvorhabenBerücksichtigungfin-
den.
WährendderFachkonferenzbeschlusszum„ÜbersichtsrasterUnterrichtsvorhaben“zurGe-
währleistung vergleichbarer Standards sowie zurAbsicherung von Lerngruppen- und Lehr-
kraftwechseln für alle Mitglieder der Fachkonferenz Bindekraft entfalten soll, besitzt die
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exemplarische Ausgestaltung „möglicher konkretisierter Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel
2.1.2)abgesehenvondeninderviertenSpalteimFettdruckhervorgehobenenverbindlichen
Fachkonferenzbeschlüssen nur empfehlenden Charakter. Referendarinnen und Referenda-
ren sowieneuenKolleginnenundKollegendienendiese vor allemzur standardbezogenen
Orientierung inderneuenSchule,aberauchzurVerdeutlichungvonunterrichtsbezogenen
fachgruppeninternen Absprachen zu didaktisch-methodischen Zugängen, fächerübergrei-
fenden Kooperationen, Lernmitteln und -orten sowie vorgesehenen Leistungsüberprüfun-
gen,dieimEinzelnenauchdenKapiteln2.2bis2.4zuentnehmensind.Abweichungenvon
den vorgeschlagenen Vorgehensweisen bezüglich der konkretisierten Unterrichtsvorhaben
sind imRahmenderpädagogischenFreiheitundeigenenVerantwortungderLehrkräfte je-
derzeitmöglich.Sicherzustellenbleibtallerdingsauchhier,dassimRahmenderUmsetzung
derUnterrichtsvorhaben insgesamtalleKompetenzerwartungendesKernlehrplansBerück-
sichtigungfinden.
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2.1.1ÜbersichtsrasterUnterrichtsvorhaben
Einführungsphase UnterrichtsvorhabenI:
Thema/Kontext:KeinLebenohneZelle I–WiesindZellenaufgebautundorganisiert?
SchwerpunktederKompetenzentwicklung:• UF1Wiedergabe
• UF2Auswahl
• K1Dokumentation
Inhaltsfeld:IF1(BiologiederZelle)
InhaltlicheSchwerpunkte:Zellaufbau,StofftransportzwischenKompartimenten(Teil1)
UnterrichtsvorhabenII:
Thema/Kontext:KeinLebenohneZelle II–WelcheBedeutunghabenZell-kernundNukleinsäurenfürdasLeben?
SchwerpunktederKompetenzentwicklung:• UF4Vernetzung
• E1ProblemeundFragestellungen
• K4Argumentation
• B4MöglichkeitenundGrenzen
Inhaltsfeld:IF1(BiologiederZelle)
InhaltlicheSchwerpunkte:FunktiondesZellkerns,ZellverdopplungundDNA
UnterrichtsvorhabenIII:
Thema/Kontext:ErforschungderBiomembran–WelcheBedeutunghabentechnischerFortschrittundModellefürdieForschung?
SchwerpunktederKompetenzentwicklung:• K1Dokumentation
• K2Recherche
• K3Präsentation
• E3Hypothesen
• E6Modelle
• E7Arbeits-undDenkweisen
Inhaltsfeld:IF1(BiologiederZelle)
InhaltlicheSchwerpunkte:Biomembranen,StofftransportzwischenKompartimenten(Teil2)
UnterrichtsvorhabenIV:
Thema/Kontext:EnzymeimAlltag–WelcheRollespielenEnzymeinunse-remLeben?
SchwerpunktederKompetenzentwicklung:• E2WahrnehmungundMessung
• E4UntersuchungenundExperimente
• E5Auswertung
Inhaltsfeld:IF2(Energiestoffwechsel)
InhaltlicheSchwerpunkte:Enzyme
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UnterrichtsvorhabenV:Thema/Kontext:BiologieundSport–WelchenEinflusshatkörperlicheAk-tivitätaufunserenKörper?SchwerpunktederKompetenzentwicklung:• UF3Systematisierung• B1Kriterien• B2Entscheidungen• B3WerteundNormenInhaltsfeld:IF2(Energiestoffwechsel)InhaltlicheSchwerpunkte:Dissimilation,körperlicheAktivitätundStoffwechsel
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2.1.2MöglicheKonkretisierteUnterrichtsvorhaben
Einführungsphase(1.Halbjahr):
Hinweis:Thema,Inhaltsfelder,inhaltlicheSchwerpunkteundKompetenzenhatdieFachkonferenzderBeispielschuleverbindlichvereinbart.InallenanderenBereichensindAbwei-chungenvondenvorgeschlagenenVorgehensweisenbeiderKonkretisierungderUnterrichtsvorhabenmöglich.DarüberhinausenthältdieserschulinterneLehrplanindenKapiteln2.2bis2.4übergreifendesowiez.T.auchjahrgangsbezogeneAbsprachenzurfachmethodischenundfachdidaktischenArbeit,zurLeistungsbewertungundzurLeistungsrückmeldung.JenachinternemSteuerungsbedarfkönnensolcheAbsprachenauchvorhabenbezogenvorgenommenwerden.
Inhaltsfeld:IF1BiologiederZelle
• UnterrichtsvorhabenI:KeinLebenohneZelleI–WiesindZellenaufgebautundorganisiert?• UnterrichtsvorhabenII:KeinLebenohneZelleII–WelcheBedeutunghabenZellkernundNukleinsäurenfürdasLeben?• UnterrichtvorhabenIII:ErforschungderBiomembran–WelcheBedeutunghabentechnischerFortschrittundModellefürdieForschung?
InhaltlicheSchwerpunkte:
• Zellaufbau• Biomembranen• StofftransportzwischenKompartimenten• FunktiondesZellkerns• ZellverdopplungundDNA
Basiskonzepte:SystemProkaryot,Eukaryot,Biomembran,Zellorganell,Zellkern,Chromosom,Makromolekül,Cytoskelett,Transport,Zelle,Gewebe,Organ,PlasmolyseStrukturundFunktionCytoskelett,Zelldifferenzierung,Zellkompartimentierung,Transport,Diffusion,Osmose,Zellkommunikation,TracerEntwicklungEndosymbiose,Replikation,Mitose,Zellzyklus,Zelldifferenzierung
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UnterrichtsvorhabenI:
Thema/Kontext:KeinLebenohneZelleI–WiesindZellenaufgebautundorganisiert? Inhaltsfeld:IF1BiologiederZelle InhaltlicheSchwerpunkte:
• Zellaufbau• StofftransportzwischenKompartimenten(Teil1)
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartungen:DieSchülerinnenundSchülerkönnen…
• UF1ausgewähltebiologischePhänomeneundKonzeptebeschreiben.• UF2biologischeKonzeptezurLösungvonProblemenineingegrenzten
Bereichen auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichemunterscheiden.
• K1Fragestellungen,Untersuchungen,ExperimenteundDatenstruktu-riertdokumentieren,auchmitUnterstützungdigitalerWerkzeuge.
MöglichedidaktischeLeitfragen/
SequenzierunginhaltlicherAs-
pekte
KonkretisierteKompe-
tenzerwartungendesKern-
lehrplansDieSchülerinnenundSchüler…
EmpfohleneLehrmittel/Materialien/Me-
thoden
Didaktisch-methodischeAn-
merkungenundEmpfehlungen
sowieDarstellungderverbind-
lichenAbsprachenderFach-
konferenz SI-Vorwissen multiple-choice-TestzuZelle,Gewebe,Or-
ganundOrganismusInformationstexteeinfache,kurzeTextezumnotwendigenBasiswissen
VerbindlicherBeschlussder
Fachkonferenz:
SI-VorwissenwirdohneBeno-
tungermittelt(z.B.Selbsteva-
luationsbogen)MöglichstselbstständigesAuf-arbeitendesBasiswissenszudeneigenenTest-Problemstellen.
Zelltheorie–Wieentstehtausei-nerzufälligenBeobachtungeinewissenschaftlicheTheorie?
• Zelltheorie
stellendenwissenschaftli-chenErkenntniszuwachszumZellaufbaudurchtechnischenFortschrittanBeispielen
AdvanceOrganizerzurZelltheorieGruppenpuzzlevomtechnischenFortschrittundderEnt-
ZentraleEigenschaftennatur-wissenschaftlicherTheorien(NatureofScience)werdenbeispielhafterarbeitet.
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• Organismus,Organ,Gewe-be,Zelle
(durchLicht-,Elektronen-undFluoreszenzmikroskopie)dar(E7).
stehungeinerTheorie
Wassindpro-undeukaryotischeZel-lenundworinunterscheidensiesichgrundlegend?
• Aufbaupro-undeukaryoti-scherZellen
beschreibendenAufbaupro-undeukaryotischerZellenundstellendieUnterschiedeheraus(UF3).
elektronenmikroskopischeBildersowie2D-Modellezutierischen,pflanzlichenundbakteri-ellenZellen
GemeinsamkeitenundUnter-schiedederverschiedenenZellenwerdenerarbeitet.EM-BildwirdmitModellverglichen.
WieisteineZelleorganisiertundwiegelingtesderZellesovieleverschie-deneLeistungenzuerbringen?
• AufbauundFunktionvonZel-lorganellen
• Zellkompartimentierung• Endo–undExocytose• Endosymbiontentheorie
beschreibenAufbauundFunk-tionderZellorganellenunder-läuterndieBedeutungderZell-kompartimentierungfürdieBildungunterschiedlicherReak-tionsräumeinnerhalbeinerZelle(UF3,UF1).präsentierenadressatengerechtdieEndosymbiontentheoriemithilfeangemessenerMedien(K3,K1,UF1).erläuterndiemembranvermit-teltenVorgängederEndo-undExocytose(u.a.amGolgi-Apparat)(UF1,UF2).erläuterndieBedeutungdesCytoskelettsfürdenintrazellu-lärenTransport[unddieMito-se](UF3,UF1).
StationenlernenzuZellorganellenundzurDich-tegradientenzentrifugationDarinenthaltenu.a.:
• Station:ArbeitsblattGolgi-Apparat(„Postverteiler“derZelle)
• Station:ArbeitsblattCytoskelett• Station:Modell-ExperimentzurDichte-
gradientenzentrifugation(Tischtennis-bällegefülltmitunterschiedlichkon-zentriertenKochsalzlösungenineinemGefäßmitWasser)
• Station:Erstelleneinesselbsterklären-denMediumszurErklärungderEndo-symbiontentheoriefürzufälliggewählteAdressaten.
ErkenntnissewerdenineinemProtokolldokumentiert.AnalogienzurDichtegradienten-zentrifugationwerdenerläutert.Hierzukönntemanwiefolgtvor-gehen:Eine„Adressatenkarte“wirdperZufallsprinzipausgewählt.AufdiesererhaltendieSuSAngabenzuihremfiktivenAdressaten(z.B.Fachlehrkraft,fachfremdeLehr-kraft,Mitschüler/in,SI-Schüler/inetc.).Aufdiesenrichtensieihr
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Lernproduktaus.ZumLernpro-duktgehörtdasMedium(Flyer,Plakat,Podcastetc.)selbstundeinestichpunktartigeErläuterungderberücksichtigtenKriterien.
Zelle,Gewebe,Organe,Organismen–WelcheUnterschiedebestehenzwi-schenZellen,dieverschiedeneFunkti-onenübernehmen?
• Zelldifferenzierung
ordnendifferenzierteZellenaufGrundihrerStrukturenspezifi-schenGewebenundOrganenzuunderläuterndenZusam-menhangzwischenStrukturundFunktion(UF3,UF4,UF1).
MikroskopierenvonverschiedenenZelltypen Verbindlicher Beschluss derFachkonferenz:MikroskopierenvonFertigpräpa-ratenverschiedenerZelltypenanausgewähltenZelltypen
DiagnosevonSchülerkompetenzen:• SI-VorwissenwirdohneBenotungermittelt(z.B.Selbstevaluationsbogen);SelbstevaluationsbogenmitIch-KompetenzenamEndederUnterrichtsrei-
he(ÜberprüfenderKompetenzenimVergleichzumStartderUnterrichtsreihe)Leistungsbewertung:
• multiple-choice-TestszuZelltypenundStrukturundFunktionvonZellorganellen• ggf.TeileinerKlausur
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UnterrichtsvorhabenII:Thema/Kontext:KeinLebenohneZelleII–WelcheBedeutunghabenZellkernundNukleinsäurenfürdasLeben? Inhaltsfeld:IF1(BiologiederZelle) InhaltlicheSchwerpunkte:• FunktiondesZellkerns
• ZellverdopplungundDNA
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartungen:DieSchülerinnenundSchülerkönnen…• UF4 bestehendesWissenaufgrundneuerbiologischer ErfahrungenundEr-
kenntnissemodifizierenundreorganisieren.• E1 in vorgegebenen SituationenbiologischeProblemebeschreiben, in Teil-
problemezerlegenunddazubiologischeFragestellungenformulieren.• K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und
überzeugendenArgumentenbegründenbzw.kritisieren.• B4MöglichkeitenundGrenzenbiologischerProblemlösungenundSichtwei-
senmitBezugaufdieZielsetzungenderNaturwissenschaftendarstellen. MöglichedidaktischeLeitfra-gen/Sequenzierunginhaltli-cherAspekte
KonkretisierteKompe-tenzerwartungendesKern-lehrplansDieSchülerinnenundSchüler
…
EmpfohleneLehrmittel/Materialien/Me-thoden
Didaktisch-methodischeAn-merkungenundEmpfehlungensowieDarstellungderverbind-lichenAbsprachenderFach-konferenz
ErhebungundReaktivierung
vonSI-Vorwissen
Strukturlegetechnikbzw.Netzwerktechnik VerbindlicherBeschlussderFachkonferenz:SI-Vorwissenwirdermitteltundreorganisiert.Empfehlung:ZentraleBegriffe
werdenvondenSuSineine
sinnvolleStrukturgelegt,auf-
geklebtundeingesammelt,um
fürdenVergleichamEndedes
VorhabenszurVerfügungzu
stehen.
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Waszeichneteinenaturwis-senschaftlicheFragestellungausundwelcheFragestellunglagdenAcetabulariaunddenXenopus-Experimentenzu-grunde?
• ErforschungderFunkti-on des Zellkerns in derZelle
benennenFragestellungenhistorischerVersuchezurFunktiondesZellkernsundstellenVersuchsdurchführun-genundErkenntniszuwachsdar(E1,E5,E7).wertenKlonierungsexperi-mente(KerntransferbeiXe-nopus)ausundleitenihreBedeutungfürdieStammzell-forschungab(E5).
PlakatzumwissenschaftlichenErkenntniswegAcetabularia-ExperimentevonHämmerlingExperimentzumKerntransferbeiXenopus
NaturwissenschaftlicheFrage-stellungenwerdenkriterienge-leitetentwickeltundExperi-menteausgewertet.
WelchebiologischeBedeutunghatdieMitosefüreinenOrga-nismus?
• Mitose(RückbezugaufZelltheorie)
• Interphase
begründendiebiologischeBedeutungderMitoseaufderBasisderZelltheorie(UF1,UF4).erläuterndieBedeutungdesCytoskelettsfür[denintrazel-lulärenTransportund]dieMitose(UF3,UF1).
InformationstexteundAbbildungenFilme/AnimationenzuzentralenAspekten:
− exakteReproduktion− Organ- bzw. Gewebewachstum und
Erneuerung(Mitose)− Zellwachstum(Interphase)
DieFunktionendesCytoske-lettswerdenerarbeitet,Infor-mationenwerdenineinModellübersetzt,dasdiewichtigstenInformationensachlichrichtigwiedergibt.
WieistdieDNAaufgebaut,wofindetmansieundwiewirdsiekopiert?
• AufbauundVorkom-menvonNukleinsäuren
ordnendiebiologischbedeut-samenMakromoleküle[Koh-lenhydrate,Lipide,Proteine,]Nucleinsäurendenverschie-denenzellulärenStrukturenundFunktionenzuunderläu-ternsiebezüglichihrerwe-sentlichenchemischenEigen-schaften(UF1,UF3).
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• AufbauderDNA
• MechanismusderDNA-ReplikationinderS-PhasederInterphase
erklärendenAufbauderDNAmithilfeeinesStrukturmodells(E6,UF1).beschreibendensemikonser-vativenMechanismusderDNA-Replikation(UF1,UF4).
