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Grundkurs Q 2: Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Unterrichtsvorhaben I: Evolution in Aktion Welche Faktoren beeinflus- sen den evolutiven Wandel? Unterrichtsvorhaben II: Evolution von Sozialstrukturen Welche Fakto- ren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? Unterrichtsvorhaben III: Humanevolution Wie entstand der heutige Mensch? Inhaltliche Schwerpunkte: Grundlagen evolutiver Veränderung Art und Artbildung Evolution und Verhalten Evolution des Menschen Stammbäume Basiskonzepte: System Art, Population, Paarungssystem, Genpool, Gen, Allel, ncDNA, mtDNA Struktur und Funktion Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift, Isolation, Investment, Homologie Entwicklung Fitness, Divergenz, Konvergenz, Coevolution, Adaptive Radiation, Artbilddung, Phylogenese Zeitbedarf: ca. 32 Std. à 45 Minute

Unterrichtsbezogene Konkretisierung Evolution Grundkurs · K3 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen

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Grundkurs – Q 2: Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution)

Unterrichtsvorhaben I: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflus-sen den evolutiven Wandel?

Unterrichtsvorhaben II: Evolution von Sozialstrukturen – Welche Fakto-ren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens?

Unterrichtsvorhaben III: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch?

Inhaltliche Schwerpunkte:

Grundlagen evolutiver Veränderung

Art und Artbildung

Evolution und Verhalten

Evolution des Menschen

Stammbäume

Basiskonzepte: System Art, Population, Paarungssystem, Genpool, Gen, Allel, ncDNA, mtDNA Struktur und Funktion Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift, Isolation, Investment, Homologie Entwicklung Fitness, Divergenz, Konvergenz, Coevolution, Adaptive Radiation, Artbilddung, Phylogenese

Zeitbedarf: ca. 32 Std. à 45 Minute

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Unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung im Grundkurs

Unterrichtsvorhaben I:

Thema/ Kontext I: Evolution in Aktion - Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel?

Inhaltsfelder: Evolution

Inhaltliche Schwerpunkte:

Grundlagen evolutiver Veränderung

Artbegriff und Artbildung

Stammbäume (Teil1)

Zeitaufwand: ca. 16 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können …

UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern.

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

K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurtei-lungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen.

Statt der hier in Übereinstimmung mit dem Beispiel für einen schulinternen Lehrplan im Netz aufgeführten übergeordneten Kompetenzen können auch die folgenden überge-ordneten Kompetenzen schwerpunktmäßig angesteuert werden: UF1, E5, K3

Mögliche didaktische Leitfra-gen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des Kernlehr-plans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materia-lien/ Methoden

Didaktisch-methodische An-merkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbind-lichen Absprachen der Fach-konferenz

Welche genetischen Faktoren beeinflussen den evolutiven Wan-del?

Grundlagen des evolutiven Wandels

Grundlagen biologischer Angepasstheit

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

Bausteine für advance organizer Materialien zur genetischen Va-riabilität und ihren Ursachen. Bei-spiel: Hainschnirkelschnecken concept map

Advance organizer wird aus vor-gegebenen Bausteinen zusam-mengesetzt. An vorgegebenen Materialien zur genetischen Variabilität wird arbeitsgleich gearbeitet. Auswertung als concept map

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Populationen und ihre ge-netische Struktur

tion, Selektion, Gendrift) auf den Genpool der Population (UF4, UF1).

Lerntempoduett zu abiotischen und biotischen Selektionsfaktoren (Beispiel: Birkenspanner, Kergue-len-Fliege) Gruppengleiches Spiel zur Se-lektion

Ein Expertengespräch wird entwi-ckelt. Das Spiel wird durchgeführt und ausgewertet; eine Reflexion wird vorgenommen.

Wie kann es zur Entstehung unterschiedlicher Arten kommen?

