Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: … · um für den Vergleich am Ende ... Arbeitsblatt zur Arbeit der beiden Gegenspieler ... Mitose Empfehlung: Zentrale Begriffe

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Schulinternes Curriculum Qualifikationsphase 1 (Grundkurs)

Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Grundlagen der Neurobiologie – Wie wird aus einer durch einen Reiz ausgelösten Erregung eine Wahrnehmung? Inhaltsfeld: IF 4 - Neurobiologie Inhaltliche Schwerpunkte:

• Aufbau und Funktion von Neuronen • Neuronale Informationsverarbeitung • Grundlagen der Wahrnehmung

Zeitbedarf: ca. 20 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können …

• UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern.

• UF2 zur Lösung von biologischen Problemen zielführende Definitionen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet auswählen und anwenden

• E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mit Hilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen uns Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen.

• K3 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressaten gerecht präsentieren.

Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden z.B.:

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz

Erhebung und Reaktivierung von SI - Vorwissen

Strukturlegetechnik bzw. Netzwerktechnik zum Thema: Reiz – Reaktions – Schema

Empfehlung: Zentrale Begriffe werden von den SuS in eine sinnvolle Struktur gelegt, aufgeklebt und eingesammelt, um für den Vergleich am Ende des Vorhabens zur Verfügung zu stehen.

Wie beeinflusst die Funktion den Aufbau des Neurons?

Erstellung eines sinnvollen Glossars wird erklärt und eingeübt.

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Die Schüler fertigen bis zum Ende der Q2 ein Glossar mit

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• allgemeine Bestandteile der Nervenzelle

- Soma - Axon

- Synapse und

Dendriten

beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1) erklären die Weiterleitung des Aktionspotentials an myelinisierten Axonen (UF1) erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterleitung unter Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Synapsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3) erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vorgänge an Biomembranen aus (E2, E5, UF1, UF2)

Lernplakat zu dem Aufbau der Nervenzelle Informationstexte, Animationen und Lehrfilme zur Nervenzelle Schematische Darstellungen von verknüpften Neuronen sowie graphische Ableitungen

allen relevanten Fachbegriffen an. Der Aufbau und die Funktionen der Nervenzelle und ihrer jeweiligen Bestandteile werden erarbeitet, Informationen werden z.B. in ein Modell übersetzt, das die wichtigsten Informationen sachlich richtig wiedergibt. Die naturwissenschaftlichen Fragestellungen werden vom Phänomen her entwickelt. Hypothesen zur Erklärung der Phänomene werden aufgestellt. Diagramme oder Messwerte werden analysiert und interpretiert und mit dem Wissen aus der EF verknüpft.

Wie beeinflussen endo- und exogene Stoffe unseren Körper?

• Nervengifte und Drogen • Hormone

dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exogenen Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf

Informationsblätter und Broschüren

Zentrale Aspekte werden herausgearbeitet und adressatengerecht präsentiert. Quellen werden ordnungsgemäß notiert

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Gehirnareale an konkreten Beispielen (K1, K3, UF2) erklären Wirkungen von exogenen Substanzen auf den Körper und bewerten mögliche Folgen für Individuum und Gesellschaft (B2, B3, B4, UF4)

Internetrecherche zur Wirkung von Nervengiften und Drogen

(Verfasser, Zugriff etc.). Juristische und ethische Aspekte werden auf die ihnen zugrunde liegenden Kriterien reflektiert. Verschiedene Perspektiven und deren Handlungsoptionen werden erarbeitet, deren Folgen abgeschätzt und bewertet.

Wie ist unser Nervensystem aufgebaut und wie reagieren wir auf unsere Umwelt?