ModellbaukastenzurDNAStrukturundRepli-kationhttp://www.ipn.uni-kiel.de/eibe/UNIT06DE.PDF
DerDNA-AufbauunddieRepli-kationwerdenlediglichmo-dellhafterarbeitet.DieKom-plementaritätwirddabeiher-ausgestellt.
VerdeutlichungdesLernzu-wachses
Strukturlegetechnikbzw.Netzwerktechnik MethodewirdmitdenselbenBegriffenwiezuBeginndesVorhabenswiederholt.Ergeb-nissewerdenverglichen.SuSerhaltendanachindividuel-leWiederholungsaufträge.
WelcheMöglichkeitenundGrenzenbestehenfürdieZell-kulturtechnik?Zellkulturtechnik
• Biotechnologie• Biomedizin• PharmazeutischeIn-
dustrie
zeigenMöglichkeitenundGrenzenderZellkulturtechnikinderBiotechnologieundBiomedizinauf(B4,K4).
InformationsblattzuZellkultureninderBio-technologieundMedizin-undPharmafor-schungRollenkartenzuVertreternunterschiedlicherInteressensverbände(Pharma-Industrie,For-scher,PETA-Vertreteretc.)ProundKontra-DiskussionzumThema:„KönnenZellkulturenTierversucheersetzen?“
ZentraleAspektewerdenher-ausgearbeitet.ArgumentewerdenerarbeitetundArgumentationsstrategienentwickelt.SuS,dienichtanderDiskussionbeteiligtsind,sollteneinenBeobachtungsauf-tragbekommen.NachReflexi-onderDiskussionkönnenLe-serbriefeverfasstwerden.
DiagnosevonSchülerkompetenzen:• SelbstevaluationsbogenmitIch-KompetenzenamEndederUnterrichtsreihe
Leistungsbewertung:• Feedbackbogenundangekündigtemultiple-choice-TestszurMitose;schriftlicheÜbung(z.B.auseinerHypotheseodereinemVersuchsde-
signaufdiezugrundeliegendeFragestellungschließen)zurErmittlungderFragestellungskompetenz(E1)• ggf.Klausur
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UnterrichtsvorhabenIII:Thema/Kontext:ErforschungderBiomembran–WelcheBedeutunghabentechnischerFortschrittundModellefürdieForschung? Inhaltsfeld:IF1(BiologiederZelle) InhaltlicheSchwerpunkte:
• Biomembranen
• StofftransportzwischenKompartimenten(Teil2)
Zeitbedarf:
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartungen:DieSchülerinnenundSchülerkönnen…• K1Fragestellungen,Untersuchungen,ExperimenteundDatenstruktu-
riertdokumentieren,auchmitUnterstützungdigitalerWerkzeuge.• K2invorgegebenenZusammenhängenkriteriengeleitetbiologisch-
technischeFragestellungenmithilfevonFachbüchernundanderenQuel-
lenbearbeiten.• K3biologischeSachverhalte,ArbeitsergebnisseundErkenntnisseadres-
satengerechtsowieformal,sprachlichundfachlichkorrektinKurzvor-
trägenoderkurzenFachtextendarstellen.• E3zurKlärungbiologischerFragestellungenHypothesenformulieren
undMöglichkeitenzuihrerÜberprüfungangeben.• E6ModellezurBeschreibung,ErklärungundVorhersagebiologischer
Vor-gängebegründetauswählenundderenGrenzenundGültigkeitsbe-
reicheangeben.• E7anausgewähltenBeispielendieBedeutung,aberauchdieVorläufig-
keitbiologischerModelleundTheorienbeschreiben. MöglichedidaktischeLeitfragen/SequenzierunginhaltlicherAspekte
KonkretisierteKompe-tenzerwartungendesKern-lehrplansDieSchülerinnenundSchü-
ler…
EmpfohleneLehrmittel/Materialien/Methoden
Didaktisch-methodischeAnmer-kungenundEmpfehlungensowieDarstellungderverbindlichenAbsprachenderFachkonferenz
WeshalbundwiebeeinflusstdieSalz-konzentrationdenZustandvonZel-len?
führenExperimentezur
DiffusionundOsmose
durchunderklärendiese
mitModellvorstellungen
aufTeilchenebene(E4,E6,
PlakatzumwissenschaftlichenEr-
kenntnisweg
DasPlakatsolldenSuSproze-
duraleTransparenzimVerlauf
desUnterrichtsvorhabensbieten.
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• Plasmolyse
• Brownsche-Molekularbewegung
• Diffusion
• Osmose
K1,K4).führenmikroskopischeUn-tersuchungenzurPlasmoly-sehypothesengeleitetdurchundinterpretierendiebeobachtetenVorgänge(E2,E3,E5,K1,K4).recherchierenBeispielederOsmoseundOsmoregulati-oninunterschiedlichenQuellenunddokumentierendieErgebnisseineinerei-genständigenZusammen-fassung(K1,K2).
Zeitungsartikelz.B.zurfehlerhaftenSalzkonzentrationfüreineInfusionindenUniklinikenExperimentemitSchweineblutundRotkohlgewebeundmikroskopischeUntersuchungenKartoffel-Experimente
α) ausgehöhlteKartoffelhälftemitZucker,SalzundStärke
β) Kartoffelstäbchen(gekochtundungekocht)
Informationstexte,AnimationenundLehrfilmezurBrownschenMolekular-bewegung(physics-animations.com)DemonstrationsexperimentemitTinteoderDeozurDiffusionArbeitsaufträgezurRechercheosmo-regulatorischerVorgängeInformationsblattzuAnforderungenaneinLernplakat(sieheLaBudde2010)
SuSformulierenersteHypothe-sen,planenundführengeeigneteExperimentezurÜberprüfungihrerVermutungendurch.VersuchezurÜberprüfungderHypothesenVersuchezurGeneralisierbarkeitderErgebnissewerdengeplantunddurchgeführt.PhänomenwirdaufModellebeneerklärt(direkteInstruktion).WeitereBeispiele(z.B.Salzwiese,Niere)fürOsmoregulationwer-denrecherchiert.VerbindlicherFachkonferenzbe-schluss:EinLernplakatzurOsmosewird
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Checkliste zur Bewertung eines Lern-plakats
ArbeitsblattmitRegelnzueinemsach-
lichenFeedback
kriteriengeleiteterstellt.
Lernplakatewerdengegenseitig
beurteiltunddiskutiert. WarumlöstsichÖlnichtinWasser?
• AufbauundEigenschaftenvon
LipidenundPhospholipiden
ordnendiebiologischbe-
deutsamenMakromoleküle
([Kohlenhydrate],Lipide,
Proteine,[Nucleinsäuren])
denverschiedenenzellulä-
renStrukturenundFunkti-
onenzuunderläuternsie
bezüglichihrerwesentli-
chenchemischenEigen-
schaften(UF1,UF3).
Demonstrationsexperiment zum Ver-
haltenvonÖlinWasser
Informationsblätter• zufunktionellenGruppen
• StrukturformelnvonLipiden
undPhospholipiden
• ModellezuPhospholipidenin
Wasser
Phänomenwirdbeschrieben.
DasVerhaltenvonLipidenund
PhospholipideninWasserwird
mithilfeihrerStrukturformeln
unddenEigenschaftenderfunk-
tionellenGruppenerklärt.
EinfacheModelle(2-D)zumVer-
haltenvonPhospholipidenin
Wasserwerdenerarbeitetund
diskutiert. WelcheBedeutunghabentechnischerFortschrittundModellefürdieErfor-schungvonBiomembranen?
• ErforschungderBiomembran
(historisch-genetischerAnsatz)
- Bilayer-Modell
stellendenwissenschaftli-
chenErkenntniszuwachs
zumAufbauvonBiomemb-
ranendurchtechnischen
FortschrittanBeispielendar
undzeigendarandieVer-
änderlichkeitvonModellen
auf(E5,E6,E7,K4).
Plakat(e)zuBiomembranen
VersuchevonGorterundGrendelmit
Erythrozyten(1925)zumBilayer-
Modell
VerbindlicherBeschlussderFachkonferenz:Durchführungeineswissen-schaftspropädeutischenSchwer-punkteszurErforschungderBi-omembranen.
FolgendeVorgehensweisewird
empfohlen:Derwissenschaftliche
Erkenntniszuwachswirdinden
Folgestundenfortlaufenddoku-
mentiertundfüralleKursteil-
nehmerinnenundKursteilnehmer
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- Sandwich-Modelle
- Fluid-Mosaik-Modell
- ErweitertesFluid-Mosaik-Modell(KohlenhydrateinderBiomembran)
- MarkierungsmethodenzurErmittlungvonMembranmo-lekülen(Proteinsonden)
ordnendiebiologischbe-deutsamenMakromoleküle(Kohlenhydrate,Lipide,Pro-teine,[Nucleinsäuren])denverschiedenenzellulärenStrukturenundFunktionenzuunderläuternsiebezüg-lichihrerwesentlichen
ArbeitsblattzurArbeitmitModellenPartnerpuzzlezuSandwich-ModellenArbeitsblatt1:ErsteBefundedurchdieElektronenmikroskopie(G.Palade,1950er)Arbeitsblatt2:ErsteBefundeausderBiochemie(DavsonundDanielli,1930er)AbbildungenaufderBasisvonGefrier-bruchtechnikundElektronenmikro-skopiePartnerpuzzlezumFlüssig-Mosaik-ModellArbeitsblatt1:Original-Auszüge aus dem Science-ArtikelvonSingerundNicolson(1972)Arbeitsblatt2:Heterokaryon-ExperimentevonFryeundEdidin(1972)
aufPlakatenfestgehalten.DerModellbegriffunddieVorläu-figkeitvonModellenimFor-schungsprozesswerdenverdeut-licht.AufdieseWeisekanndieArbeitineinerscientificcommunitynachempfundenwerden.Die„neuen“DatenlegeneineModifikationdesBilayer-ModellsvonGorterundGrendelnaheundführenzuneuenHypothesen(einfachesSandwichmodell/Sandwichmodellmiteingelager-temProtein/SandwichmodellmitintegralemProtein).DasMembranmodellmusser-neutmodifiziertwerden.
20
- dynamischstrukturiertes
Mosaikmodel(Rezeptor-
Inseln,Lipid-Rafts)
• NatureofScience–naturwis-senschaftlicheArbeits-und
Denkweisen
chemischenEigenschaften
(UF1,UF3).
recherchierendieBedeu-
tungderAußenseiteder
Zellmembranundihrer
Oberflächenstrukturenfür
dieZellkommunikation(u.
a.Antigen-Antikörper-
Reaktion)undstellendie
Ergebnisseadressatenge-
rechtdar(K1,K2,K3).
ExperimentezurAufklärungderLagevonKohlenhydrateninderBiomemb-
ran
Informationenzumdynamischstruktu-
riertenMosaikmodellVerebetal
(2003)
Abstractaus:Vereb,G.etal.(2003):Dynamic,yetstructured:ThecellmembranethreedecadesaftertheSinger-Nicolsonmodel.
Lernplakat(fertiggestellt)zudenBio-membranen
DasFluid-Mosaik-Modellmuss
erweitertwerden.
DiebiologischeBedeutung(hier
nurdieproximateErklärungsebe-
ne!)derGlykokalyx(u.a.beider
Antigen-Anti-Körper-Reaktion)
wirdrecherchiert.
HistorischesModellwirddurch
aktuellereBefundezudenRezep-
tor-Inselnerweitert.
EinReflexionsgesprächaufder
GrundlagedesentwickeltenPla-
katszuBiomembranenwird
durchgeführt.
WichtigewissenschaftlicheAr-
beits-undDenkweisensowiedie
RollevonModellenunddem
technischenFortschrittwerden
herausgestellt.
21
WiemachtsichdieWissenschaftdieAntigen-Antikörper-Reaktionzunutze?
• ModerneTestverfahren
Elisa-Test
VerbindlicherBeschlussderFachkonferenz:DurchführungeinesELISA-TestszurVeranschaulichungderAnti-gen-Antikörper-Reaktion.
WiewerdengelösteStoffedurchBio-membranenhindurchindieZellebzw.ausderZelleheraustransportiert?
• PassiverTransport• AktiverTransport
beschreibenTransportvor-gängedurchMembranenfürverschiedeneStoffemithilfegeeigneterModelleundgebendieGrenzendie-serModellean(E6).
Gruppenarbeit:InformationstextzuverschiedenenTransportvorgängenanrealenBeispie-len
SuSkönnenentsprechendderInformationstexte2-D-ModellezudenunterschiedlichenTransport-vorgängenerstellen.
DiagnosevonSchülerkompetenzen:• SelbstevaluationsbogenmitIch-KompetenzenamEndederUnterrichtsreihe• KLP-Überprüfungsform:„Dokumentationsaufgabe“und„Reflexionsaufgabe“(PortfoliozumThema:„ErforschungderBiomembranen“)zur
ErmittlungderDokumentationskompetenz(K1)undderReflexionskompetenz(E7)Leistungsbewertung:
• KLP-Überprüfungsform: „Beurteilungsaufgabe“ und „Optimierungsaufgabe“ (z.B. Modellkritik anModellen zur Biomembran oder zuTransportvorgängen)zurErmittlungderModell-Kompetenz(E6)
• ggf.Klausur
Einführungsphase(2.Halbjahr):
Hinweis:Thema,Inhaltsfelder,inhaltlicheSchwerpunkteundKompetenzenhatdieFachkonferenzderBeispielschuleverbindlichvereinbart.Inallenan-derenBereichensindAbweichungenvondenvorgeschlagenenVorgehensweisenbeiderKonkretisierungderUnterrichtsvorhabenmöglich.Darüberhin-ausenthältdieserschulinterneLehrplanindenKapiteln2.2bis2.4übergreifendesowiez.T.auchjahrgangsbezogeneAbsprachenzurfachmethodischenundfachdidaktischenArbeit,zurLeistungsbewertungundzurLeistungsrückmeldung.JenachinternemSteuerungsbedarfkönnensolcheAbsprachenauchvorhabenbezogenvorgenommenwerden.
Inhaltsfeld:IF2(Energiestoffwechsel)
• UnterrichtsvorhabenIV:EnzymeimAlltag–WelcheRollespielenEnzymeinunseremLeben?• UnterrichtsvorhabenV:BiologieundSport–WelchenEinflusshatkörperlicheAktivitätaufunserenKörper?
InhaltlicheSchwerpunkte:
• Enzyme• Dissimilation• KörperlicheAktivitätundStoffwechsel
Basiskonzepte:SystemMuskulatur,Mitochondrium,Enzym,Zitronensäurezyklus,Dissimilation,GärungStrukturundFunktionEnzym,Grundumsatz,Leistungsumsatz,Energieumwandlung,ATP,NAD+EntwicklungTraining
23
UnterrichtsvorhabenIV:
Thema/Kontext:EnzymeimAlltag–WelcheRollespielenEnzymeinunseremLeben?
Inhaltsfelder:IF1(BiologiederZelle),IF2(Energiestoffwechsel)
InhaltlicheSchwerpunkte:
• Enzyme
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartungen:
DieSchülerinnenundSchülerkönnen…
• E2 kriteriengeleitet beobachten undmessen sowie gewonnene Ergeb-
nisseobjektivundfreivoneigenenDeutungenbeschreiben.
• E4ExperimenteundUntersuchungenzielgerichtetnachdemPrinzipder
Variablenkontrolle unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften planen
unddurchführenunddabeimöglicheFehlerquellenreflektieren.
• E5DatenbezüglicheinerFragestellung interpretieren,darausqualitati-
veundeinfachequantitativeZusammenhängeableitenunddiesefach-
lichangemessenbeschreiben.
MöglichedidaktischeLeitfragen/Se-
quenzierunginhaltlicherAspekte
KonkretisierteKompetenzer-
wartungendesKernlehrplans
DieSchülerinnenundSchüler
…
EmpfohleneLehrmittel/Materia-
lien/Methoden
Didaktisch-methodischeAnmerkun-
genundEmpfehlungensowieDar-
stellungderverbindlichenAbspra-
chenderFachkonferenz
WiesindProteineaufgebautundwospielensieeineRolle?