Isolationsmechanismen

Artbildung

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

kurze Informationstexte zu Isola-tionsmechanismen Karten mit Fachbegriffen Zeitungsartikel zur sympatrischen Artbildung

Je ein zoologisches und ein bota-nisches Beispiel pro Isolations-mechanismus werden verteilt. Eine tabellarische Übersicht wird erstellt und eine Definition zur allopatrischen Artbildung wird entwickelt. Unterschiede zwischen sympatri-scher und allopatrischer Artbil-dung werden erarbeitet.

Welche Ursachen führen zur gro-ßen Artenvielfalt?

Adaptive Radiation

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

Bilder und Texte zum Thema „Adaptive Radiation der Darwinfin-ken“ bewegliches Tafelbild Evaluation

Ein Konzept zur Entstehung der adaptiven Radiation wird entwi-ckelt. Ergebnisse werden mit flexibel gestaltbaren Präsentationen an der Tafel dargestellt.

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Welche Ursachen führen zur Co-evolution und welche Vorteile er-geben sich?

Coevolution

Selektion und Anpassung

wählen angemessene Medien zur Darstellung von Beispielen zur Co-evolution aus Zoologie und Botanik aus und präsentieren Beispiele (K3, UF2). belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organis-men (u.a. mithilfe von Auszügen aus Gendatenbanken) (E2, E5).

Realobjekt: Ameisenpflanze Texte und Schemata zur Kosten-Nutzen-Analyse mediengestützte Präsentationen

Eine Kosten-Nutzen-Analyse wird erstellt. Anhand einer selbst gewählten medialen Darstellung werden verschiedene Beispiele der Co-evolution präsentiert.

Wie lassen sich die evolutiven Mechanismen in einer Theorie zusammenfassen?

Synthetische Evolutions-theorie

stellen die Synthetische Evolutions-theorie zusammenfassend dar (UF2, UF4).

Informationstext Strukturlegetechnik zur syntheti-schen Evolutionstheorie

Die Faktoren, die zur Entwicklung der Evolutionstheorie führten, werden mithilfe einer Textsamm-lung aus Schulbüchern kritisch analysiert. Eine vollständige Definition der Synthetischen Evolutionstheorie wird erarbeitet.

Was deutet auf verwandtschaftli-che Beziehungen von Lebewesen hin?

Belege für die Evolution

konvergente und divergen-te Entwicklung

stellen Belege für die Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biolo-gie (u.a. Molekularbiologie) adressa-tengerecht dar (K1, K3). analysieren molekulargenetische Daten und deuten diese im Hinblick auf die Verbreitung von Allelen und Verwandtschaftsbeziehungen von Lebewesen (E5, E6). deuten Daten zu anatomisch-

Abbildungen von Beispielen kon-vergenter /divergenter Entwicklung und Homologien Arbeitsteilige Gruppenarbeit Texte und Abbildungen zu ver-schiedenen Untersuchungsmetho-den: DNA-DNA-Hybridisierung, Aminosäure- und DNA-Sequenzanalysen, etc.

Definitionen werden anhand der Abbildungen entwickelt. Die unterschiedlichen Methoden werden analysiert und vor dem Kurs präsentiert.

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morphologischen und molekularen Merkmalen von Organismen zum Beleg konvergenter und divergenter Entwicklungen (E5, UF3).

Wie lassen sich Verwandtschafts-verhältnisse ermitteln und syste-matisieren?

Homologien

Grundlagen der Systema-tik

entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anato-misch-morphologischen und moleku-laren Homologien (E3, E5, K1, K4). beschreiben die Einordnung von Lebewesen mithilfe der Systematik und der binären Nomenklatur (UF1, UF4). erstellen und analysieren Stamm-bäume anhand von Daten zur Ermitt-lung von Verwandtschaftsbeziehun-gen der Arten (E3, E5).

Daten und Abbildungen zu mor-phologischen Merkmalen der Wir-beltiere und der Unterschiede Ergebnisse/Daten von molekular-genetischer Analysen Bilder und Texte zu Apomorphien und Plesiomorphien und zur No-menklatur Lernplakat mit Stammbaument-wurf Museumsrundgang

Daten werden ausgewertet und Stammbäume erstellt. Ergebnisse werden diskutiert.