• Ablauf eines Reiz-

Reaktions-Schemas • Aufbau der

Nervensysteme

stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung von Sinneszellen bis Konstruktion des Sinneseindrucks bzw. der Wahrnehmung im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Darstellungsformen in Grundzügen dar (K1, K3) erklären die Rolle von Sympathikus und Parasympathikus bei der neuronalen und hormonellen Regelung von physiologischen Funktionen an einem Beispiel (UF1, UF2, UF4, E6)

Informationstexte und/oder Animationen Arbeitsblatt zur Arbeit der beiden Gegenspieler Experimente zur Darstellung des Prinzips

Der Vorgang wird von den Schülern auf Grundlage von Textinformationen in ein Flussdiagramm umgewandelt. Die biologische Bedeutung des Prinzips von Protagonist und Antagonist wird an diesem Beispiel ausführlich und modellhaft erarbeitet. Ggf. kann das Prinzip auf die Muskulatur übertragen werden. (Exkurs EF)

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• Aufbau und Funktion

von Sinnesorganen

stellen das Prinzip der Signaltransduktion an einem Rezeptor an Hand von Modellen dar (E6, UF1, UF2, UF4)

Experimente zu Sinnesorganen Modelle zur Signaltransduktion

Die Informationen werden in ein 2D-Modell übertragen und es wird Modellkritik geübt

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

Leistungsbewertung: • Glossar • (multiple choice -)Tests • Klausur

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Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Lernen und Gedächtnis – Wie muss ich mich verhalten, um Abiturstoff am besten zu lernen und zu behalten? Inhaltsfeld: IF 4 - Neurobiologie Inhaltliche Schwerpunkte:

• Plastizität und Lernen



• K1 bei der Dokumentation von Untersuchung, Experimenten, theoretischen Überlegungen und Problemlösungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche Darstellungsweisen verwenden.

• UF4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens erschließen und aufzeigen.





Wie ist unser Gehirn aufgebaut und wie funktioniert es?

• Aufbau • Funktion der

unterschiedlichen Areale

ermitteln mit Hilfe von Aufnahmen eines bildgebenden Verfahrens Aktivitäten verschiedener Gehirnareale (E5, UF4)

Partner- oder Gruppenpuzzle zum Aufbau des Gehirns Aufnahmen von z.B. MRT, EEG oder Kernspintomographen Informationstexte und/oder Animationen

Der Lehrer achtet darauf, dass das Glossar weitergeführt wird. Durch die think-pair-share Methode kann schnell ein großes Gebiet erarbeitet werden und soziale Kompetenzen werden gefördert.

Was passiert im Gehirn, wenn wir uns erinnern und warum funktioniert es manchmal nicht?

• Hierarchischer Aufbau

stellen aktuelle

Arbeitsblatt zur Arbeit des Gedächtnisses

Schüler begreifen den Vorgang

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unseres Gedächtnisses • Lernprozesse

Modellvorstellungen zum Gedächtnis auf anatomisch-physiologischer Ebene dar (K3, B1) erklären die Bedeutung der Plastizität des Gehirns für ein lebenslanges Lernen (UF4)

Lernplakat zu dem hierarchischen Aufbau des Gedächtnisses (Historische) Versuche zum Lernen

des Lernens als hierarchische Struktur und ziehen daraus Konsequenzen für ihr eigenes Lernverhalten. Ggf. Exkurse in die Verhaltensbiologie und/ oder fächerübergreifender Unterricht

Wer bist du? Wer bin ich? Wie geht noch mal die Tür auf?

• Krankheiten im Gehirn

recherchieren und präsentieren aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse zu einer degenerativen Erkrankung (K2, K3)

(Internet)Recherche

Zentrale Aspekte werden herausgearbeitet und adressatengerecht präsentiert. Quellen werden ordnungsgemäß notiert (Verfasser, Zugriff etc.).



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

• Meiose • Rekombination • Analyse von Familienstammbäumen • Bioethik



• E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten hin analysieren und Ergebnisse verallgemeinern.

• K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen.

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





Erhebung und Reaktivierung von EF - Vorwissen

Strukturlegetechnik bzw. Netzwerktechnik zum Thema: Mitose


Warum sind wir alle unterschiedlich?

• Meiose • Rekombination

erläutern die Grundprinzipien der Rekombination (Reduktion und Neukombination der

„Spickzettel“ als legale Methode des Memorierens

Es muss auf die Fortführung des Glossars geachtet werden. Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Rückgriff auf die EF, in der das Erstellen von „Spickzetteln“

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Chromosomen) bei Meiose und Befruchtung (UF4)

eingeübt wurde.