• Aminosäuren
• Peptide,Proteine
• Primär-,Sekundär-,Tertiär-,
Quartärstruktur
ordnendiebiologischbedeut-
samenMakromoleküle([Koh-
lenhydrate,Lipide],Proteine,
[Nucleinsäuren])denverschie-
denenzellulärenStrukturen
undFunktionenzuunderläu-
ternsiebezüglichihrerwe-
sentlichenchemischenEigen-
schaften(UF1,UF3).
InformationstextezuProteinenund
ihrenEigenschaften
„Spickzettel“alslegaleMethodedes
Memorierens
Museumsgang
BeobachtungsbogenmitKriterienfür
„guteSpickzettel“
Gütekriterienfürgute„Spickzettel“
werdenerarbeitet(Übersichtlichkeit,
aufdasWichtigstebeschränkt,sinn-
vollerEinsatzvonmehrerenFarben,
umInhaltezusystematisierenetc.)
werdenerarbeitet.
Derbeste„Spickzettel“kanngekürt
undallenSuSüber„Amploniusonli-
ne“zurVerfügunggestelltwerden.
HaptischeModelle(z.B.Kneteoder
SchülersimulierenProteinstruktur
DerAufbauvonProteinenwirderar-
beitet.
24
durchAnordnungihrerSelbst)zumProteinaufbau
DieQuartärstrukturwirdamBeispielvonHämoglobinveranschaulicht.
WelcheBedeutunghabenEnzymeimmenschlichenStoffwechsel?
• AktivesZentrum
• AllgemeineEnzymgleichung
• Substrat-undWirkungsspezifität
beschreibenunderklärenmit-hilfegeeigneterModelleEn-zymaktivitätundEnzymhem-mung(E6).
Lernspirale:Enzyme–MoleküledesLebens(Raabits)
DieSubstrat-undWirkungsspezifitätwerdenveranschaulicht.DienaturwissenschaftlichenFrage-stellungenwerdenvomPhänomenherentwickelt.HypothesenzurErklärungderPhä-nomenewerdenaufgestellt.ExperimentezurÜberprüfungderHypothesenwerdengeplant,durch-geführtundabschließendwerdenmöglicheFehlerquellenermitteltunddiskutiert.ModellezurFunktionsweisedesakti-venZentrumswerdenerstellt.HierbietetsichandieFolgeneinerverändertenAminosäuresequenz,z.B.beiLactasemithilfeeinesModellszudiskutieren.
WelcheWirkung/FunktionhabenEnzy-me?
• Katalysator• Biokatalysator• Endergonischeundexergonische
Reaktion
erläuternStrukturundFunkti-onvonEnzymenundihreBe-deutungalsBiokatalysatorenbeiStoffwechselreaktionen(UF1,UF3,UF4).
SchematischeDarstellungenvonRe-aktionenunterbesondererBerück-sichtigungderEnergieniveausARBEITSINSEL1,3und4
DiezentralenAspektederBiokatalysewerdenerarbeitet:
1. SenkungderAktivierungs-energie
2. ErhöhungdesStoffumsatzesproZeit
25
• Aktivierungsenergie,Aktivie-rungsbarriere/Reaktionsschwel-le
WasbeeinflusstdieWirkung/FunktionvonEnzymen?• pH-Abhängigkeit
• Temperaturabhängigkeit
• Schwermetalle
• Substratkonzentration/Wechsel-zahl
beschreibenundinterpretie-renDiagrammezuenzymati-schenReaktionen(E5).stellenHypothesenzurAbhän-gigkeitderEnzymaktivitätvonverschiedenenFaktorenaufundüberprüfensieexperimen-tellundstellensiegraphischdar(E3,E2,E4,E5,K1,K4).
ChecklistemitKriterienzurBeschrei-bungundInterpretationvonDia-grammenExperimente mithilfe von Interakti-onsboxen zum Nachweis der Kon-zentrations-, Temperatur- und pH-Abhängigkeit (optimale BedingungenfürEnzymreaktionenamBeispielderHefe)ARBEITSINSEL5ARBEITSINSEL2ModellexperimentemitSchereundPapierquadratenzurSubstratkon-zentration
VerbindlicherBeschlussderFach-konferenz:DasBeschreibenundInterpretierenvonDiagrammenwirdgeübt.ExperimentezurErmittlungderAb-hängigkeitenderEnzymaktivitätwer-dengeplantunddurchgeführt.Wichtig:DenaturierungimSinneei-nerirreversiblenHemmungdurchTemperatur,pH-WertundSchwer-metallemussherausgestelltwerden.
DieWechselzahlwirdproblemati-siert.
VerbindlicherBeschlussderFach-konferenz:DurchführungvonExpe-rimentenzurErmittlungvonEnzy-meigenschaftenanausgewähltenBeispielen.
WiewirddieAktivitätderEnzymeindenZellenreguliert?
• kompetitiveHemmung,• allosterische(nichtkompetitive)
Hemmung• Substrat und Endprodukthem-
mung
beschreibenunderklärenmit-hilfegeeigneterModelleEn-zymaktivitätundEnzymhem-mung(E6).
ErarbeitungvonWegenderStoff-wechselregulationdurchEnzym-hemmungundEnzymhemmstoffenalsArzneimittelSimulationderunterschiedlichenHemmmechanismenmitHilfevon
ModellezurErklärungvonHemmvor-gängenwerdenentwickelt.DieverschiedenenHemmungenwer-densimuliert.
26
Modellen(z.B.Papier,Knete,…)ARBEITSINSEL7und8
WiemachtmansichdieWirkweisevonEnzymenzuNutze?
• EnzymeimAlltag- Technik- Medizin- u.a.
recherchierenInformationenzuverschiedenenEinsatzgebie-tenvonEnzymenundpräsen-tierenundbewertenverglei-chenddieErgebnisse(K2,K3,K4).gebenMöglichkeitenundGrenzenfürdenEinsatzvonEnzymeninbiologisch-technischenZusammenhängenanundwägendieBedeutungfürunserheutigesLebenab(B4).
(Internet)RechercheErstellung kriteriengeleiteter Vorträ-ge(PPT)zurRechercheFeedbackdurchEvaluationsbogenChecklistemitKriterienfürseriöseQuellenChecklistezurkorrektenAngabevonInternetquellen
Quellen werden ordnungsgemäß no-tiert(Verfasser,Zugriffetc.).DieBedeutungenzymatischerReak-tionenfürz.B.VeredlungsprozesseundmedizinischeZweckewirdher-ausgestellt.AlsBeispielkönnenEnzymeimWaschmittelundihreAuswirkungaufdiemenschlicheHautbesprochenunddiskutiertwerden.
DiagnosevonSchülerkompetenzen:• SelbstevaluationamEndederUnterrichtsreihe,FeedbackReferate
Leistungsbewertung:• SchriftlicheÜbungen:z.B.multiplechoice-Tests• ggf.Klausur• Präsentationen/Referate
• Spickzettel
UnterrichtsvorhabenV:Thema/Kontext:BiologieundSport–WelchenEinflusshatkörperlicheAktivitätaufunserenKörper? Inhaltsfeld:IF2(Energiestoffwechsel) InhaltlicheSchwerpunkte:• Dissimilation• KörperlicheAktivitätundStoffwechsel
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartungen:DieSchülerinnenundSchülerkönnen…• UF3dieEinordnungbiologischerSachverhalteundErkenntnisse inge-
gebenefachlicheStrukturenbegründen.
27
• B1 bei der Bewertung von Sachverhalten in naturwissenschaftlichenZusammenhängen fachliche, gesellschaftliche und moralische Bewer-
tungskriterienangeben.• B2 in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen Entscheidungs-
möglichkeiten kriteriengeleitet abwägen, gewichten und einen be-
gründetenStandpunktbeziehen.• B3 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Auseinan-
dersetzungenmitbiologischenFragestellungensowiemöglicheLösun-
gendarstellen. MöglichedidaktischeLeitfragen/SequenzierunginhaltlicherAspek-te
KonkretisierteKompetenzer-wartungendesKernlehrplansDieSchülerinnenundSchüler…
EmpfohleneLehrmittel/Materia-lien/Methoden
Didaktisch-methodischeAnmer-kungenundEmpfehlungensowieDarstellungderverbindlichenAb-sprachenderFachkonferenz
WelcheVeränderungenkönnenwährendundnachkörperlicherBelastungbeobachtetwerden?
Systemebene:Organismus
• Belastungstest
• Schlüsselstellender
körperlichenFitness
BelastungstestSelbstbeobachtungsprotokollzuHerz,Lunge,Durchblutung,Muskeln
BegrenzendeFaktorenbeiunter-
schiedlichtrainiertenMenschen
werdenermittelt.
DamitkannderEinflussvonTraining
aufdieEnergiezufuhr,Durchblutung,
Sauerstoffversorgung,Energiespei-
cherungundErnährungsverwertung
systematisiertwerden.
DieAuswirkungaufverschiedene
Systemebenen(Organ,Gewebe,Zel-
le,Molekül)kanndargestelltund
bewusstgemachtwerden. WiereagiertderKörperaufunter-schiedlicheBelastungssituationenundwieunterscheidensichver-schiedeneMuskelgewebevonei-
erläutern den Unterschied zwi-
schenroterundweißerMusku-
latur(UF1).
präsentierenunterEinbezug
PartnerpuzzlemitArbeitsblättern
zurrotenundweißenMuskulatur
undzurSauerstoffschuld
HierkönnenBeispieleausverschie-
denenDisziplinenanalysiertwerden.
28
nander?Systemebene:OrganundGewebe-MuskelaufbauSystemebene:Zelle- Sauerstoffschuld, EnergiereservederMuskeln,GlykogenspeicherSystemebene:Molekül-Lactat-Test-Milchsäure-Gärung
geeigneterMedienundunterVerwendungeinerkorrektenFachsprachedieaerobeundanaerobeEnergieumwandlunginAbhängigkeitvonkörperli-chenAktivitäten(K3,UF1).überprüfenHypothesenzurAb-hängigkeitderGärungvonver-schiedenenFaktoren(E3,E2,E1,E4,E5,K1,K4).
BildkartenzuMuskeltypenundSportarten
MuskeltypenwerdenimHinblickaufihreMitochondriendichtebegrün-dendSportartenzugeordnet.DieMilchsäuregärungdientderVer-anschaulichunganaeroberVorgän-ge.
WelcheFaktorenbeeinflussendenEnergieumsatzundwelcheMe-thodenhelfenbeiderBestim-mung?Systemebenen:Organismus,Gewebe,Zelle,Molekül-Energieumsatz(GrundumsatzundLeistungsumsatz)-Direkte und indirekte Kalorimet-rieWelcheFaktorenspieleneineRollebeikörperlicherAktivität?
• SauerstofftransportimBlut• Sauerstoffkonzentrationim
Blut• Erythrozyten
stellenMethodenzurBestim-mungdesEnergieumsatzesbeikörperlicherAktivitätverglei-chenddar(UF4).
FilmzurBestimmungdesGrund-undLeistungsumsatzesFilmzumVerfahrenderKalorimetrie(KalorimetrischeBombe/Respirato-rischerQuotient)ArbeitsblattmitInformationstextzurErarbeitungdesPrinzipsderOberflächenvergrößerungdurchKapillarisierung
DerZusammenhangzwischenrespi-ratorischemQuotientenundErnäh-rungwirderarbeitet.DerWegdesSauerstoffsindieMus-kelzelleüberdenBlutkreislaufwirdwiederholtunderweitertunterBe-rücksichtigungvonHämoglobinundMyoglobin.
29
• Hämoglobin/Myoglobin
MarkierungsmethodenzurErmitt-
lungvonMembranmolekülen
• Tracermethode
recherchierendieBedeutung
unddieFunktionsweisevon
TracernfürdieZellforschung
undstellenihreErgebnissegra-
phischundmithilfevonTexten
dar(K2,K3).
präsentiereneineTracerme-
thodebeiderDissimilationad-
ressatengerecht(K3).
InformationstextundschematischeDarstellungzumNachweisvonTu-
morenmitHilferadioaktivmarkier-
terGlucose
Grundprinzipienvonmolekularen
Tracernwerdeneingeführt
LinderS.98/99
BiologieHeuteS.78/79
WieentstehtundwiegelangtdiebenötigteEnergiezuunterschiedli-chenEinsatzorteninderZelle?Systemebene:Molekül
• NAD+undATP
erläuterndieBedeutungvon
NAD+undATPfüraerobeund
anaerobeDissimilationsvorgän-
ge(UF1,UF4).
Unterrichtsreihe„Energieausbio-logischerSicht“(Raabits)mitModellen/SchematazurRolle
desATP
DieFunktiondesATPalsEnergie-
Transporterwirdverdeutlicht.
WieentstehtATPundwiewirdderC6-Körperabgebaut?Systemebenen:Zelle,Molekül
• Glykolyse
• Zitronensäurezyklus
• Atmungskette
erklärendieGrundzügederDis-
similationunterdemAspektder
Energieumwandlungmithilfe
einfacherSchemata(UF3).
beschreibenundpräsentieren
dieATP-SyntheseimMito-
chondriummithilfevereinfach-
terSchemata(UF2,K3).
Informationstexteundschemati-scheDarstellungenzuExperimen-
tenzumAufbaueinesProtonengra-
dientenindenMitochondrienfür
dieATP-Synthase(vereinfacht)
ExperimentewerdenunterdemAs-
pektderEnergieumwandlungaus-
gewertet.
30
WiefunktionalsindbestimmteTrainingsprogrammeundErnäh-rungsweisenfürbestimmteTrai-ningsziele?Systemebenen:Organismus,Zelle,Molekül
• ErnährungundFitness• Kapillarisierung• Mitochondrien
Systemebene:Molekül
• Glycogenspeicherung• Myoglobin
erläuternunterschiedlicheTrai-ningsformenadressatengerechtundbegründensiemitBezugaufdieTrainingsziele(K4).erklärenmithilfeeinergraphi-schenDarstellungdiezentraleBedeutungdesZitronensäu-rezyklusimZellstoffwechsel(E6,UF4).
AuswertungvonInformationstex-tenzuverschiedenenTrainingsfor-menArbeitsblattmiteinemvereinfach-tenSchemadesZitronensäurezyklusundseinerStellungimZellstoff-wechsel(ZusammenwirkenvonKoh-lenhydrat,FettundProteinstoff-wechsel)
HierkönnenTrainingsprogrammeundErnährungunterBerücksichti-gungvonTrainingszielen(Aspektez.B.Ausdauer,Kraftausdauer,Ma-ximalkraft)undderOrgan-undZell-ebene(Mitochondrienanzahl,Myo-globinkonzentration,Kapillarisie-rung,erhöhteGlykogenspeicherung)betrachtet,diskutiertundbeurteiltwerden.VerschiedeneSituationenkönnen„durchgespielt“(z.B.dieFolgenei-nerFett-,Vitamin-oderZuckerun-terversorgung)werden.
Wiewirkensichleistungssteigern-deSubstanzenaufdenKörperaus?Systemebenen:Organismus,Zelle,Molekül
• FormendesDopings− Anabolika− EPO− …
nehmenbegründetStellungzurVerwendungleistungssteigern-derSubstanzenausgesundheit-licherundethischerSicht(B1,B2,B3).
ZeitungsartikelInternetrecherchezuFormendesDopingsPräsentationderErgebnissedurchRollenspiele,ErstellungvonInfor-mationsbroschüren
JuristischeundethischeAspektewerdenaufdieihnenzugrundelie-gendenKriterienreflektiert.VerschiedenePerspektivenundde-renHandlungsoptionenwerdener-arbeitet,derenFolgenabgeschätztundbewertet.BewertungsverfahrenundBegriffewerdengeübtundgefestigt.
Diagnose von Schülerkompetenzen: • Selbstevaluation am Ende der Unterrichtsreihe • Leistungsbewertung: ggf. Klausur., Präsentation
Qualifikationsphase1(1.Halbjahr)
Hinweis:Thema,Inhaltsfelder,inhaltlicheSchwerpunkteundKompetenzenhatdieFachkonferenzderBeispielschuleverbindlichvereinbart.Inallenan-derenBereichensindAbweichungenvondenvorgeschlagenenVorgehensweisenbeiderKonkretisierungderUnterrichtsvorhabenmöglich.Darüberhin-ausenthältdieserschulinterneLehrplanindenKapiteln2.2bis2.4übergreifendesowiez.T.auchjahrgangsbezogeneAbsprachenzurfachmethodischenundfachdidaktischenArbeit,zurLeistungsbewertungundzurLeistungsrückmeldung.JenachinternemSteuerungsbedarfkönnensolcheAbsprachenauchvorhabenbezogenvorgenommenwerden.