Leistungsbewertung:

Klausur

Unterrichtsvorhaben II:

Thema/Kontext: Evolution von Sozialstrukturen – Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens?

Inhaltsfeld: Evolution

Inhaltliche Schwerpunkte:

Evolution und Verhalten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können …

UF2 zur Lösung von biologischen Problemen zielführende Definitio-

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Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten nen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet auswählen und anwenden.

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

Mögliche didaktische Leit-fragen / Sequenzierung in-haltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwar-tungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materia-lien/ Methoden

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

Wie konnten sich Sexualdi-morphismen im Verlauf der Evolution etablieren, obwohl sie auf die natürliche Selektion bezogen eher Handicaps bzw. einen Nachteil darstellen?

Evolution der Sexuali-tät

Paarungssysteme

Habitatwahl

Sexuelle Selektion - inter- und intrase-

xuelle Selektion - reproduktive Fit-

ness

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

Bilder von Tieren mit deutlichen Sexualdimorphismen Informationstexte (von der Lehr-kraft ausgewählt)

zu Beispielen aus dem Tierreich und

zu ultimaten Erklärungsan-sätzen bzw. Theorien (Gruppenselektionstheorie und Individualselektions-theorie)

Das Phänomen Sexualdimorphis-mus wird visuell vermittelt.

Leistungsbewertung:

Klausur

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Unterrichtsvorhaben III:

Thema/ Kontext: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch?

Inhaltsfeld: Evolution/ Genetik

Inhaltliche Schwerpunkte:

Evolution des Menschen

Stammbäume (Teil 2) Zeitaufwand: 8 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können …

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

K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurtei-lungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen.

Mögliche didaktische Leit-fragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Emp-fehlungen sowie Darstel-lung der verbindlichen Absprachen der Fachkon-ferenz

Mensch und Affe – wie nahe verwandt sind sie?

Primatenevolution

Hominidenevolution

ordnen den modernen Menschen krite-riengeleitet Primaten zu (UF3). entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4). erstellen und analysieren Stammbäume anhand von Daten zur Ermittlung von Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5).

verschiedene Entwürfe von Stamm-bäumen der Primaten basierend auf anatomisch-morphologischen Belegen DNA-Sequenzanalysen verschiedener Primaten Tabelle: Überblick über Parasiten ver-schiedener Primaten

Daten werden analysiert, Ergebnisse ausgewertet und Hypothesen diskutiert. Auf der Basis der Ergebnis-se wird ein präziser Stamm-baum erstellt.

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Wieviel Neandertaler steckt in uns?

Homo sapiens sapiens und Neandertaler

diskutieren wissenschaftliche Befunde (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hypothe-sen zur Humanevolution unter dem As-pekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7, B4).

Materialien zu molekularen Untersu-chungsergebnissen (Neandertaler, Jetztmensch)

Wissenschaftliche Untersu-chungen werden kritisch analysiert.

Wie lässt sich Rassismus bio-logisch widerlegen?

Menschliche Rassen gestern und heute

Bewerten die Problematik des Rasse-Begriffs beim Menschen aus historischer und gesellschaftlicher Sicht und nehmen zum Missbrauch dieses Begriffs aus fach-licher Perspektive Stellung (B1, B3, K4).

Texte zu historischem und gesell-schaftlichem Missbrauch des Rasse-begriffs. Podiumsdiskussion Kriterienkatalog zur Auswertung von Podiumsdiskussionen

Argumente werden mittels Belegen aus der Literatur erarbeitet und diskutiert. Die Podiumsdiskussion wird anhand des Kriterienkata-logs reflektiert.

Leistungsbewertung:

Klausur

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Inhaltsfeld 4: Neurobiologie Unterrichtsvorhaben IV: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der

Informationsverarbeitung und Wahrnehmung – Wie wird aus einer durch einen Reiz ausgelösten Erregung eine Wahrnehmung?