Strukturlegetechnik bzw. Netzwerktechnik zum Thema: Mendel


Was interessieren mich denn meine Ahnen?

• Analyse verschiedener Stammbäume

formulieren bei der Stammbaumanalyse Hypothesen zu x-chomosomalen und autosomalen Vererbungsmodi genetisch bedingter Merkmale und begründen die Hypothese mit vorhandenen Daten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4)

Informationstexte und -abbildungen zu verschiedenen Vererbungsvorgängen

Die Schüler erarbeiten mit Hilfe der Informationstexte die Gesetzmäßigkeiten in der Vererbungslehre und wenden diese dann auf unbekannte Stammbäume an.


Leistungsbewertung: • Glossar • „Spickzettel“ • Klausur

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Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Modellvorstellung zur Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen Strukturen auf einen Organismus Inhaltsfeld: IF 3 - Genetik Inhaltliche Schwerpunkte:

• Proteinbiosynthese • Genregulation • Epigentik




• UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen.


• E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modelle, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen.






Strukturlegetechnik bzw. Netzwerktechnik zum Thema: Aufbau der DNA

Empfehlung: Zentrale Begriffe werden von den SuS in eine sinnvolle Struktur gelegt, aufgeklebt und eingesammelt, um für den Vergleich am Ende des Vorhabens zur Verfügung zu stehen. Es muss auf die Fortführung des Glossars geachtet werden.

Warum ist eine Rose rot und die andere gelb?

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• Genwirkkette - Ablauf

der Proteinbiosynthese

- Transkription - Translation - Spleißen

• Eigenschaften des genetischen Codes

• Mutationsformen

vergleichen die molekularen Abläufe in der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten (UF1, UF3) erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und charakterisieren mit dessen Hilfe Genmutationen (UF1, UF2) erklären die Auswirkungen verschiedener Gen-, Chromosom- und Genommutationen auf den Phänotyp (u.a. unter Berücksichtigung von Genwirkketten) (UF1, UF4)

Informationstexte und -abbildungen zu den Abläufen der Proteinbiosynthese Arbeitsblätter zu den Eigenschaften des genetischen Codes Lernplakat Partner- oder Gruppenpuzzle zu den verschiedenen Mutationsformen (Internet)Recherche

Die Schüler erarbeiten anhand der Informationstexte die Abläufe und können diese dann auch wissenschaftlich vergleichen. Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Schüler erfassen die wichtigen Eigenschaften des genetischen Codes und verschriftlichen diese auf einem Lernplakat. Die Schüler präsentieren adressatengerecht und vertiefen so ihre Präsentationsfähigkeiten.

Wie lassen sich Gene regulieren?

• Operon – Modell

erläutern und entwickeln Modellvorstellungen auf der Grundlage von Experimenten zur Aufklärung der Genregulation bei Prokaryoten (E2, E5, E6) begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u.a. E.coli) für besondere Fragestellungen genetischer

(Historische) Experimente und Diagramme zu den Operon - Modellen (Internet)Recherche

Die Schüler festigen die Fähigkeit aus experimentellen Ergebnissen Modelle zu erstellen und diese zu kritisieren. Die Funktion von Modellorganismen wird verdeutlicht.

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• Genregulation beim

Menschen

Forschung (E3, E6) erklären mit Hilfe eines Modells die Wechselwirkung von Proto-Onkogenen und Tumor-Suppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus und erklären die Folgen von Mutationen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4)

Informationstexte, Animationen und Lehrfilme

Die Schüler übertragen ihr Wissen über prokaryotische Genregulation auf die Regulation des Zellzyklus bei Eukaryoten und erweitern so ihr Wissen.

Ist Großvater an allem Schuld?

erklären einen epigenetischen Organismus als Modell zur Regelung des Zellstoffwechsels (E6)

(Wissenschaftliche) Studien und Informationstexte

Die Schüler beschäftigen sich mit einer neuen Teildisziplin und recherchieren dazu.


Leistungsbewertung: • Glossar • Lernplakat • Klausur

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

• Gentechnik • Bioethik



• K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichen Beurteilen.