Inhaltsfeld3:Genetik
• UnterrichtsvorhabenI:Proteinbiosynthese• UnterrichtsvorhabenII:Genregulation• UnterrichtsvorhabenIII:GentechnikundBioethik• UnterrichtsvorhabenIV:AnalysevonFamilienstammbäumen• UnterrichtsvorhabenV:Stammzellforschung
InhaltlicheSchwerpunkte:Proteinbiosynthese
• Bakterien[undViren]alsModellorganismenindermolekular-genetischenForschung• [Wdh.:AufbauundStrukturdermRNAimVergleichzurDNA]• ProteinbiosynthesebeiProkaryontenundEukaryonten• genetischerCode• AuswirkungenvonGenmutationen
RegulationderGenaktivität
• GenregulationbeiProkaryoten:Substratinduktion,Endproduktrepression• RegulationderGenaktivitätbeiEukaryoten• GenregulationdurchepigenetischeMechanismen• Tumorgen
GentechnikundBioethik• molekulargenetischeWerkzeugeundGrund-operationen• HerstellungundVerwendungauchhöherertransgenerLebewesen• molekulargenetischeVerfahren• aktuelleEntwicklungeninderBiotechnologie
AnalysevonFamilienstammbäumen
• AuswirkungenvonGenmutationen• Genwirkketten• [Mutagene]• [DNA-Reparatur]• Rekombinationsvorgänge• Erbgänge• AuswirkungenvonChromosomen-undGenommutationen• MethodenderHumangenetik
Stammzellforschung
• EinsatzvonStammzellen• naturwissenschaftlich-gesellschaftlichePositionenzumtherapeutischenEinsatzvonStammzellen
Basiskonzepte:System-Merkmal,Gen,Allel,Genwirkkette,DNA,Chromosom,Genom,Rekombination,StammzelleStrukturundFunktion-Proteinbiosynthese,GenetischerCode,Genregulation,Transkriptionsfaktor,Mutation,Proto-Onkogen,Tumor-Suppressorgen,DNA-ChipEntwicklung-TransgenerOrganismus,Epigenese,Zelldifferenzierung,Meiose
UnterrichtsvorhabenIThema/Kontext
Inhaltsfeld3:Genetik InhaltlicheSchwerpunkte:Proteinbiosynthese
• Bakterien [und Viren] als Modellorganis-men in der molekular-genetischen For-schung
• [Wdh.:AufbauundStrukturdermRNAimVergleichzurDNA]
• ProteinbiosynthesebeiProkaryontenundEukaryonten
• genetischerCode• AuswirkungenvonGenmutationen
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartungen:DieSchülerinnenundSchülerkönnen…UF1:biologischePhänomeneundSachverhaltebeschreibenunderläutern.UF2:zurLösungvonbiologischenProblemenzielführendeDefinitionen,KonzepteundHandlungsmöglichkeitenbegründetauswählenundanwenden.nurLK:E1:selbstständiginunterschiedlichenKontextenbiologischeProblemeidentifizieren,analysierenundinFormbiologischerFragestellungenpräzisieren.E3:mitBezugaufTheorien,ModelleundGesetzmäßigkeitenHypothesengenerierensowieVerfahrenzuihrerÜberprüfungableiten.E4:ExperimentemitkomplexenVersuchsplänenund–aufbautenmitBezugaufihreZielsetzungenerläuternundunterBeachtungfachlicherQualitätskriterien(Sicherheit,Mess-vorschriften,Variablenkontrolle,Fehleranalyse)durchführen.E5:DatenundMesswertequalitativundquantitativimHinblickaufZusammen-hänge,RegelnoderGesetzmäßigkeitenanalysierenundErgebnisseverallgemeinern
2
MöglichedidaktischeLeitfragen/SequenzierunginhaltlicherAspekte
KonkretisierteKompetenzerwartungendesKernlehrplansDieSchülerinnenundSchüler…
EmpfohleneLehrmittel/Materialien/Methoden
§ W
od
begründendieVerwendungbestimmterMo-dellorganismen(u.a.E.coli)fürbesondereFra-gestellungengenetischerForschung(E6,E3).
• BioskopGesamtbandSekII• BiosphäreThemenheft(Lehrmittelgeltenfüral-
leinhaltlichenSchwerpunkte)• ErarbeitungderBedeutungvonModellorganis-
men• Z.B.AnzuchtvonBakterien,bakterielleWachs-
tumskurven
WiewurdederWegvomGenzumMerkmalaufgeklärt?
erläuternwissenschaftlicheExperimentezurAufklärungderProteinbiosynthese,generierenHypothesenaufderGrundlagederVersuchspläneundinterpretierendieVersuchs-ergebnisse(E3,E4,E5).
AnalysevonExperimentenzurAufklärungderProtein-bio-synthese(benötigteKomponenten:Ribosomen,mRNA,tRNA,Aminosäuren)
WiewurdedergenetischeCodeentschlüsselt?
benennenFragestellungenundstellenHypothesenzurEntschlüsselungdesgenetischenCodesaufunderläuternklassischeExperimentezurEntwicklungderCode-Sonne(E1,E3,E4).
AnalysederExperimentevonNirenbergzurEntschlüsse-lungdesgenetischenCodes
§
erläuternEigenschaftendesgenetischenCodesundcharakterisierenmitdessenHilfeGenmu-tationen[/Mutationstypen](UF1,UF2).
Erarbeitung der Eigenschaften des genetischen Codes,AnwendungderCodesonne,MutationsanalyseaufGen-ebene
WorinbestehendieUnterschiedeinderPBSzwischenPro-undEukaryo-ten?
vergleichendiemolekularbiologischenAbläufeinderProteinbiosynthesebeiPro-undEukaryoten(UF1,UF3).
ProteinbiosynthesebeiProkaryotenimVergleichzuEukaryoten(Introns/Exons,Prozessierung)
DiagnosevonSchülerkompetenzenundLeistungsbewertung:z.B.Klausur,Referate,PPTetc.
35
UnterrichtsvorhabenII:Inhaltsfeld3Thema/Kontext:Genetik InhaltlicheSchwerpunkteRegulationderGenaktivität
• Genregulation bei Prokaryoten: Substratinduktion, End-
produktrepression• RegulationderGenaktivitätbeiEukaryoten• GenregulationdurchepigenetischeMechanismen
• Tumorgene
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartungen:DieSchülerinnenundSchülerkönnen…
UF1:biologischePhänomeneundSachverhaltebeschreibenunderläutern.
UF3: biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien
ordnen,strukturierenundihreEntscheidungbegründen.
E2: Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen,
sachgerechterläutern.
E6: Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen
Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische
sowiebiotechnischeProzesseerklärenodervorhersagen.
MöglichedidaktischeLeitfragen/Se-quenzierunginhaltlicherAspekte
KonkretisierteKompetenzerwartungendesKernlehrplansDieSchülerinnenundSchüler…
EmpfohleneLehrmittel/Materialien/Methoden
2
§ Mod
erläuternundentwickelnModellvorstellungenaufderGrundlagevonExperimentenzurAufklä-rungderGenregulationbeiProkaryoten(E2,E5,E6).
Beschreibung des Wachstumsverhaltens und derEnzymsynthesebeiE. coli inAbhängigkeit vonderKohlenstoffquelle bzw. dem trp-Angebot, Erläute-rungen anhand des Operon-Modells (z.B. Lac-Operon)
Welche Bedeutung kommt den Tran-skriptionsfaktorenzu?
erläuterndieBedeutungderTranskriptionsfak-torenfürdieRegulationvonZellstoffwechselundEntwicklung(UF1,UF4).
ErarbeitungderBedeutungvonEnhancer-undSilencer-Elementen
§ Wie
erklärenmithilfevonModellengenregulatori-scheVorgängebeiEukaryoten(E6).
ErarbeitungdesZusammenwirkensvonTranskrip-tionsfaktorenundTranskriptionsaktivatorenbeiderRegulationderGenaktivität
§ erkläreneinenepigenetischenMechanismusalsModellzurRegelungdesZellstoffwechsels(E6).[erläuternepigenetischeModellezurRegelungdesZellstoffwechselsundleitenKonsequenzenfürdenOrganismusab(E6).]
ErarbeitungderMethylierungvonDNAoder/undAcetylierungvonHistonproteinenalsMechanismuszurRegelungdesZellstoffwechsels
Genregulation,MutationenundKrebs erklärenmithilfeeinesModellsdieWechselwir-kungvonProto-OnkogenenundTumor-SuppressorgenenaufdieRegulationdesZellzyk-lusunderklären[/beurteilen]dieFolgenvonMutationenindiesenGenen(E6,UF1,UF3,UF4).
Erarbeitung der Krebsentstehung durch Mutatio-nen in Proto-Onkogenen (z. B. ras-Gene) und Tu-mor-Suppressorgenen(z.B.p53-Gen)
DiagnosevonSchülerkompetenzenundLeistungsbewertung:Ggf.TeilderKlausur,Lernerfolgskontrollen,Präsentationsformenetc.
37
DiagnosevonSchülerkompetenzenundLeistungsbewertung:Ggf.TeilderKlausur,Lernerfolgskontrollen,Präsentationsformenetc.
UnterrichtsvorhabenIII:Thema/Kontext:Genetik
Inhaltsfeld:3 InhaltlicheSchwerpunkte:GentechnikundBioethik
• molekulargenetischeWerkzeugeundGrund-operationen• HerstellungundVerwendungauchhöherer transgener Le-
bewesen• molekulargenetischeVerfahren• aktuelleEntwicklungeninderBiotechnologie
Zeitbedarf:LKca.17Std.GKca.11Std.ggf.ExkursioninsSchülerlabor
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartungen:UF1:biologischePhänomeneundSachverhaltebeschreibenunderläutern.E2:BeobachtungenundMessungen,auchmithilfekomplexerApparaturen,sachgerechterläutern.E4:ExperimentemitkomplexenVersuchsplänenund–aufbautenmitBezugauf ihre Zielsetzungen erläutern und unter Beachtung fachlicherQualitätskriterien (Sicherheit, Messvorschriften, Variablenkontrolle,Fehleranalyse)durchführen.K1: bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimenten,theoretischen Überlegungen und Problemlösungen eine korrekteFachspracheundfachüblicheDarstellungsweisenverwenden.B1: fachliche, wirtschaftlich-politische und moralische Kriterien beiBewertungen von biologischen und biotechnischen Sachverhaltenunterscheidenundangeben.B3: an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrundkontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicherForschungaufzeigenundethischbewerten.
2
MöglichedidaktischeLeitfragen/SequenzierunginhaltlicherAspekte
KonkretisierteKompetenzerwartungendesKern-lehrplansDieSchülerinnenundSchüler…
EmpfohleneLehrmittel/Materialien/Methoden
diezentralenWerkzeugederGen-technik?
beschreibenmolekulargenetischeWerkzeugeunderläuternderenBedeutungfürgentechnischeGrund-operationen(UF1).
Beschreiben der Werkzeuge: Klonierungsvekto-ren, Restriktionsenzyme, Ligase; Erläuterung derBedeutung für die Transformation vonBakterienundSelektiontransgenerBakterien
§ Wie
erläuternmolekulargenetischeVerfahren(u.a.PCR,Gelelektrophorese)undihreEinsatzgebiete(E4,E2,UF1).
Erarbeitung:FunktionsprinzipvonPCR,Gelelekt-rophorese[undDNA-Sequenzierung],(ExkursionineinSchülerlaborzumAusprobierenderTechni-ken);BedeutungdieserVerfahrenbeiderRFLP-Analyse,fürdiemedizinischeDiagnostikunddieGentherapie
Wie werden transgene Lebewesenerzeugt?
stellenmithilfegeeigneterMediendieHerstellungtransgenerLebewesendarunddiskutierenihreVer-wendung(K1,B3).
z.B.Referate/Simple-ShowsoderähnlichePrä-sentationsformenüberdieHerstellungtransge-nerLebewesen;DiskussionüberdieVerwendungtransgenerLebewesenunterBerücksichtigunggeltenderNormenundWerte
§ Wo
gebendieBedeutungvonDNA-Chips[undHochdurchsatz-Sequenzierung]anundbeurteilen[/bewerten]ChancenundRisiken(B1,B3).
FunktionsprinzipundEinsatzvonDNA-ChipsundHochdurchsatz-sequenzierung;Beurteilung/Be-wertungdermitdemEinsatzverbundenenChan-cenundRisiken
§ Wori
beschreibenaktuelleEntwicklungeninderBiotechno-logiebishinzumAufbauvonsynthetischenOrganis-meninihrenKonsequenzenfürunterschiedlicheEin-satzzieleundbewertensie(B3,B4).
GentechnikinderPflanzenzucht,derLebensmit-telherstellungundderMedikamentenherstellung;AufzeigenvonMöglichkeitenundGrenzensowieBewertungaktuellerEntwicklungenunterBerück-sichtigunggeltenderNormenundWerte
DiagnosevonSchülerkompetenzenundLeistungsbewertung:
Ggf.TeilderKlausur,Lernerfolgskontrollen,Präsentationsformenetc.
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UnterrichtsvorhabenIV:Thema/Kontext:Genetik
Inhaltsfeld:3
AnalysevonFamilienstammbäumen• AuswirkungenvonGenmutationen• Genwirkketten• [Mutagene]• [DNA-Reparatur]• Rekombinationsvorgänge• Erbgänge• AuswirkungenvonChromosomen-undGenommutationen• MethodenderHumangenetik
Zeitbedarf:LKca.22Std.GKca.13Std.
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzenDieSchülerinnenundSchülerkönnenUF4: Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und durchmenschlichesHandelnhervorgerufenenVorgängenaufderGrundlageeinesvernetztenbiologi-schenWissenserschließenundaufzeigen.E1: selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Problemeidentifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungenpräzisieren.E3:mit Bezug auf Theorien,Modelle und Gesetzmäßigkeiten HypothesengenerierensowieVerfahrenzuihrerÜberprüfungableiten.E5: Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick aufZusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren undErgebnisseverallgemeinern.K4: sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktivaustauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durchArgumentebelegenbzw.widerlegen.nurLK:E7: naturwissenschaftlichePrinzipien reflektieren sowieVeränderungen imWeltbildundinDenk-undArbeitsweiseninihrerhistorischenundkulturellenEntwicklungdarstellen.K2:zubiologischenFragestellungenrelevante InformationenundDaten inverschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichenPublikationen,recherchieren,auswertenundvergleichendbeurteilen
2
MöglichedidaktischeLeitfragen/SequenzierunginhaltlicherAspekte
KonkretisierteKompetenzerwartungendesKernlehrplansDieSchülerinnenundSchüler…
EmpfohleneLehrmittel/Materialien/Methoden
§ Wiw
erklärendieAuswirkungenverschiedenerGen-,Chromosom-undGenommutationenaufdenPhänotyp(u.a.unterBerücksichtigungvonGenwirkketten)(UF1,UF4).
ErarbeitungderAuswirkungenvonGenmutationenaufdieGenwirkkettedesPhenylalanin-stoffwechsels.ErarbeitungderverschiedenenFormenderChromo-somen-mutationen,div.Genom-mutationen
reflektierenunderläuterndenWandeldesGenbegriffes(E7).
Reflexion:Vonder„ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese“zur„ein-Gen-ein-Polypeptid-Hypothese“
Welche genetische Bedeutung hatdieMeiose?
erläuterndieGrundprinzipienderRekombination(ReduktionundNeukombinationderChromosomen)beiMeioseundBefruchtung(UF4).[erläuterndieGrundprinzipienderinter-undintrachromosomalenRekombination(ReduktionundNeukombinationderChromosomen)beiMeioseundBefruchtung(UF4).]