Unterrichtsvorhaben V: Das formbare Gehirn - Welche Rolle spielen funktionelle und strukturelle Plastizität für Lernen und Gedächtnis?

Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau und Funktion von Neuronen

Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung

Plastizität und Lernen

Basiskonzepte: System Neuron, Membran, Ionenkanal, Synapse, Gehirn, Rezeptor Struktur und Funktion Neuron, Natrium-Kalium-Pumpe, Potentiale, Amplituden- und Frequenzmodu-lation, Synapse, Neurotransmitter, Hormon, second messenger, Sympathikus, Parasympathikus Entwicklung Neuronale Plastizität

Zeitbedarf: ca. 28 Std. (45 Std.) à 45 Minuten

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Unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung im Grundkurs

Unterrichtsvorhaben IV

Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der Informationsverarbeitung und Wahrnehmung – Wie wird aus einer durch einen

Reiz ausgelösten Erregung eine Wahrnehmung?

Inhaltsfeld 4: Neurobiologie

Inhaltliche Schwerpunkte:

Aufbau und Funktion von Neuronen

Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrneh-mung

Zeitbedarf: ca. 16 Std. (30 Std.) à 45 Minuten

Grau unterlegte Passagen zeigen ein Additum von Unterrichts- gegenständen, Materialien und Methoden für Schulen auf, die dem Inhaltsfeld Neurobiologie mehr Stunden zuordnen möchten, wenn sie im Vergleich zum Beispielcurriculum im Internet an ihrer Schule bezogen auf die Inhaltsfelder andere Schwerpunkte setzen.

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

tern.

UF2 zur Lösung von biologischen Problemen zielführende Definitionen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet auswählen und an-wenden.

E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologi-sche sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen.

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

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Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenz-erwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler…

Empfohlene Lehrmittel / Materialien / Methoden

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

Neuronale Regulation -

Wie reagiert der Körper auf ver-schiedene Reize?

zentrales Nervensystem, peripheres Nervensystem (vegetatives NS und somati-sches NS

vegetatives NS – Sympathikus und Parasympathikus

Reiz-Reaktionsschema

erklären die Rolle von Sympathikus und Parasympathikus bei der neuronalen und hormonellen Rege-lung von physiologischen Funktio-nen an einem Beispielen (UF4, E6, UF2, UF1).

Experiment: Simulation zur antagonistischen Arbeitsweise von Sympathikus und Parasympathikus: Kaltwasser-Stresstest (Ermittlung des Blutdrucks und Pulsschlags in Abhängigkeit von der Zeit)

Informationsblatt zum Sympathi-kus und Parasympathikus

Linealexperiment in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern

SuS ermitteln den funktionellen Zusammenhang zwischen Afferenz und Efferenz.

Anknüpfung an Sekundarstufe I-Kenntnisse

Das Neuron - Wie wird ein Reiz im Neuron verarbeitet?

Aufbau und Funktion eines

beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1).

SuS knüpfen an Vorwissen aus der Sekundarstufe I an und erweitern und vertiefen ihre Kenntnisse zum

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Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenz-erwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler…

Empfohlene Lehrmittel / Materialien / Methoden

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

Neurons

Bioelektrizität

Ruhepotential

Aktionspotential

Erregungsleitung

erklären die Weiterleitung des Aktionspotentials an myelinisierten Axonen (UF1).

Schaumodell und Legekarten zur Simulation des elektrischen und chemischen Potentials zur Einfüh-rung des Ruhepotentials

Arbeitsblatt zu den Vorgängen am Axon während eines Aktionspoten-tials

Aufbau und der Funktion eines Neurons.

Die Synapse – Wie wird das Signal von Neuron zu Neuron und vom Neuron zum Muskel übertragen?

Aufbau und Funktion einer chemischen Synapse

Verschaltung von Neuronen

erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiter-leitung und der Verrechnung von Potenzialen mit der Funktion der Synapsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3).