• B1 fachliche, wirtschaftlich-politische und moralische Kriterien bei Bewertungen von biologischen und biotechnischen Sachverhalten unterscheiden und angeben.

• B4 begründet die Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösung und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten.





Hilfe, wir brauchen Insulin! Wie stellen wir technisch schnell und günstig Insulin her?

• gentechnische Grundoperationen

• Verfahren der

Gentechnik - PCR

beschreiben molekulargenetische Werkzeuge und erläutern deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen (UF1) erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR und Gelelektrophorese)

Partner- oder Gruppenpuzzle zu den verschiedenen Grundoperationen Lernplakat Informationstexte, Animationen und Lehrfilme

Es muss auf die Fortführung des Glossars geachtet werden. Förderung der sozialen Kompetenzen Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Schüler erfassen die wichtigen Schritte der Gentechnik und verschriftlichen diese auf einem Fließdiagramm.

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- Gelelektrophorese

• Herstellung transgener Lebewesen

und ihre Einsatzgebiete (E2, E4, UF1) stellen mit Hilfe geeigneter Medien die Herstellung transgener Lebewesen dar und diskutieren ihre Verwendung (K1,B3)

(Internet)Recherche und Referate

Schüler können sich selber die „Lebewesen“ aussuchen und diese, mit dem Prozess der Herstellung, den anderen Schülern präsentieren.

Stammzellforschung - Segen oder Fluch?

• Unterschiedliche Stammzellformen

• Einsatzgebiete von Stammzellen

recherchieren Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stammzellen und präsentieren diese unter Verwendung geeigneter Darstellungsformen (K2, K3) stellen naturwisschenschaftlich -gesellschaftliche Positionen zum therapeutischen Einsatz von Stammzellen dar und beurteilen Interessen sowie Folgen ethisch (B3, B4)

(Internet)Recherche Referate oder Infobroschüren erstellen Podiumsdiskussion mit vorgegebenen Rollenkarten

Mit der Erstellung der Infobroschüre lernen die Schüler noch mal die Reduzierung wichtiger Informationen auf das wesentliche (vgl. Spickzettel). In der Podiumsdiskussion müssen die Schüler sich mit unterschiedlichen Meinungen auseinandersetzen und wissenschaftlich argumentieren.

Welche Chancen und Risiken bieten Ergebnisse der Forschung?

• Die Verwendung von DNA - Chips

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


Die Schüler beschäftigen sich intensiver mit neuen Erkenntnissen bzw. Verfahren in der Genetik und recherchieren dazu.


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Leistungsbewertung: • Glossar • Fließdiagramm/Lernplakat • Klausur

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Schulinternes Curriculum Qualifikationsphase 1 (Leistungskurs)

Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung – Wie ist das Nervensystem des Menschen aufgebaut und wie ist es organisiert? Inhaltsfeld: IF 4 - Neurobiologie Inhaltliche Schwerpunkte:

• Aufbau und Funktion von Neuronen • Neuronale Informationsverarbeitung • Grundlagen der Wahrnehmung (Teil 1) • Methoden der Neurobiologie




• UF2 zur Lösung von biologischen Problemen zielführende Definitionen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet auswählen und anwenden

• E1 selbständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren.

• E2 Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht erläutern.








Strukturlegetechnik bzw. Netzwerktechnik zum Thema: Reiz – Reaktions – Schema

Empfehlung: Zentrale Begriffe werden von den SuS in eine sinnvolle Struktur gelegt, aufgeklebt und eingesammelt, um für den Vergleich am Ende des Vorhabens zur Verfügung

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zu stehen. Wie beeinflusst die Funktion den Aufbau des Neurons?