ErarbeitungdesPrinzipsderinterchromosomalenRe-kombinationunddesPrinzipsderintrachromosoma-lenRekombination[Wdh.:wichtigeFachbegriffesowie1.,2.und3.mendelscheRegel,Wdh.:Meiose]Stammbaumanalysediv.Erbgänge
WelcheGrundprinzipiengeltenbeiderAnalysemenschlicherErbgängeundderhumangenetischenBera-tung?
recherchierenInformationenzuhumangeneti-schenFragestellungen(u.a.genetischbedingtenKrankheiten),schätzendieRelevanzundZuver-lässigkeitderInformationeneinundfassendieErgebnissestrukturiertzusammen(K2,K1,K3,K4).
Recherche zu u. a. genetisch bedingten Krankheiten,AuswertungundBeurteilungderRechercheergebnisse
UnterrichtsvorhabenV:Thema/Kontext:Genetik
Inhaltsfeld:3
Stammzellforschung• EinsatzvonStammzellen• naturwissenschaftlich-gesellschaftliche
Positionen zum therapeutischen EinsatzvonStammzellen
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler können
K2: zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen.
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K3: biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren. B4: begründet die Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten.
MöglichedidaktischeLeitfragen/SequenzierunginhaltlicherAspekte
KonkretisierteKompetenzerwartungendesKern-lehrplansDieSchülerinnenundSchüler…
Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden
recherchierenUnterschiedezwischenembryonalenund adulten Stammzellen und präsentieren dieseunter Verwendung geeigneter Darstellungsformen(K2,K3).
RechercheundPräsentation:Entwicklungsmög-lichkeitenvonembryonalenundadultenStamm-zellen
stellennaturwissenschaftlich-gesellschaftlichePo-sitionenzumtherapeutischenEinsatzvonStamm-zellendarundbeurteilen[/bewerten]InteressensowieFolgenethisch(B3,B4).
AufzeigenvonMöglichkeitenundGrenzendesthe-rapeutischenEinsatzesvonStammzellen;Beurtei-lung/Bewertungnaturwissenschaftlich-gesellschaftlicherPositionenzumtherapeutischenEinsatzvonStammzellenunterBerücksichtigunggeltenderNormenundWerte
DiagnosevonSchülerkompetenzenundLeistungsbewertung:Ggf.TeilderKlausur,Lernerfolgskontrollen,Präsentationsformenetc.
Qualifikationsphase1(2.Halbjahr)
Hinweis:Thema,Inhaltsfelder,inhaltlicheSchwerpunkteundKompetenzenhatdieFachkonferenzderBeispielschuleverbindlichvereinbart.Inallenan-derenBereichensindAbweichungenvondenvorgeschlagenenVorgehensweisenbeiderKonkretisierungderUnterrichtsvorhabenmöglich.Darüberhin-ausenthältdieserschulinterneLehrplanindenKapiteln2.2bis2.4übergreifendesowiez.T.auchjahrgangsbezogeneAbsprachenzurfachmethodischenundfachdidaktischenArbeit,zurLeistungsbewertungundzurLeistungsrückmeldung.JenachinternemSteuerungsbedarfkönnensolcheAbsprachenauchvorhabenbezogenvorgenommenwerden.
Inhaltsfeld4:Ökologie
• UnterrichtsvorhabenI:UmweltfaktorenundökologischePotenz• UnterrichtsvorhabenII:DynamikvonPopulationen• UnterrichtsvorhabenIII:Fotosynthese• UnterrichtsvorhabenIV:StoffkreislaufundEnergiefluss• UnterrichtsvorhabenV:MenschundÖkosysteme
InhaltlicheSchwerpunkte:UmweltfaktorenundökologischePotenz
• biotische/abiotischeFaktoren• ToleranzbereicheundökologischePotenz[physiologischePotenz]• WirkungsgesetzderUmweltfaktoren(GesetzdesMinimums)• ökologischeNischeundKoexistenzvonArten• TemperaturregulationbeiHomoiothermenundPoikilothermen
DynamikvonPopulationen
• Trophieebenen(Nahrungskette/Nahrungsnetz)• dichteabhängigeunddichteunabhängigeFaktoren• zyklischeundsukzessiveVeränderungen(AbundanzundDispersionvonArten)• k-undr-Lebenszyklusstrategien• Lotka-Volterra-Modell/Räuber-Beute-Beziehungen• intra-undinterspezifischenBeziehungen(Konkurrenz;Parasitismusetc.
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Fotosynthese• GrundgleichungderFotosynthese• FotosyntheserateinAbhängigkeitvonabiotischenFaktoren• UnterscheidungvonFoto-undSynthesereaktion
StoffkreislaufundEnergiefluss
• Trophieebenen(Nahrungskette/Nahrungsnetz)• Kohlenstoff-Stickstoff-und/oderWasserkreislauf
MenschundÖkosysteme
• WirkungvonanthropogenenFaktorenaufeinenausgewähltenStoffkreislauf[aufausgewählteglobaleStoffkreisläufe] • Nachhaltigkeit • KonfliktzwischenNutzungnatürlicherRessourcenundNaturschutz • Einfluss von Neozoen auf die Entwicklung von Ökosystemen
Basiskonzepte:System-Ökosystem,Biozönose,Population,Organismus,Symbiose,Parasitismus,Konkurrenz,Kompartiment,Fotosynthese,StoffkreislaufStrukturundFunktion-Chloroplast,ökologischeNische,ökologischePotenz,PopulationsdichteEntwicklung-Sukzession,Populationswachstum,Lebenszyklusstrategie
UnterrichtsvorhabenI-V:Thema/Kontext:
Inhaltsfeld4:Ökologie
InhaltlicheSchwerpunkte:
• UmweltfaktorenundökologischePotenz
• DynamikvonPopulationen
• StoffkreislaufundEnergiefluss
• Fotosynthese
• MenschundÖkosysteme
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartungen:DieSchülerinnenundSchülerkönnen…(KompetenzeninkursivgeltennurfürdenLeistungskurs)
• UF2:zurLösungvonbiologischenProblemenzielführendeDefinitionen,Konzepteund
Handlungsmöglichkeitenbegründetauswählenundanwenden.
• E7:naturwissenschaftlichePrinzipienreflektierensowieVeränderungenimWeltbild
undinDenk-undArbeitsweiseninihrerhistorischenundkulturellenEntwicklung
darstellen.
• K4:sichmitanderenüberbiologischeSachverhaltekritischkonstruktivaustauschen
unddabeiBehauptungenoderBeurteilungendurchArgumentebelegenbzw.
widerlegen.• E2:BeobachtungenundMessungen,auchmithilfekomplexerApparaturen,
sachgerechterläutern.• E3:mitBezugaufTheorien,ModelleundGesetzmäßigkeitenHypothesengenerieren
sowieVerfahrenzuihrerÜberprüfungableiten.• E4:ExperimentemitkomplexenVersuchsplänenund–aufbautenmitBezugaufihre
ZielsetzungenerläuternundunterBeachtungfachlicherQualitätskriterien(Sicherheit,Messvorschriften,Variablenkontrolle,Fehleranalyse)durchführen.
• E5:DatenundMesswertequalitativundquantitativimHinblickaufZusammen-hänge,RegelnoderGesetzmäßigkeitenanalysierenundErgebnisseverallgemeinern.
• UF1:biologischePhänomeneundSachverhaltebeschreibenunderläutern.
• UF3:biologischeSachverhalteundErkenntnissenachfachlichenKriterienordnen,
strukturierenundihreEntscheidungbegründen.• UF4:Zusammenhängezwischenunterschiedlichen,natürlichenunddurchmenschliches
HandelnhervorgerufenenVorgängenaufderGrundlageeinesvernetztenbiologischenWissenserschließenundaufzeigen.
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• E1:selbstständiginunterschiedlichenKontextenbiologischeProblemeidentifizieren,analysierenundinFormbiologischerFragestellungenpräzisieren.
• UF1:biologischePhänomeneundSachverhaltebeschreibenunderläutern.• UF4:Zusammenhängezwischenunterschiedlichen,natürlichenunddurch
menschlichesHandelnhervorgerufenenVorgängenaufderGrundlageeinesvernetztenbiologischenWissenserschließenundaufzeigen.
• E5:DatenundMesswertequalitativundquantitativimHinblickaufZusammenhänge,RegelnoderGesetzmäßigkeitenanalysierenundErgebnisseverallgemeinern.
• E6:AnschauungsmodelleentwickelnsowiemithilfevontheoretischenModellen,mathematischenModellierungenundSimulationenbiologischesowiebiotechnischeProzesseerklärenodervorhersagen.
• K2:zubiologischenFragestellungenrelevanteInformationenundDateninverschiedenenQuellen,auchinausgewähltenwissenschaftlichenPublikationen,recherchieren,aus-wertenundvergleichendbeurteilen.
• K3:biologischeSachverhalteundArbeitsergebnisseunterVerwendungsituationsangemessenerMedienundDar-stellungsformenadressatengerechtpräsentieren.
• K4:sichmitanderenüberbiologischeSachverhaltekritisch-konstruktivaustauschenunddabeiBehauptungenoderBeurteilungendurchArgumentebelegenbzw.widerlegen.
• K1:beiderDokumentationvonUntersuchungen,Experimenten,theoretischenÜberlegungenundProblemlösungeneinekorrekteFachspracheundfachüblicheDarstellungsweisenverwenden.
• B2:AuseinandersetzungenundKontroversenzubiologischenundbiotechnischenProblemenundEntwicklungendifferenziertausverschiedenenPerspektivendarstellenundeigeneEntscheidungenaufderBasisvonSachargumentenvertreten.
• B3:anBeispielenvonKonfliktsituationenmitbiologischemHintergrundkontroverseZieleundInteressensowiedieFolgenwissenschaftlicherForschungaufzeigenundethischbewerten.
MöglichedidaktischeLeitfragen/SequenzierunginhaltlicherAspekte
KonkretisierteKompetenzer-wartungendesKernlehrplansDieSchülerinnenundSchüler…kursiveKompetenzengeltennurfürdenLeistungskurs
EmpfohleneLehrmittel/Materia-lien/Methoden
Didaktisch-methodischeAnmerkungenundEmpfehlungensowieDarstellungderverbindlichenAbsprachenderFachkonfe-renz;Buchseiten;Handreichungen(HR)InhaltefürdenLeistungskurssindkursivdargestellt
WirkungvonÖkofaktoren• biotische/abiotische
Faktoren• Toleranzbereicheund
ökologischePotenz• [physiologischePotenz]• WirkungsgesetzderUm-
weltfaktoren(GesetzdesMinimums)
• ökologischeNischeundKoexistenzvonArten
• TemperaturregulationbeiHomoiothermenundPoi-kilothermen
untersuchendasVorkommen,dieAbundanzunddieDisper-sionvonLebeweseneinesÖkosystemsimFreiland(E1,E2,E4).
Exkursionsmöglichkeit:z.B.Plankton-undfaunistischeUn-tersuchunganderFossaoderamGrintgraben
SI-VorwissenwirdohneBenotungermit-telt(z.B.mittelsSelbstevaluationsbogen)MöglichstselbstständigesAufarbeitendesBasiswissenszudeneigenenProblemstel-len.
planenausgehendvonHypothesenExperimentezurÜberprüfungderökologischenPotenznachdemPrinzipderVariablenkontrolle,nehmenkriterienorientiertBeobachtungenundMessungenvorunddeutendieErgebnisse(E2,E3,E4,E5,K4).
Untersuchungz.B.derTempera-turpräferenzenvonGliedertieren(z.B.Mehlwürmern,Kellerasseln,Wanzen,Heimchen)mitHilfeeinerTemperaturorgel;UntersuchungzurKältestarre
− Bioskop− Cornelsen− Raabits− Klett
zeigendenZusammenhangzwischendemVorkommenvonBioindikatorenundderIntensitätabiotischerFaktorenineinembeliebigenÖkosystem(UF3,UF4,E4).
SchwarzerlealsZeigerartfürnasse,kalkhaltigeBöden;ZeigerartenimKalkbuchenwald/ZeigerarteninFließgewässern
− Cornelsen− Bioskop
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erklärenmitHilfedesModellsderökologischenNischedieKoexistenzvonArten(E6,UF1,UF2).
ErarbeitungderEinnischungzumBeispielbeiWatvögeln
− Bioskop− Cornelsen-BiosphäreÖkologie
erläuterndieAussagekraftvonbiologischenRegeln(u.a.tiergeographischeRegeln)undgrenzendiesevonnaturwissenschaftlichenGesetzenab(E7,K4).
ModellversuchezurBergmannschen/AllenschenRegelundzurRGT-Regel;Gegen-überstellung:RGT-Regelundtier-geographischeRegeln
− Bioskop− Cornelsen-BiosphäreÖkologie
Fotosynthese• GrundgleichungderFoto-
synthese• FotosyntheserateinAb-
hängigkeitvonabioti-schenFaktoren
• UnterscheidungvonFo-to-undSynthesereaktion
analysierenMessdatenzurAbhängigkeitderFotosyntheseaktivitätvonunterschiedlichenabiotischenFaktoren(E5).
AnalysevonMessdatenzurAbhängigkeitderFotosyntheseaktivi-tätvonderTemperatur,demCO2-Gehalt,derLichtintensitätundderWellenlänge
− Z.B.„WorkshopzurImplementationdesKernlehrplansSIIBiologie-LichtundSchattenimWald“(UnterlagenimKolle-giumvorhanden)
− Bioskop
leitenausForschungsexperimentenzurAufklärungderFotosynthesezuGrundeliegendeFragestellungenundHypothesenab(E1,E3,UF2,UF4).
Analysez.B.derExperimentevonEngelmann,Hill,KamenundEmerson
− Bioskop− Schroedel− Klett
erläuterndenZusammenhangzwischenFotoreaktionundSynthesereaktionundordnendieReaktionendenunterschiedlichenKompartimentendesChloroplastenzu(UF1,UF3).
Wdh.:AufbaudesChloroplasten,ErarbeitungdesAblaufsderFoto-(Primär-/lichtabhängigen)undderSynthese-(Sekundär-/licht-unabhängigen)ReaktionunddesZusammenwirkensvonFoto-undSynthesereaktion
− Bioskop− Cornelsen-BiosphäreÖkologie:
• Raabits− Z.B:„WorkshopzurImplementationdesKernlehrplansSIIBiologie-LichtundSchattenimWald“(UnterlagenimKolle-giumvorhanden)
erläuternmithilfeeinfacherSchematadasGrundprinzip
ErarbeitungdesPrinzipsderEner-gieumwandlungindenFotosyste-
− Bioskop− Cornelsen:
derEnergieumwandlungindenFotosystemenunddenMechanismusderATP-Synthese(K3,UF1).
menunddesMechanismusderATP-Synthese
-BiosphäreÖkologie:− Z.B:„Workshop zur Implementation desKernlehrplans SII Biologie - Licht undSchatten imWald“ (Unterlagen im Kolle-giumvorhanden)
DynamikvonPopulationen• Trophieebenen(Nah-
rungsket-te/Nahrungsnetz)
• dichteabhängige unddichteunabhängige Fak-toren
• zyklischeundsukzessiveVeränderungen(A-bundanzundDispersionvonArten)
• k-undr-Lebenszyklusstrategien
• Lotka-Volterra-Modell/Räuber-Beute-Beziehungen
• intra-undinterspezifi-schenBeziehungen(Kon-kurrenze;Parasitismusetc.)
stellenenergetischeundstofflicheBeziehungenverschiedenerOrganismenunterdenAspektenvonNahrungskette,NahrungsnetzundTrophieebeneformal,sprachlichundfachlichkorrektdar(K1,K3).
Erarbeitung:Nahrungskette,Nahrungsnetz,Trophieebenen;energetischeundstofflicheBezie-hungenderbeteiligtenOrganismen
− Bioskop− Cornelsen:-BiosphäreÖkologie
beschreibendieDynamikvonPopulationeninAbhängigkeitvondichteabhängigenunddichteunabhängigenFaktoren
ErarbeitungdesEinflussesvondichteabhängigenunddichte-unabhängigenFaktorenaufdieEntwicklungvonPopulationen;[Vergleichmitcomputergestützter
− Bioskop− Cornelsen:-BiosphäreÖkologie:
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(UF1). SimulationdesPopulationswachs-tums]
entwickelnauszeitlich-rhythmischenÄnderungendesLebensraumsbiologischeFragestellungenunderklärendieseaufderGrundlagevonDaten(E1,E5).