Einsatz von selbst erstellten, gro-ßen Schaubildern mit bewegli-chen Einzelteilen zum Aufbau des Wirbeltierneurons und der Synapse

Informationstexte zur neuronalen Verrechnung, Partnerpuzzle zur zeitlichen und räumlichen Summa-

SuS gewinnen einen ersten Eindruck von der Verschaltung von Neuronen und von der strukturellen und funk-tionalen Plastizität neuronaler Struk-turen.

SuS lernen die Unterschiede zwi-schen zeitlicher und räumlicher

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Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenz-erwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler…

Empfohlene Lehrmittel / Materialien / Methoden

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

erregende und hemmende Synapsen

Frequenz- und Amplitudenmo-

dulation

Verrechnung von Potenzialen (EPSP und IPSP)

endo- und exogene Stoffe

erklären Ableitungen von Potenzia-len mittels Messelektroden an Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vorgänge an Bio-membranen aus (E5, E2, UF1, UF2).

dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exoge-nen Stoffen auf Vorgänge am A-xon, der Synapse und auf Gehirn-areale an konkreten Beispielen (K1, K3, UF2).

tion.

Arbeitsblatt mit Übungsaufgaben zur neuronalen Verrechnung unter Berücksichtigung von EPSP und IPSP

Informationstexte und Mess-daten zu erregenden und hem-menden Neurotransmittern und zu Eigenschaften von Neurotransmit-tern

Informationsblatt zur Methode des Lerntempoduetts

Lerntempoduett (oder Lerntem-poquartett) zu den Angriffspunk-ten verschiedener Drogen und Gifte

Summation kennen.

SuS differenzieren zwischen Aktionspotential, erregendem post-synaptischen Potenzial und Endplat-tenpotenzial

SuS ordnen Ableitungen zu den ver-schiedenen Stellen im Perikaryon und Axon zu und bilden Hypothesen zu den Spannungsverläufen an aus-gewählten Stellen des Neurons.

SuS ermitteln die Eigenschaften der Neurotransmitter und präsentieren diese.

SuS bearbeiten Texte zu einem hemmenden und einem erregenden Gift unter Berücksichtigung von Dosis-Wirkungsbeziehungen (Anti-dot-Wirkungen).

Die SuS arbeiten bei dieser Methode

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Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenz-erwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler…

Empfohlene Lehrmittel / Materialien / Methoden

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

mit ihren individuellen Lerntempi. Die Methode ist besonders geeignet für in Länge und Schwierigkeitsgrad gleiche Texte.

Das Auge – Wie werden optische Reize in elektrische Potentiale übersetzt?

Aufbau und Funktion des Auges

Fotorezeption Alternativ: Riechen, Schmecken

Fototransduktion

second messenger

stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung von Sinneszellen bis zur Konstruk-tion des Sinneseindrucks bzw. der Wahrnehmung im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Dar-stellungsformen in Grundzügen dar (K1, K3).

stellen das Prinzip der Signaltrans-duktion an einem Rezeptor anhand von Modellen dar (E6, UF1, UF2, UF4).

Informationstext zum Aufbau eines Säugetierauges und zur Funktion der Bestandteile

Die für das Auge formulierte didakti-sche Leitfrage kann auch auf andere Sinnesorgane übertragen werden.

Soll auch das Schweinegehirn seziert werden, bietet es sich an, beide Präparationen zu einem späte-ren Zeitpunkt durchzuführen, wenn die Anatomie des Gehirns bekannt ist. Die Signaltransduktion kann auch am Beispiel des Riechens oder Schmeckens thematisiert werden. SuS definieren den Begriff „Trans-

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Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenz-erwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler…

Empfohlene Lehrmittel / Materialien / Methoden

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

duktion“ aus der Sicht der Neurobio-logie und Zellbiologie im Sinne der Umwandlung eines äußeren Reizes in ein physiologisches Signal (z. B. Fototransduktion). Der Lehrer stellt den SuS ein verein-fachtes Storyboard zur Fototransduk-tion zur Verfügung.