• allgemeine Bestandteile der Nervenzelle

- Soma - Axon

- Synapse und

Dendriten

beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1) leiten aus Messdaten der Patch-Clamp-Technik Veränderungen von Ionenströmen durch Ionenkanäle ab und entwickeln dazu Modellvorstellungen (E4, E5, E6) 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) erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterleitung unter Verrechnung von Potentialen

Erstellung eines sinnvollen Glossars wird erklärt und eingeübt. Lernplakat zu dem Aufbau der Nervenzelle Informationstexte, Animationen und Lehrfilme zur Nervenzelle bzw. zum Axon Arbeitsblätter mit Messdaten Informationstexte und -abbildungen Schematische Darstellungen von verknüpften Neuronen sowie graphische Ableitungen

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Die Schüler fertigen bis zum Ende der Q2 ein Glossar mit allen relevanten Fachbegriffen an. Der Aufbau und die Funktionen der Nervenzelle und ihrer jeweiligen Bestandteile werden erarbeitet, Informationen werden z.B. in ein Modell übersetzt, das die wichtigsten Informationen sachlich richtig wiedergibt. Die naturwissenschaftlichen Fragestellungen werden vom Phänomen her entwickelt. Hypothesen zur Erklärung der

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mit der Funktion der Synapsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3) erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vorgänge an Biomembranen aus (E2, E5, UF1, UF2)

Phänomene werden aufgestellt. Diagramme oder Messwerte werden analysiert und interpretiert und mit dem Wissen aus der EF verknüpft.

Wie beeinflussen endo- und exogene Stoffe unseren Körper?

• Nervengifte und Drogen • Hormone

dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exogenen Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an konkreten Beispielen (K1, K3, UF2) leiten Wirkungen von endo- und exogenen Substanzen (u.a. Neuroenhancern) auf die Gesundheit ab und bewerten mögliche Folgen für Individuum und Gesellschaft (B2, B3, B4, UF2, UF4)

Informationsblätter und Broschüren Internetrecherche zur Wirkung von Nervengiften und Drogen

Zentrale Aspekte werden herausgearbeitet und adressatengerecht präsentiert. Quellen werden ordnungsgemäß notiert (Verfasser, Zugriff etc.). Juristische und ethische Aspekte werden auf die ihnen zugrunde liegenden Kriterien reflektiert. Verschiedene Perspektiven und deren Handlungsoptionen werden erarbeitet, deren Folgen abgeschätzt und bewertet. Bewertungsverfahren und Begriffe werden geübt und gefestigt.

Wie ist unser Nervensystem aufgebaut und wie reagieren

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wir auf unsere Umwelt? • Ablauf eines Reiz-

Reaktions-Schemas • Aufbau der

Nervensysteme

stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung von Sinneszellen bis zur Entstehung des Sinneseindrucks bzw. der Wahrnehmung im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Darstellungsformen in Grundzügen dar (K1, K3) erklären die Rolle von Sympathikus und Parasympathikus bei der neuronalen und hormonellen Regelung von physiologischen Funktionen an einem Beispiel (UF1, UF2, UF4, E6)

Informationstexte und/oder Animationen Arbeitsblatt zur Arbeit der beiden Gegenspieler Experimente zur Darstellung des Prinzips

Der Vorgang wird von den Schülern auf Grundlage von Textinformationen in ein Flussdiagramm umgewandelt. Die biologische Bedeutung des Prinzips von Protagonist und Antagonist wird an diesem Beispiel ausführlich und modellhaft erarbeitet. Ggf kann das Prinzip auf die Muskulatur übertragen werden. (Exkurs EF)



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Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Fototransduktion – Wie entsteht aus der Erregung einfallender Lichtreize ein Sinneseindruck im Gehirn? Inhaltsfeld: IF 4 - Neurobiologie Inhaltliche Schwerpunkte:

• Leistungen der Netzhaut • Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der

Wahrnehmung (Teil 2)









Wie funktionieren unsere Sinne?

• Aufbau und Funktion des Auges

erläutern den Aufbau und die Funktion der Netzhaut unter den Aspekten der Farb- und Kontrastwahrnehmung (UF3, 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 (E1, E6)

Experimente zu Sinnesorganen Informations- und Arbeitsblätter zur Netzhaut Modelle zur Signaltransduktion

Der Lehrer achtet darauf, dass das Glossar weitergeführt wird. Die Informationen werden in ein 2D-Modell übertragen und es wird Modellkritik geübt

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Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Aspekte der Hirnforschung – Welche Faktoren beeinflussen unser Gehirn? Inhaltsfeld: IF 4 - Neurobiologie Inhaltliche Schwerpunkte:

• Plastizität und Lernen • Methoden der Neurobiologie (Teil 2)











Wie ist unser Gehirn aufgebaut und wie funktioniert es?