UntersuchungderAuswirkungenjahreszeitlicherÄnderungenamBeispieldesÖkosystemsSee(auchanderesÖkosystemmöglich
− Bioskop− Cornelsen:-BiosphäreÖkologie
leitenausDatenzuabiotischenundbiotischenFaktorenZusammenhängeimHinblickaufzyklischeundsukzessiveVeränderungen(AbundanzundDispersionvonArten)sowiek-undr-Lebenszyklusstrategienab(E5,UF1,UF2,UF3,K4,UF4).
− Bioskop− Cornelsen:-BiologieOberstufeSII:339,356–358-HR:419/420-BiosphäreÖkologie:104ff
vergleichendasLotka-Volterra-ModellmitveröffentlichtenDatenausFreilandmessungenunddiskutierendieGrenzendesModells(E6).
VergleichdesLotka-Volterra-ModellsmitdenPopulations-schwankungenbeiSchneeschuhha-seundLuchsimFreiland
− Bioskop− Klett:− Cornelsen:-BiosphäreÖkologie:
untersuchenVeränderungenvonPopulationenmitHilfevonSimulationenaufderGrundlagedesLotka-Volterra-Modells(E6).
UntersuchungvonRäuber-Beute-BeziehungeninderSimulation:AnalysevonPopulationsschwan-kungenunterAnwendungderLot-ka-Volterra-Regeln
− Bioskop− Cornelsen:-BiosphäreÖkologie
leitenausUntersuchungsdatenzuintra-undinterspezifischenBeziehungen(u.a.Parasitismus,Symbiose,Konkurrenz)möglicheFolgenfürdie
Referatezuparasitischenbzw.symbiontischenBeziehungenzwi-schenLebewesen;VersuchezurEntwicklungvonSchmetterlings-blütlern;NachweisvonSymbionten
− Bioskop− Cornelsen:-BiosphäreÖkologie− Klett
jeweiligenArtenabundpräsentierendieseunterVerwendungangemessenerMedien(E5,K3,UF1).
ausRinderpansen
MenschundÖkosystem recherchierenBeispielefürdiebiologischeInvasionvonArtenundleitenFolgenfürdasÖkosystemab(K2,K4).
RecherchezumEinflussvonNeo-zoenaufdieEntwicklungvonÖkosystemen
− Bioskop− Cornelsen− Klett− Z.B.InternetrecherchezumJapanischenMarienkäferinDeutschland
StoffkreislaufundEnergiefluss präsentierenunderklärenaufderGrundlagevonUntersuchungsdatendieWirkungvonanthropogenenFaktorenaufeinenausgewähltenStoffkreislauf[/aufausgewählteglobaleStoffkreisläufe](K1,K3,UF1).
PosterpräsentationzurDarstellunganthropogenerEinflüsseaufdenKohlenstoff-Stickstoff-und/oderWasserkreislauf
− Bioskop− Cornelsen:-BiosphäreÖkologie
diskutierenKonfliktezwischenderNutzungnatürlicherRessourcenunddemNaturschutz(B2,B3).
Diskussion:WertderBiodiversitätausverschiedenenPerspektiven
− Bioskop− Cornelsen:-BiosphäreÖkologie− Ggf./z.B.Internetrecherchezuden
StandpunktenderverteiltenRollen(„NABU-Vertreter“,„Mitbürgermitwe-nigGeld“,„Fleischesser“,„Veganer“,etc.)...
entwickelnHandlungsoptionenfürdaseigeneKonsumverhaltenundschätzendieseunterdemAspektderNachhaltigkeitein(B2,B3).
kriteriengeleiteteBewertungvonHandlungsoptionenimSinnederNachhaltigkeit
− Bioskop− Cornelsen:-BiosphäreÖkologie
DiagnosevonSchülerkompetenzenundLeistungsbewertung:2KlausurenproHalbjahr
Untersuchungz.B.derTempera-turpräferenzen von Gliedertieren(z.B.Mehlwürmern)mitHilfner;
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Qualifikationsphase2(1.Halbjahr)
Hinweis:Thema,Inhaltsfelder,inhaltlicheSchwerpunkteundKompetenzenhatdieFachkonfe-renzderBeispielschuleverbindlichvereinbart.InallenanderenBereichensindAbweichungenvondenvorgeschlagenenVorgehensweisenbeiderKonkretisierungderUnterrichtsvorhabenmöglich.DarüberhinausenthältdieserschulinterneLehrplanindenKapiteln2.2bis2.4über-greifendesowiez.T.auchjahrgangsbezogeneAbsprachenzurfachmethodischenundfachdi-daktischenArbeit,zurLeistungsbewertungundzurLeistungsrückmeldung.JenachinternemSteuerungsbedarfkönnensolcheAbsprachenauchvorhabenbezogenvorgenommenwerden.
Inhaltsfeld5:Evolution
UnterrichtsvorhabenI:MechanismenderEvolutionUnterrichtsvorhabenII:BelegefürdieEvolution
UnterrichtsvorhabenIII:HumanevolutionInhaltlicheSchwerpunkte:-EntwicklungderEvolutionstheorie(LK)-GrundlagenevolutiverVeränderungen-ArtundArtbildung-EvolutionundVerhalten-EvolutiondesMenschen-StammbäumeBasiskonzepte:System-Art,Population,Paarungssystem,Genpool,Gen,Allel,ncDNA,mtDNA,BiodiversitätStrukturundFunktion-Mutation,Rekombination,Selektion,Gendrift,Isolation,Investment,HomologieEntwicklung-Fitness,Divergenz,Konvergenz,Coevolution,AdaptiveRadiation,Artbildung,Phylogenese
UnterrichtsvorhabenI:Thema/Kontext:MechanismenderEvolution
Inhaltsfeld5(Evolution)
InhaltlicheSchwerpunkte:-OrdnungderLebewesen/Artenvielfalt
-EntwicklungderEvolutionstheorie
-SynthetischeEvolutionstheorie
-Evolutionsfaktoren
-Artbildung
-adaptiveRadiation
-Populationsgenetik
-Fitness-Konzept
-EvolutionvonSozialstrukturen
-Coevolution
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartungen:(KompetenzeninkursivgeltennurfürdenLeistungskurs)
• .E7:naturwissenschaftlichePrinzipienreflektierensowieVeränderungenimWeltbildundinDenk-undArbeitsweiseninihrerhistorischenundkulturellenEntwicklungdarstellen.
• K4: sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabeiBehauptungenoderBeurteilungendurchArgumentebelegenbzw.widerlegen
• B2:AuseinandersetzungenundKontroversenzubiologischenundbiotechnischenProblemenundEntwicklungendifferenziertausverschiedenenPerspektivendarstellenundeigeneEntscheidungenaufderBasisvonSachargumentenvertretenE
• UF1:biologischePhänomeneundSachverhaltebeschreibenunderläutern.
• UF2: zur Lösung von biologischen Problemen zielführende Definitionen, Konzepte und Hand-
lungsmöglichkeitenbegründetauswählenundanwenden
• UF4:Zusammenhängezwischenunterschiedlichen,natürlichenunddurchmenschlichesHandeln
hervorgerufenenVorgängenaufderGrundlageeines vernetztenbiologischenWissenserschlie-
ßenundaufzeigen
• E6: Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathemati-
schenModellierungenundSimulationenbiologischesowiebiotechnischeProzesseerklärenoder
vorhersagen
• K3: biologische Sachverhalte undArbeitsergebnisse unterVerwendung situationsangemessener
MedienundDarstellungsformenadressatengerechtpräsentieren
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MöglichedidaktischeLeitfragen/SequenzierunginhaltlicherAspekte
KonkretisierteKompetenzerwartungendesKernlehrplansDieSchülerinnenundSchüler…
InhaltefürdenLeistungskurssindkursivdar-gestellt
Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfeh-lungen sowie Darstellung der verbindlichen Abspra-chenderFachkonferenz;Buchseiten;Handreichungen(HR)
InhaltefürdenLeistungskurssindkursivdargestellt OrdnungderLebewesen,Artenvielfalt beschreibendieEinordnungvonLebewesen
mithilfederSystematikundderbinärenNo-
menklatur(UF1,UF4).
AusgewählteStammbäume,z.B.Wirbeltiere
Evolutionstheorien imWandel der Zeit(nurLK)-vergleich unterschiedlicher Evolutions-
theorien, z.B. Linné, Cuvier, Lamarck,
Darwin
stellenErklärungsmodellefürdieEvolutioninihrerhistorischenEntwicklungunddiedamitverbundenenVeränderungendesWeltbildesdar(E7).
GruppenarbeitzuEvolutionstheorien(RaabitsVerlag)
GrundlagenevolutiverVeränderungenVorgabe KLP Grundkurs ZA 2017:Grundlagen evolutiver Veränderungen
amBeispielvonGrippevirenEvolutionsfaktoren
SynthetischeEvolutionstheorie
erläuterndenEinflussderEvolutionsfaktoren
(Mutation,Rekombination,Selektion,Gendrift
aufdenGenpooleinerPopulation)(UF4,UF1)
stellendiesynthetischeEvolutionstheoriezu-
sammenfassenddar(UF2,UF4)grenzendieSynthetischeTheoriederEvolution
RaabitzLerneinheit
Evolutionskoffer, Glasgefäße, Kugeln unterschiedlicher
Farben
Lehrbuch,ArbeitsblätterRaabitz(Evolutionstheorien)
Fitness-Konzept
gegenübernichtnaturwissenschaftlichenPosi-tionenzurEntstehungvonArtenvielfaltabundnehmenzudiesenbegründetStellung(B2,K4)erläuterndasKonzeptderFitnessundseine
BedeutungfürdenProzessderEvolutionunter
demAspektderWeitergabevonAllelen(UF1,
UF4)
Populationsgenetik
(Hardy-Weinberg-Gleichgewicht)bestimmenundmodellierenmithilfedesHardy-Weinberg-GesetzesdieAllelfrequenzeninPopulationenundgebenBedingungenfürdieGültigkeitdesGesetzesan(E6)
Simulationsprogramm
ArtundArtbildung-ProzessederArtbildung/Isolation
-AdaptiveRadiation
erklärenModellvorstellungenzuallopatri-
schenundsympatrischenArtbildungsprozes-
senanBeispielen(E6,UF1)LK:erklärenModellvorstellungenzuArtbil-dungsprozessen(u.a.allopatrischeundsympa-trischeArtbildung)anBeispielen(E6,UF1)
stellendenVorgangderadaptivenRadiation
unterdemAspektderAngepasstheitdar(UF2,
UF4)
wählenangemesseneMedienzurDarstellung
ArbeitsblättermitBeispielenfürsympatrischeundallo-
patrischeArtebildung
BilderundTextezumThema„AdaptiveRadiation“,z.B.
Darwinfinken,SäugetiereoderBeuteltiere,Plakatezur
ErstellungeinesFachposters
online-Recherche
55
-Coevolution
BedeutungderBiodiversität
vonBeispielenzurCoevolutionausundprä-
sentierendieBeispiele(K3,UF2)
beschreibenBiodiversitätaufverschiedenen
Systemebenen(genetischeVariabilität,Arten-
vielfalt,VielfaltderÖkosysteme)(UF4,UF1,
UF2,UF3)
RückbezugaufdenEinstiegindasThemaEvolution EvolutionundVerhaltenEvolutionvonSozialstrukturen
analysierenanhandvonDatendieevolutionä-
reEntwicklungvonSozialstrukturen(Paa-
rungssysteme,Habitatwahl)unterdemAspekt
derFitnessmaximierung(E5,UF2,UF4,K4)
Bilder,TexteundDokumentationen
DiagnosevonSchülerkompetenzen:sieheÜbersichtsliste
Leistungsbewertung:Klausur,ggf.schriftlicheÜbung
UnterrichtsvorhabenII:Thema/Kontext:BelegefürdieEvolution
Inhaltsfeld5(Evolution)
InhaltlicheSchwerpunkte:-HomologieundAnalogie
-MolekulareHomologien(nurLK:Datierungsmethoden)-Stammbäumeerstellenundanalysieren
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartungen:DieSchülerinnenundSchülerkönnen…
• UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläu-
tern.
• UF3biologischeSachverhalteundErkenntnissenachfachlichenKriterien
ordnen,strukturierenundihreEntscheidungbegründen.
• K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv
austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argu-
mentebelegenbzw.widerlegen.
MöglichedidaktischeLeitfragen/Se-quenzierunginhaltlicherAspekte
KonkretisierteKompe-tenzerwartungendesKernlehrplansDieSchülerinnenund
Schüler…
EmpfohleneLehrmittel/Materialien/Methoden
WassinddieErgebnissederEvolution
bzw.dieBelegefürdieEvolution
Was deutet auf verwandtschaftlicheBeziehungenvonLebewesenhin?
• BelegefürdieEvolution
• konvergente und divergente
Entwicklung
Deuten Daten zu ana-
tomisch-
morphologischen und
molekularen Merkma-
len von Organismen
zum Beleg konvergen-
ter und divergenter
Entwicklungen (E5,
UF3)
analysieren molekular-
genetische Daten und
deuten sie im Hinblick
aufdieVerbreitungvon
Allelen und Verwandt-
schaftsbeziehungen
vonLebewesen(E5,E6)
(im LK alternativ: ana-lysierenmolekulargene-tische Daten und deu-ten sie mit Daten aus
AbbildungenvonBeispielenkonvergenter/divergenterEntwicklungundHomo-
logien
ArbeitsteiligeGruppenarbeit
TexteundAbbildungenzuverschiedenenUntersuchungsmethoden:DNA-DNA-
Hybridisierung,Aminosäure-undDNA-Sequenzanalysen,etc.
(im LK zusätzlichenTextenundDaten zu klassischenDatierungsmethoden, z.B.Radiokarbonbestimmung)
57
klassischen Datie-rungsmethoden imHinblickaufdieVerbrei-tung von Allelen undVerwandtschaftsbezie-hungen von Lebewesen(E5,E6)Stellen Belege für die
Evolution aus verschie-
denen Bereichen der
Biologie (u.a. Moleku-
larbiologie) adressa-
tengerechtdar(K1,K3)
Wie lassen sich Verwandtschaftsver-hältnisse ermitteln und systematisie-ren?
• Homologien
• GrundlagenderSystematik
entwickeln und erläu-
tern Hypothesen zu
phylogenetischen
Stammbäumen auf der
BasisvonDatenzuana-
tomisch-
morphologischen und
molekularen Homolo-
gien(E3,E5,K1,K4).
beschreiben die Ein-
ordnung von Lebewe-
sen mithilfe der Syste-
matik und der binären
Daten und Abbildungen zumorphologischenMerkmalen derWirbeltiere und
derUnterschiede
Ergebnisse/DatenvonmolekulargenetischerAnalysen
BilderundTextezuApomorphienundPlesiomorphienundzurNomenklatur
LernplakatmitStammbaumentwurf
Museumsrundgang (oder andereMethode zurAuswertungundPräsentationderLernplakate
Nomenklatur (UF1,
UF4).
erstellen und analysie-
ren Stammbäume an-
hand von Daten zur
Ermittlung von Ver-
wandtschaftsbeziehun-
genderArten(E3,E5).