• Aufbau • Funktion der

unterschiedlichen Areale

Stellen Möglichkeiten und Grenzen bildgebender Verfahren zur Anatomie und zur Funktion des Gehirns (PET und fMRT) gegenüber

Partner- oder Gruppenpuzzle zum Aufbau Aufnahmen Informationstexte und/oder Animationen

Der Lehrer achtet darauf, dass das Glossar weitergeführt wird. Durch die think-pair-share Methode kann schnell ein großes Gebiet erarbeitet werden und soziale Kompetenzen werden gefördert.

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und bringen diese mit der Erforschung von Gehirnabläufen in Verbindung (UF1, UF4, B4)

Was passiert im Gehirn, wenn wir uns erinnern und warum funktioniert es manchmal nicht?

• Hierarchischer Aufbau unseres Gedächtnisses

• Lernprozesse

stellen aktuelle Modellvorstellungen zum Gedächtnis auf anatomisch-physiologischer Ebene dar (K3, B1) erklären den Begriff der Plastizität anhand geeigneter Modelle und leiten die Bedeutung für ein lebens-langes Lernen ab (UF4, E6)

Arbeitsblatt zur Arbeit des Gedächtnisses Lernplakat zu dem hierarchischen Aufbau des Gedächtnisses (Historische) Versuche zum Lernen

Schüler begreifen den Vorgang des Lernens als hierarchische Struktur und ziehen daraus Konsequenzen für ihr eigenes Lernverhalten. Ggf. Exkurse in die Verhaltensbiologie und/ oder fächerübergreifender Unterricht

Wer bist du? Wer bin ich? Wie geht noch mal die Tür auf?

• Krankheiten im Gehirn

recherchieren und präsentieren aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse zu einer degenerativen Erkrankung (K2, K3)

(Internet)Recherche

Zentrale Aspekte werden herausgearbeitet und adressatengerecht präsentiert. Quellen werden ordnungsgemäß notiert (Verfasser, Zugriff etc.).



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

• Meiose • Rekombination • Analyse von Familienstammbäumen • Bioethik






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







Strukturlegetechnik bzw. Netzwerktechnik zum Thema: Mitose

Empfehlung: Zentrale Begriffe werden von den SuS in eine sinnvolle Struktur gelegt, aufgeklebt und eingesammelt, um für den Vergleich am Ende des Vorhabens zur Verfügung

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zu stehen. Warum sind wir alle unterschiedlich?

• Meiose • Rekombination

erläutern die Grundprinzipien der inter- und intrachromosomalen Rekombination (Reduktion und Neukombination der Chromosomen) bei Meiose und Befruchtung (UF4)

„Spickzettel“ als legale Methode des Memorierens

Es muss auf die Fortführung des Glossars geachtet werden. Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Rückgriff auf die EF, in der das Erstellen von „Spickzetteln“ eingeübt wurde.


Strukturlegetechnik bzw. Netzwerktechnik zum Thema: Mendel


Was interessieren mich denn meine Ahnen?

• Analyse verschiedener Stammbäume

formulieren bei der Stammbaumanalyse Hypothesen zum Vererbungsmodus genetisch bedingter Merkmale (X-chromosomal, autosomal, Zweifaktoranalyse, Kopplung, Crossing-over) und begründen die Hypothese mit vorhandenen Daten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4) recherchieren Informationen zu humangenetischen

Informationstexte und -abbildungen zu verschiedenen Vererbungsvorgängen (Internet)Recherche

Die Schüler erarbeiten mit Hilfe der Informationstexte die Gesetzmäßigkeiten in der Vererbungslehre und wenden diese dann auf unbekannte Stammbäume an. Zentrale Aspekte werden herausgearbeitet und adressatengerecht präsentiert.