Beschreiben und erläuternmolekulare Verfahren zur Analyse von phylogeneti-schenVerwandtschaftzwischenLebewesen(UF1,UF2)
• Schülerkompetenzen:
• KLP-Überprüfungsform:„Darstellungsaufgabe“(conceptmap,advanceorganizer),ErstelleneinesFragenkatalogszurFremd-und
Selbstkontrolle
• Leistungsbewertung:
• KLP-Überprüfungsform:„Beurteilungsaufgabe“
• Ggf.Klausur
59
UnterrichtsvorhabenIII:Thema/Kontext:Humanevolution
Inhaltsfeld5(Evolution)
InhaltlicheSchwerpunkte:-EinordnungdesMenschenindasnatürlicheSystem
-BesonderheitendesMenschen
-FossilgeschichtedesMenschen
-StammbaumdesMenschen
-VariabilitätdesmodernenMenschen
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartungen:DieSchülerinnenundSchülerkönnen…• UF3:biologischeSachverhalteundErkenntnissenachfachlichenKriterienord-
nen,strukturierenundihreEntscheidungbegründen
• E7:naturwissenschaftlichePrinzipienreflektierensowieVeränderungenim
WeltbildundinDenk-undArbeitsweiseninihrerhistorischenundkulturellen
Entwicklungdarstellen
• K4:sichmitanderenüberbiologischeSachverhaltekritisch-konstruktivaustau-
schenunddabeiBehauptungenoderBeurteilungendurchArgumentebelegen
bzw.widerlegen
• B1:fachliche,wirtschaftlich-politischeundmoralischeKriterienbeiBewertun-
genvonbiologischenundbiotechnischenSachverhaltenunterscheidenund
angeben
• B3:anBeispielenvonKonfliktsituationenmitbiologischemHintergrundkont-
roverseZieleundInteressensowiedieFolgenwissenschaftlicherForschung
aufzeigenundethischbewerten
MöglichedidaktischeLeit-fragen/Sequenzierungin-haltlicherAspekte
KonkretisierteKompetenzerwartungendesKernlehrplansDieSchülerinnenundSchüler…
EmpfohleneLehrmittel/Materialien/Methoden
- Einordnung des Menschen
indasnatürlicheSystem
- Besonderheiten des Men-
schen
- Fossilgeschichte des Men-
schen
-StammbaumdesMenschen
- Variabilität des modernen
Menschen
ordnendenmodernenMenschenkriteriengeleitetdenPrimatenzu(UF3)
diskutierenwissenschaftlicheBefunde(u.a.Schlüsselmerkmale)undHypo-
thesenzurHumanevolutionunterdemAspektihrerVorläufigkeitkritisch-
konstruktiv(K4,E7)
bewertendieProblematikdesRasse-BegriffsbeimMenschenaushistori-
scherundgesellschaftlicherSichtundnehmenzumMissbrauchdiesesBe-
griffsausfachlicherPerspektiveStellung(B1,B3,K4)
BilderundTextezurGegenüberstel-
lungvonMenschundSchimpanse
BesuchdesNeandertal-Museums
evtl.Kurzreferatezudenwichtigsten
StationenderHominidenevolution
ProjektzumThemaRassismus,Medi-
enundPräsentationsformenwerden
selbstständig,situations-undadres-
satengerechtausgewählt DiagnosevonSchülerkompetenzenundLeistungsbewertung:
• SchriftlicheÜbung,ggf.Klausur
Qualifikationsphase2(2.Halbjahr)
Hinweis:Thema,Inhaltsfelder,inhaltlicheSchwerpunkteundKompetenzenhatdieFachkonfe-renzderBeispielschuleverbindlichvereinbart.InallenanderenBereichensindAbweichungenvondenvorgeschlagenenVorgehensweisenbeiderKonkretisierungderUnterrichtsvorhabenmöglich.DarüberhinausenthältdieserschulinterneLehrplanindenKapiteln2.2bis2.4über-greifendesowiez.T.auchjahrgangsbezogeneAbsprachenzurfachmethodischenundfachdidak-tischenArbeit,zurLeistungsbewertungundzurLeistungsrückmeldung.JenachinternemSteue-rungsbedarfkönnensolcheAbsprachenauchvorhabenbezogenvorgenommenwerden.
Inhaltsfeld6:Neurobiologie
UnterrichtsvorhabenI:AufbauundFunktionvonNeuronenUnterrichtsvorhaben II: Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen derWahrneh-mungUnterrichtsvorhabenIII:PlastizitätundLernenInhaltlicheSchwerpunkte:AufbauundFunktionvonNeuronen
• BauundFunktionvonNervenzellen• ElektrophysiologischeUntersuchungsmethoden• Erregungsbildung(Ruhe-undAktionspotenzial)• Erregungsleitung• ErregungsübertragunganSynapsen
NeuronaleInformationsverarbeitungundGrundlagenderWahrnehmung
• ReizwandlungundVerstärkunginRezeptoren• Aufbau[desAuges(Wdh.)und]derNetzhaut• BildverarbeitunginderNetzhaut• VomReizzurWahrnehmung
PlastizitätundLernen
• GehirnbauundFunktionderHirnteile• BildgebendeVerfahrenzurErforschungvonGehirnfunktionen• DegenerativeErkrankungendesGehirns• EinsatzvonNeuroenhancern• Lernformen• Gedächtnismodelle• VeränderungenimGehirndurchLernvorgänge
Basiskonzepte:System-Neuron,Membran,Ionenkanal,Synapse,Gehirn,RezeptorStrukturundFunktion-Neuron,Natrium-Kalium-Pumpe,Potentiale,AmplitudenundFre-quenzmodulation,Synapse,Neurotransmitter,Hormon,secondmessenger,Reaktionskaskade,Fototransduktion,Sympathicus,Parasympathicus,NeuroenhancerEntwicklung-NeuronalePlastizität
UnterrichtsvorhabenI:Thema/Kontext:AufbauundFunktionvonNeuronen
Inhaltsfeld:IF4Neurobiologie InhaltlicheSchwerpunkte
• BauundFunktionvonNervenzellen• ElektrophysiologischeUntersuchungsmethoden• Erregungsbildung(Ruhe-undAktionspotenzial)• Erregungsleitung• ErregungsübertragunganSynapsen
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartungen:DieSchülerinnenundSchülerkönnen...(KompetenzeninkursivgeltennurfürdenLeistungskurs)UF1:biologischePhänomeneundSachverhaltebeschreibenunderläutern.UF2: zur LösungvonbiologischenProblemenzielführendeDefinitionen,KonzepteundHandlungsmöglichkeitenbegründetauswählenundanwenden.UF3: biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen,strukturierenundihreEntscheidungbegründen.E2:BeobachtungenundMessungen,auchmithilfekomplexerApparaturen,sachgerechterläutern.E5: Daten und Messwerte qualitativund quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder GesetzmäßigkeitenanalysierenundErgebnisseverallgemeinern.E6: Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen,mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnischePro-zesseerklärenodervorhersagen.B2: Auseinandersetzungen und Kontroversen zu biologischen und biotechnischenProblemenundEntwicklungendifferenziertausverschiedenenPerspektivendarstellenundeigeneEntscheidungenaufderBasisvonSachargumentenvertreten.
63
B3: an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverseZiele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen undethischbewerten.B4: begründet die Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen undSichtweisen bei innerfachlichen, naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichenFragestellungenbewerten.K4:sichmitanderenüberbiologischeSachverhaltekritisch-konstruktivaustauschenund
dabeiBehauptungenoderBeurteilungendurchArgumentebelegenbzw.widerlegen.
MöglichedidaktischeLeitfragen/SequenzierunginhaltlicherAspekte
KonkretisierteKompetenzerwartungendesKernlehrplansDieSchülerinnenundSchüler…
EmpfohleneLehrmittel/Materialien/Methoden
beschreiben Aufbau und Funktion desNeurons(UF1)erklärenAbleitungenvonPotentialenmittelsMesselektroden an Axon und Synapse undwertenMessergebnisseunterZuordnungdermolekularen Vorgänge an Biomembranenaus(E5,E2,UF1,UF2).leiten aus Messdaten Veränderungen von
Ionenströmen durch Ionenkanäle ab und
entwickelndazuModellvorstellungen(E5,E6,
K4).
BesprechungdesVersuchsaufbauszurAbleitunganeinemRiesenaxonErarbeitungderGrundlagenderBioelektrizität,derEntste-hungundAufrechterhaltungdesRuhepotenzialsundderEigen-schaftenundEntstehungdesAktionspotenzialsAuswertung und Deutung von Messergebnissen mithilfe
derKenntnissezumMembranbau
erklärendieWeiterleitungdesAktionspoten-tialsanmyelinisiertenAxonen(UF1).[im LK alternativ: vergleichen die
Weiterleitung des Aktionspotentials an
myelinisierten und nicht myelinisierten
Axonen miteinander und stellen diese unter
dem Aspekt der Leitungsgeschwindigkeit in
einen funktionellen Zusammenhang (UF2,
UF3,UF4)].erklärenAbleitungenvonPotentialenmittelsMesselektroden an Axon und Synapse undwertenMessergebnisseunterZuordnungdermolekularen Vorgänge an Biomembranenaus(E5,E2,UF1,UF2).
erläuterndieVerschaltungvonNeuronenbeider Erregungsweiterleitung und derVerrechnung von Potentialen mit derFunktion der Synapsen auf molekularerEbene(UF1,UF3).
dokumentieren und präsentieren dieWirkungvonendo-undexogenenStoffenaufVorgänge am Axon, der Synapse und aufGehirnareale an konkreten Beispielen (K1,K3,UF2).
erklären Wirkungen von exogenenSubstanzen auf den Körper und bewertenmögliche Folgen für Individuum undGesellschaft(B3,B4,B2,UF4).
ErarbeitungdersaltatorischenErregungsleitung(Vergleich der Leitungsgeschwindigkeiten verschiedener
Axone: Erklärung aufgrund der passiven/ kontinuierlichen
undsaltatorischenErregungsleitung)Erarbeitung der Vorgänge bei der ErregungsübertragunganSynapsenErläuterungderVorgängeanerregendenundhemmendenSynapsenundderenVerrechnungDarstellungderWirkungvonStoffenanverschiedenenAn-griffspunktenimNervensystem
65
[imLKalternativ:leitenWirkungenvonendo-
und exogenen Substanzen (u.a. von
Neuroenhancern) auf dieGesundheit ab und
bewerten mögliche Folgen für Individuum
undGesellschaft(B3,B4,B2,UF2,UF4)].
DarstellungderWirkungenundFolgenvonDrogenkonsumbzw.Medikamenteneinnahme
UnterrichtsvorhabenII:Thema/Kontext:UnsereAugen-dieFensterzurWelt
Inhaltsfeld:IF4Neurobiologie InhaltlicheSchwerpunkte
• ReizwandlungundVerstärkunginRezeptoren• Aufbau[desAuges(Wdh.)und]derNetzhaut• BildverarbeitunginderNetzhaut• VomReizzurWahrnehmung
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartungen:DieSchülerinnenundSchülerkönnen...(KompetenzeninkursivgeltennurfürdenLeistungskurs)UF4: Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen,natürlichen und durch menschliches Handelnhervorgerufenen Vorgängen auf der Grundlage einesvernetzten biologischen Wissens erschließen undaufzeigen.K1: bei der Dokumentation von Untersuchungen,Experimenten, theoretischen Überlegungen undProblemlösungen eine korrekte Fachsprache undfachüblicheDarstellungsweisenverwenden.nurLK:
E1: selbstständig in unterschiedlichen Kontexten
biologische Probleme identifizieren, analysieren und in
FormbiologischerFragestellungenpräzisieren.
67
MöglichedidaktischeLeitfragen/Sequen-zierunginhaltlicherAspekte
KonkretisierteKompetenzerwartun-gendesKernlehrplansDieSchülerinnenundSchüler…
EmpfohleneLehrmittel/Materialien/Methoden
stellen das Prinzip derSignaltransduktionaneinemRezeptoranhand von Modellen dar (E6, UF1,UF2,UF4).[stellen die Veränderung der
Membranspannung an
Lichtsinneszellen anhand von
Modellen dar und beschreiben die
Bedeutung des second messengers
und der Reaktionskaskade bei der
Fototransduktion(E6,E1)].
erläutern den Aufbau und dieFunktion der Netzhaut unter denAspekten der Farb- undKontrastwahrnehmung(UF3,UF4).stellen den Vorgang von der durcheinen Reiz ausgelösten Erregung vonSinneszellen bis zur Entstehung desSinneseindrucks bzw. derWahrnehmung im Gehirn unterVerwendung fachspezifischerDarstellungsformen in Grundzügendar(K1,K3).
ErarbeitungderBedeutungderSinneszellealsReizwand-ler(VertiefungdurchErläuterungderVorgängebeiderFoto-rezeption)AufbauderNetzhaut,VergleichderAbsorptionsspektren,z.B.VersuchezurVerteilungvonStäbchenundZapfenauf
derNetzhautmiteinemPerimeterDarstellungz.B.alsFließdiagramm
UnterrichtsvorhabenIII:Thema/Kontext:AufbauundFunktionsweisedesGehirns
Inhaltsfeld:IF4Neurobiologie
InhaltlicheSchwerpunkte• GehirnbauundFunktionderHirnteile• BildgebendeVerfahrenzurErforschungvonGehirnfunktionen• DegenerativeErkrankungendesGehirns• EinsatzvonNeuroenhancern• Lernformen• Gedächtnismodelle• VeränderungenimGehirndurchLernvorgänge
SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartungen:DieSchülerinnenundSchülerkönnen...(KompetenzeninkursivgeltennurfürdenLeistungskurs)K2: zu biologischen Fragestellungen relevanteInformationenundDaten inverschiedenenQuellen,auchin aus-gewählten wissenschaftlichen Publikationen,recherchieren,auswertenundvergleichendbeurteilen.K3:biologischeSachverhalteundArbeitsergebnisseunterVerwendung situationsangemessener Medien undDarstellungsformenadressatengerechtpräsentieren.nurLK:B4:begründetdieMöglichkeitenundGrenzenbiologischer
Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen,
naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen
Fragestellungenbewerten.
B1: fachliche, wirtschaftlich-politische und moralische
Kriterien bei Bewertungen von biologischen und
biotechnischenSachverhaltenunterscheidenundangeben
69
MöglichedidaktischeLeitfragen/Sequen-zierunginhaltlicherAspekte
KonkretisierteKompetenzerwartun-gendesKernlehrplansDieSchülerinnenundSchüler…
EmpfohleneLehrmittel/Materialien/Methoden
GehirnundHirnforschung ermitteln mithilfe der Aufnahmeneines bildgebenden VerfahrensAktivitäten verschiedenerGehirnareale(E5,UF4)[imLKalternativ:stellenMöglichkeiten
und Grenzen bildgebender Verfahren
zur Anatomie und zur Funktion des
Gehirns (PET und fMRT) gegenüber
undbringendiesemitderErforschung
von Gehirnabläufen in Verbindung
(UF4,UF1,B4)recherchieren und präsentierenaktuelle wissenschaftlicheErkenntnisse zu einer degenerativenErkrankung(K2,K3).[leiten Wirkungen von endo- und
exogenen Substanzen (u.a. von
Neuroenhancern) auf die Gesundheit
abundbewertenmögliche Folgen für
Individuum und Gesellschaft (B3, B4,
B2,UF2,UF4)]
stellen aktuelle Modellvorstellungenzum Gedächtnis auf anatomisch-physiologischerEbenedar(K3,B1).erklärendieBedeutungderPlastizität
Beschreiben der Aktivitäten verschiedener Großhirnbe-reichez.B.beimWortebildenmittelsPET-Scan(VergleichvonPETundMRT)Mögliche Beispiele: Parkinson-Syndrom, Alzheimer-Demenz,ChoreaHuntington,MultipleSkleroseDarstellungderWirkungenundFolgenvonNeuroenhan-cer-Einnahmez. B. zeitliche und funktionale Gedächtnismodelle nachMarkowitschBeschreibungdermöglichenVeränderungenindenNeu-ronen und im Nervensystem, die lebenslange Lernvor-gängeermöglichen
1
70
des Gehirns für ein lebenslangesLernen(UF4).[erklären den Begriff der Plastizität
anhandgeeigneterModelleundleiten
die Bedeutung für ein lebenslanges
Lernenab(E6,UF4)].
DiagnosevonSchülerkompetenzenundLeistungsbewertung:
• SchriftlicheÜbung,Präsentationsformenetc.ggf.Vorabiturklausur
71
2.2 GrundsätzederfachmethodischenundfachdidaktischenArbeit
In Absprachemit der Lehrerkonferenz sowie unter Berücksichtigung des Schulpro-grammshatdieFachkonferenzBiologiediefolgendenfachmethodischenundfachdi-daktischen Grundsätze beschlossen. In diesem Zusammenhang beziehen sich dieGrundsätze1bis14auffächerübergreifendeAspekte,dieauchGegenstandderQua-litätsanalysesind,dieGrundsätze15bis25sindfachspezifischangelegt.
ÜberfachlicheGrundsätze:
1.) Geeignete Problemstellungen zeichnen die Ziele des Unterrichts vor und be-
stimmendieStrukturderLernprozesse.