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Fragestellungen (u.a. genetisch bedingte Krankheiten), schätzen die Relevanz und Zuverlässigkeit der Information ein und fassen die Ergebnisse strukturiert zusammen (K1,K2, K3, K4)

Referate oder Infobroschüren erstellen

Quellen werden ordnungsgemäß notiert (Verfasser, Zugriff etc.). Mit der Erstellung der Infobroschüre lernen die Schüler noch mal die Reduzierung wichtiger Informationen auf das wesentliche (vgl. Spickzettel).


Leistungsbewertung: • Glossar • „Spickzettel“ • Klausur

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Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Erforschung der Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen und epigenetischen Strukturen auf einen Organismus Inhaltsfeld: IF 3 - Genetik Inhaltliche Schwerpunkte:

• Proteinbiosynthese • Genregulation • Epigentik



• E1 selbständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren.

• E3 mit Bezug auf Theorien, Modellen und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrerc Überprüfung ableiten.


• E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modelle, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen.

• E7 naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen.






Strukturlegetechnik bzw. Netzwerktechnik zum Thema: Aufbau der DNA

Empfehlung: Zentrale Begriffe werden von den SuS in eine sinnvolle Struktur gelegt, aufgeklebt und eingesammelt, um für den Vergleich am Ende des Vorhabens zur Verfügung zu stehen. Es muss auf die Fortführung

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des Glossars geachtet werden. Warum ist eine Rose rot und die andere gelb?

• Der Begriff: Gen • Genwirkkette - Ablauf

der Proteinbiosynthese

- Transkription - Translation - Spleißen

• Eigenschaften des genetischen Codes

reflektieren und erläutern den Wandel des Genbegriffs (E7) vergleichen die molekularen Abläufe in der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten (UF1, UF3) erläutern wissenschaftliche Experimente zur Aufklärung der Proteinbiosynthese, generieren Hypothesen auf der Grundlage der Versuchspläne und interpretieren die Versuchsergebnisse (E3, E4, E5) benennen Fragestellungen und stellen Hypothesen zur Entschlüsselung des genetischen Codes auf und erläutern klassische Experimente zur Entwicklung der Code-Sonne (E1, E3, E4) erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und charakterisieren mit dessen Hilfe Genmutationen (UF1, UF2)

Informationstexte und -abbildungen zu den Abläufen der Proteinbiosynthese (Historische) Experimente und Diagramme (Historische) Experimente und Diagramme Informationstexte Arbeitsblätter zu den Eigenschaften des genetischen Codes Lernplakat

Die Schüler erarbeiten die Abläufe und können diese dann auch wissenschaftlich vergleichen. Die Schüler ziehen hier den naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozess nach und stellen Hypothesen mit Hilfe der (historischen) Experimente. Die Schüler ziehen hier den naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozess nach und stellen Hypothesen mit Hilfe der (historischen) Experimente. Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Schüler erfassen die wichtigen Eigenschaften des genetischen Codes und verschriftlichen diese in einem Lernplakat.

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• Mutationsformen

erklären die Auswirkungen verschiedener Gen-, Chromosom- und Genommutationen auf den Phänotyp (u.a. unter Berücksichtigung von Genwirkketten) (UF1, UF4)

Partner- oder Gruppenpuzzle zu den verschiedenen Mutationsformen (Internet)Recherche

Die Schüler präsentieren adressatengerecht und vertiefen so ihre Präsentationsfähigkeiten.

Wie lassen sich Gene regulieren?

• Operon – Modell • Genregulation beim

Menschen

erläutern und entwickeln Modellvorstellungen auf der Grundlage von Experimenten zur Aufklärung der Genregulation bei Prokaryoten (E2, E5, E6) begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u.a. E.coli) für besondere Fragestellungen genetischer Forschung (E3, E6) erklären mithilfe von Modellen genregulatorische Vorgänge bei Eukaryoten (E6) erläutern die Bedeutung der Transkriptionsfaktoren für die Regulation von Zellstoffwechsel und Entwicklung (UF1, UF4) erklären mit Hilfe eines Modells die Wechselwirkung von Proto-Onkogenen und

(Historische) Experimente und Diagramme zu den Operon - Modellen (Internet)Recherche Informationstexte, Animationen und Lehrfilme Partner- oder Gruppenpuzzle Recherche im SLZ

Die Schüler festigen die Fähigkeit aus experimentellen Ergebnissen Modelle zu erstellen und diese zu kritisieren. Die Funktion von Modellorganismen wird verdeutlicht. Die Schüler übertragen ihr Wissen über prokaryotische Genregulation auf die Regulation des Zellzyklus bei Eukaryoten und erweitern so ihr Wissen.