2.) Inhalt und Anforderungsniveau des Unterrichts entsprechen dem Leistungs-
vermögenderLerner.
3.) DieUnterrichtsgestaltungistaufdieZieleundInhalteabgestimmt.
4.) MedienundArbeitsmittelsindlernernahgewählt.
5.) DieSchülerinnenundSchülererreicheneinenLernzuwachs.
6.) DerUnterrichtfördertundforderteineaktiveTeilnahmederLerner.
7.) DerUnterrichtfördertdieZusammenarbeitzwischendenLernendenundbietet
ihnenMöglichkeitenzueigenenLösungen.
8.) DerUnterrichtberücksichtigtdieindividuellenLernwegedereinzelnenLerner.
9.) Die Lerner erhalten Gelegenheit zu selbstständiger Arbeit und werden dabei
unterstützt.
10.) Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Einzel-, Partner- bzw.
GruppenarbeitsowieArbeitinkooperativenLernformen.
11.) DerUnterrichtfördertstrukturierteundfunktionaleArbeitimPlenum.
12.) DieLernumgebungistvorbereitet;derOrdnungsrahmenwirdeingehalten.
13.) DieLehr-undLernzeitwirdintensivfürUnterrichtszweckegenutzt.
14.) EsherrschteinpositivespädagogischesKlimaimUnterricht.
72
FachlicheGrundsätze:
15.) DerBiologieunterrichtorientiertsichandenimgültigenKernlehrplanaus-
gewiesenen,obligatorischenKompetenzen.
16.) Der Biologieunterricht ist lerner- und handlungsorientiert, d.h. im Fokus
stehtdasErstellenvonLernproduktendurchdieLerner.
17.) DerBiologieunterricht istkumulativ,d.h.erknüpftandieVorerfahrungenund
dasVorwissenderLernendenanundermöglichtdasErlernenvonneuenKom-
petenzen.
18.) DerBiologieunterricht fördert vernetzendesDenkenund zeigt dazu eine über
die verschiedenen Organisationsebenen bestehende Vernetzung von biologi-
schenKonzeptenundPrinzipienmithilfevonBasiskonzeptenauf.
19.) Der Biologieunterricht folgt dem Prinzip der Exemplarizität und gibt den
Lernenden die Gelegenheit, Strukturen und Gesetzmäßigkeiten möglichst
anschaulichindenausgewähltenProblemenzuerkennen.
20.) Der Biologieunterricht bietet nach Produkt-Erarbeitungsphasen immer
auchPhasenderMetakognition,indenenzentraleAspektevonzuerlernen-
denKompetenzenreflektiertwerden.
21.) DerBiologieunterrichtistinseinenAnforderungenundimHinblickaufdie
zuerreichendenKompetenzenfürdieLernertransparent.
22.) Im Biologieunterricht werden Diagnoseinstrumente zur Feststellung des
jeweiligen Kompetenzstandes der Schülerinnen und Schüler durch die
Lehrkraft,aberauchdurchdenLernerselbsteingesetzt.
23.) DerBiologieunterrichtbietetimmerwiederauchPhasenderÜbung.
24.) DerBiologieunterrichtbietetdieGelegenheitzumselbstständigenWieder-
holen und Aufarbeiten von verpassten Unterrichtsstunden. Hierzu ist ein
(geschlossener)virtuellerArbeitsraumaufderLernplattformlo-net2ange-
legt,indemsowohlProtokolleundeineLinklistemit„gutenInternetseiten“
alsauchdieimKursverwendetenArbeitsblätterbereitgestelltwerden.
73
2.3 GrundsätzederLeistungsbewertungundLeistungsrückmeldung
Hinweis:SowohldieSchaffungvonTransparenzbeiBewertungenalsauchdieVergleichbarkeitvon Leistungen sind das Ziel, innerhalb der gegebenen Freiräume Vereinbarungen zu Bewer-tungskriterienundderenGewichtungzutreffen. AufderGrundlagevon§48SchulG,§13APO-GOStsowieKapitel3desKernlehrplansBiologiehatdieFachkonferenzimEinklangmitdementsprechendenschulbezogenenKonzept die nachfolgenden Grundsätze zur Leistungsbewertung und Leistungsrück-meldung beschlossen. Die nachfolgenden Absprachen stellen die Minimalanforde-rungenandaslerngruppenübergreifendegemeinsameHandelnderFachgruppenmit-gliederdar.BezogenaufdieeinzelneLerngruppekommenergänzendweiterederindenFolgeabschnittengenanntenInstrumentederLeistungsüberprüfungzumEinsatz.2.3.1LeistungsbewertungfürdasFachBiologie
BewertungskriterienfürdiesonstigeMitarbeitSekIundII:ZusonstigerMitarbeitgehörendiefolgendenUnterrichtsbereiche:
• mündlicheBeiträgewieHypothesenbildung,Lösungsvorschläge,DarstellenvonZusammenhängenoderBewertenvonErgebnissen
• AnalyseundInterpretationvonTexten,GraphikenoderDiagrammen
• qualitativesundquantitativesBeschreibenvonSachverhalten,unterkorrekterVerwendungderFachsprache
• selbstständigePlanung,DurchführungundAuswertungvonExperimenten
• VerhaltenbeimExperimentieren,GradderSelbständigkeit,BeachtungderVorgaben,GenauigkeitbeiderDurchführung
• ErstellungvonProduktenwieDokumentationenzuAufgaben,Untersuchun-genundExperimenten,Präsentationen,Protokolle,Lernplakate,Modelle
• ErstellenundVortrageneinesReferates
• FührungeinesHeftes,LerntagebuchsoderPortfolios(nachvorherfestgeleg-tenKriterien)
• BeiträgezurgemeinsamenGruppenarbeit
• kurzeschriftlicheÜberprüfungen“(MinisteriumfürSchuleundWeiterbildung2008:42)
74
www.lehrerfreund.de
www.lehrerfreund.de
Kriterien zur Beurteilung der mündlichen Leistung
Situation Fazit Note/Punkte
Keine freiwillige Mitarbeit im Unterricht. Äußerungen nach Aufforderung sind falsch.
Die Leistung entspricht den Anforderungen nicht. Selbst Grundkenntnisse sind so lückenhaft, dass die Mängel in absehbarer Zeit nicht behebbar sind.
Note: 6 Punkte: 0
Keine freiwillige Mitarbeit im Unterricht. Äußerungen nach Aufforderung sind nur teilweise richtig.
Die Leistung entspricht den Anforderungen nicht, notwendige Grundkenntnisse sind jedoch vorhanden und die Mängel in absehbarer Zeit behebbar.
Note: 5 Punkte: 1-3
Nur gelegentlich freiwillige Mitarbeit im Unterricht. Äußerungen beschränken sich auf die Wiedergabe einfacher Fakten und Zusammenhänge aus dem unmittelbar behandelten Stoffgebiet und sind im Wesentlichen richtig.
Die Leistung weist zwar Mängel auf, entspricht im Ganzen aber noch den Anforderungen.
Note: 4 Punkte: 4-6
Regelmäßig freiwillige Mitarbeit im Unterricht. Im Wesentlichen richtige Wiedergabe einfacher Fakten und Zusammenhänge aus unmittelbar behandeltem Stoff. Verknüpfung mit Kenntnissen des Stoffes der gesamten Unterrichtsreihe.
Die Leistung entspricht im Allgemeinen den Anforderungen.
Note: 3 Punkte: 7-9
Verständnis schwieriger Sachverhalte und deren Einordnung in den Gesamtzusammenhang des Themas. Erkennen des Problems, Unterscheidung zwischen Wesentlichem und Unwesentlichem. Es sind Kenntnisse vorhanden, die über die Unterrichtsreihe hinausreichen.
Die Leistung entspricht in vollem Umfang den Anforderungen.
Note: 2 Punkte: 10-12
Erkennen des Problems und dessen Einordnung in einen größeren Zusammenhang, sachgerechte und ausgewogene Beurteilung; eigenständige gedankliche Leistung als Beitrag zur Problemlösung. Angemessene, klare sprachliche Darstellung.
Die Leistung entspricht den Anforderungen in ganz besonderem Maße.
Note: 1 Punkte: 13-15
75
GrundsätzederLeistungsrückmeldungundBeratung
Für Präsentationen, Arbeitsprotokolle, Dokumentationen und andere LernproduktedersonstigenMitarbeiterfolgteineLeistungsrückmeldung,beiderinhalts-unddar-stellungsbezogeneKriterienangesprochenwerden.HierwerdenzentraleStärkenalsauch Optimierungsperspektiven für jede Schülerin bzw. jeden Schüler hervorgeho-ben.
DieLeistungsrückmeldungenbezogenaufdiemündlicheMitarbeiterfolgenaufNach-fragederSchülerinnenundSchüleraußerhalbderUnterrichtszeit,spätestensaberinFormvonmündlichemQuartalsfeedbackoderEltern-/Schülersprechtagen.AuchhiererfolgteineindividuelleBeratungimHinblickaufStärkenundVerbesserungsperspek-tiven.
BewertungskriterienfürKlassenarbeitenundKlausuren(SekundarstufeIbzw.II)WahlpflichtbereichIIBiochemie(beziehtsichlediglichaufdas1.Lernjahr):ImerstenHalbjahrwerdenzweiKlausurengeschrieben.ImzweitenHalbjahrwirdeineKlausurundeineProjektarbeitgeschrieben.EinführungsphaseProHalbjahrwirdeineKlausurvoneinerDauervon90Minutengeschrieben.Qualifikationsphase1und2(1.Halbjahr)(Grundkurs)ProHalbjahrwerdenzweiKlau-surenvonjeweils90Minuten(Q1)bzw.155Minuten(Q2)geschrieben.
Bewertung(WPBiochemie(1.Lernjahr),Einführungsphase,Qualifikationsphase1und2)erfolgtgemäßdenBewertungsvorgabendesZentralabiturs:FürdieZuordnungderNotenstufenzudenPunktzahlenistfolgendeTabelleimLKzuverwenden:Note Punkte
ErreichtePunktzahl
sehrgutplus 15 120-114sehrgut 14 113-108sehrgutminus 13 107-102gutplus 12 101-96gut 11 95-90gutminus 10 89-84befriedigendplus 9 83-78befriedigend 8 77-72befriedigendminus 7 71-66ausreichendplus 6 65-60ausreichend 5 59-54ausreichendminus 4 53-47mangelhaftplus 3 46-39mangelhaft 2 38-32mangelhaftminus 1 31-24ungenügend 0 23-0
76
Qualifikationsphase1und2(1.Halbjahr)(Leistungskurs)ProHalbjahrwerdenzweiKlausurenvonjeweils155Minuten(Q1)bzw.200Minuten(Q2)geschrieben.BewertungerfolgtgemäßdenBewertungsvorgabendesZentralabiturs: Note Punkte
ErreichtePunktzahl
sehrgutplus 15 150–143sehrgut 14 142–135sehrgutminus 13 134–128gutplus 12 127–120gut 11 119–113gutminus 10 112–105befriedigendplus 9 104–98befriedigend 8 97–90befriedigendminus 7 89–83ausreichendplus 6 82–75ausreichend 5 74–68ausreichendminus 4 67–58mangelhaftplus 3 57–49mangelhaft 2 48–40mangelhaftminus 1 39–30ungenügend 0 29–0 Die Schülerinnenund Schülerwerden zuBeginndes Schuljahresüberdieoben ge-nanntenBewertungskriterieninformiert.Qualifikationsphase2(2.Halbjahr):1 Klausur, die –was den formalen Rahmen angeht – unter Abiturbedingungen ge-schrieben wird. Die Leistungsbewertung in den Klausuren wird mit Blick auf dieschriftliche Abiturprüfung mit Hilfe eines Kriterienrasters („Erwartungshorizont“)durchgeführt, welches neben den inhaltsbezogenen Teilleistungen auch darstel-lungsbezogene Leistungen ausweist. Dieses Kriterienraster wird den korrigiertenKlausurenbeigelegtunddenSchülerinnenundSchülernaufdieseWeisetransparentgemacht.
DieZuordnungderHilfspunktezudenNotenstufenorientiertsich inderQualifikati-onsphase am Zuordnungsschema des Zentralabiturs. Die Note ausreichend soll beiErreichenvonca.50%derHilfspunkteerteiltwerden.EineAbsenkungderNotekanngemäßAPO-GOStbeihäufigenVerstößengegendieSprachrichtigkeitvorgenommenwerden.
Literatur:
MinisteriumfürSchuleundWeiterbildungdesLandesNordrhein-
Westfalen:KernlehrplanfürdasGymnasium–SekundarstufeIinNordrhein-WestfalenBiologie,RitterbachVerlag,1.Auflage,Frechen,2008.
Internetquellen:www.lehrerfreund.de(Stand:13.05.2013
77
2.4Lehr-undLernmittel
FürdenBiologieunterricht inderSekundarstufeII istderzeitdasSchulbuchBIOskopSII–GesamtbandNordrhein-Westfalen(Westermann)eingeführt.
3 Entscheidungenzufach-undunterrichtsübergreifendenFragen
Die Fachkonferenz Biologie hat sich im Rahmen des Schulprogramms für folgendezentraleSchwerpunkteentschieden:
Exkursionen
Abgesehen vom Abiturhalbjahr (Q2.2) sollen in der Qualifikationsphase nachMög-lichkeit und inAbsprachemit der Stufenleitungunterrichtsbegleitende ExkursionenzuThemendesgültigenKLPdurchgeführtwerden.AusSichtderBiologiesindfolgen-deExkursionszieleundThemendenkbar/sinnvoll:
Q1.1:BesucheinesSchülerlabors
• „Baylabplants“derBayerCropScienceAGamStandortMonheim (Isolati-on,PCRundGel-ElektrophoresevonRapsgenen)
• SchülerlabordesKölnPUBe.V.(IsolierungvonErbsubstanz(DNA)ausBak-terienundGemüsen,AnalysevonDNAmitRestriktionsenzymen,Polymera-sekettenreaktion (PCR), Gelelektrophorese und genetisches Transformati-onsexperiment,ExperimenterundumSouthernBlot")
• BayLabWuppertal:SchülerlaborfürMolekularbiologie(DNA-IsolierungausZwiebeln und Bakterien, Schneiden der DNA mit Restriktionsenzymen,NachweisderRestriktionsfragmentedurchGelelektrophorese,Absorptions-spektrenvonDNAundProteinen)
• AlfredKruppSchülerlaborRuhruniversitätBochum(AufdenSpurenunse-rerVorfahren; BioethikimDiskurs2018; Gen-Foododernicht?DasisthierdieFrage;NurkeinenStressàDNA-Analysen,PCR;Gelelektrophoreseu.a.WerkzeugederGentechnik)
Q1.2:BesuchdesUmweltbusses„Lumbricus“
• BestimmungderGewässergüte(biologische,chemischeundstrukturellePa-rameterinAnlehnungandieEU-Wasserrahmenrichtlinie)
• Untersuchung von Lebensgemeinschaften und ihren unbelebten (abioti-schen)Faktoren
• BeobachtungenvonAnpassungenandenLebensraum
78
• BestimmungderStandortfaktorenüberdieZeigerpflanzenMethode• NeophytenundNeozoeninNRW• oderFrühjahrsblüherimWald
Q2.1:BesuchdesNeandertalmuseums
• BestimmungvonphylogenetischenStammbäumenaufderBasisvonSchä-delmerkmaleninderAbguss-Sammlung
• WeitereWorkshopmöglichkeiten
4 QualitätssicherungundEvaluation
DasschulinterneCurriculumstelltkeinestarreGrößedar,sondern istals„lebendesDokument“ zu betrachten. Dementsprechend werden die Inhalte stetig überprüft,umggf.Modifikationenvornehmenzukönnen.DieFachkonferenz(alsprofessionelleLerngemeinschaft)trägtdurchdiesenProzesszurQualitätsentwicklungunddamitzurQualitätssicherungdesFachesBiologiebei.
Der Prüfmodus erfolgt jährlich. Zu Schuljahresbeginn werden die Erfahrungen desvergangenenSchuljahresinderFachschaftgesammelt,bewertetundggf.notwendi-geKonsequenzenundHandlungsschwerpunkteformuliert.
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