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Tumor-Suppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus und erklären die Folgen von Mutationen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4)

Ist Großvater an allem Schuld?

erläutern epigenetische Modelle zur Regelung des Zellstoffwechsels und leiten Konsequenzen für den Organismus ab (E3, E6)


Die Schüler beschäftigen sich mit einer neuen Teildisziplin, recherchieren dazu und ziehen Konsequenzen aus den neuen Erkenntnissen.



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Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Gentechnologie heute – Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Inhaltsfeld: IF 3 - Genetik Inhaltliche Schwerpunkte:

• Gentechnik • Bioethik



• K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichen Beurteilen.

• K3 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren.

• B1 fachliche, wirtschaftlich-politische und moralische Kriterien bei Bewertungen von biologischen und biotechnischen Sachverhalten unterscheiden und angeben.






Hilfe, wir brauchen Insulin! Wie stellen wir technisch schnell und günstig Insulin her?

• gentechnische Grundoperationen

beschreiben molekulargenetische Werkzeuge und erläutern deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen (UF1)

Partner- oder Gruppenpuzzle zu den verschiedenen Grundoperationen Lernplakat

Es muss auf die Fortführung des Glossars geachtet werden. Förderung der sozialen Kompetenzen Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Schüler erfassen die wichtigen Schritte der Gentechnik und

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• Verfahren der Gentechnik

- PCR - Gelelektrophorese

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

Informationstexte, Animationen und Lehrfilme

verschriftlichen diese in einem Fließdiagramm.

Stammzellforschung - Segen oder Fluch?

• Unterschiedliche Stammzellformen

• Einsatzgebiete von Stammzellen

recherchieren Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stammzellen und präsentieren diese unter Verwendung geeigneter Darstellungsformen (K2, K3) stellen naturwisschenschaftlich -gesellschaftliche Positionen zum therapeutischen Einsatz von Stammzellen dar und beurteilen Interessen sowie Folgen ethisch (B3, B4)

(Internet)Recherche Referate oder Infobroschüren erstellen Podiumsdiskussion mit vorgegebenen Rollenkarten

Mit der Erstellung der Infobroschüre lernen die Schüler noch mal die Reduzierung wichtiger Informationen auf das wesentliche (vgl. Spickzettel). In der Podiumsdiskussion müssen die Schüler sich mit unterschiedlichen Meinungen auseinandersetzen und wissenschaftlich argumentieren.

Welche Chancen und Risiken bieten Ergebnisse der Forschung?

• Herstellung transgener Lebewesen

stellen mit Hilfe geeigneter Medien die Herstellung transgener Lebewesen dar und diskutieren ihre Verwendung (K1, B3) beschreiben aktuelle Entwicklungen in der Biotechnologie bis hin zum Aufbau von synthetischen

(Internet)Recherche und Referate (Wissenschaftliche) Studien und Informationstexte

Schüler können sich selber die „Lebewesen“ aussuchen und diese, mit dem Prozess der Herstellung, den anderen Schülern präsentieren. Segen oder Fluch? Die Schüler setzen sich kritische mit der Forschung auseinander und bewerten sie auf Grundlage

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• Die Verwendung von

DNA – Chips

Organismen in ihren Konsequenzen für unterschiedliche Einsatzziele und bewerten sie (B3, B4) geben die Bedeutung von DNA – Chips und Hochdurchsatz-Sequenzierung an und bewerten Chancen und Risiken (B1, B3)

Wissenschaftliche) Studien und Informationstexte

ihrer Erkenntnisse. Die Schüler beschäftigen intensiver mit einer neuen Erkenntnissen bzw. Verfahren in der Genetik und recherchieren dazu.



Documents

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: … · um für den Vergleich am Ende ... Arbeitsblatt zur Arbeit der beiden Gegenspieler ... Mitose Empfehlung: Zentrale Begriffe