Leistungsbewertung: - Klausur

Unterrichtsvorhaben V Thema/Kontext: Das formbare Gehirn - Welche Rolle spielen funktionelle und strukturelle Plastizität für Lernen und Gedächtnis?

Inhaltsfeld 4: Neurobiologie

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Inhaltliche Schwerpunkte:

Plastizität und Lernen

Zeitbedarf: ca. 12 Std. (15 Std.) à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können…

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

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

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

B2 Auseinandersetzungen und Kontroversen zu biologischen und bio-technischen Problemen und Entwicklungen differenziert aus verschie-denen Perspektiven darstellen und eigene Entscheidungen auf der Ba-sis von Sachargumenten vertreten.

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

B4 begründet die Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problem-lösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten.

Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenz-erwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler…

Empfohlene Lehrmittel / Materialien / Methode

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

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Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenz-erwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler…

Empfohlene Lehrmittel / Materialien / Methode

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

Das Gehirn – Wie erfolgt die Informationsverarbeitung und -speicherung?

Bau des Gehirns

Hirnfunktionen

Lernen und Gedächtnis

ermitteln mithilfe von Aufnahmen eines bildgebenden Verfahrens Aktivitäten verschiedener Gehirn-areale (E5, UF4)

stellen aktuelle Modellvorstellun-gen zum Gedächtnis auf anato-misch-physiologischer Ebene dar (K3, B1).

Modell des Gehirns

Sezieren eines Schweinehirns, Anleitung in: Unterricht Biologie 233 (1998)

Informationsmaterial zum Aufbau des Gehirns (funktionelle Anato-mie)

Kartenabfrage zum Bau des Gehirns

I

Internetrecherche in arbeitsteiliger Gruppenarbeit nach vorgegebenen Kriterien zum Thema „degenerative Erkrankungen“, z. B. Morbus Alz-heimer, Morbus Parkinson, Creutz-feld-Jakob-Krankheit

Partnerarbeit und anschließende Präsentation zu Neuroenhancern

SuS erfahren unmittelbar an der Konsistenz des Präparats die Emp-findlichkeit des Gehirns.

SuS können ihre Gedächtnisleistung selbstständig überprüfen und trainie-ren.

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Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenz-erwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler…

Empfohlene Lehrmittel / Materialien / Methode

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

neuronale Plastizität

erklären die Bedeutung der Plasti-zität des Gehirns für ein lebens-langes Lernen (UF4).

recherchieren und präsentieren aktuelle wissenschaftliche Er-kenntnisse zu einer degenerativen

als Medikamente gegen Morbus Alzheimer, Demenz, ADHS

Zeitungsartikel, z. B.

Gehirndoping - Stoff für´s Gehirn (FAZ 2008)

Gehirndoping wird auch in Deutschland immer beliebter (Ärztezeitung 2009)

(letzter Zugriff: 19.05.2016)

http://www.wissenschaft-schu-len.de/sixcms/media.php/1308/UE_Neuro-Enhancement_Ablauf.pdf

Arbeitsblätter dazu:

http://www.wissenschaft-schu-len.de/sixcms/media.php/1308/Neuro-Enhancer_AB-L%C3%B6sungen_gesamt.pdf

(letzter Zugriff: 19.05.2016) Pro-Contra Diskussion zum Neuroenhancement Anleitung und Bewertungsbogen

SuS fassen aktuelle wissenschaftli-che Erkenntnisse zu verschiedenen degenerativen Erkrankungen zu-sammen und präsentieren diese Ergebnisse in einer Expertenrunde.

SuS lernen die Wirkungsweise von Neuroenhancern kennen. Diese Kenntnisse ermöglichen es, eine eigene kritisch reflektierte Posi-tion zu beziehen Ausgewählte Zeitungsartikel liefern Informationen und die Basis dafür, dass eine fachlich fundierte Arbeit im Kompetenzbereich Bewertung mög-lich wird.

Die Initiative „Wissenschaft in die Schulen!“ (WIS) bietet eine vollstän-dige Unterrichtsreihe zum Neuro-enhancement an.

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Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenz-erwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler…

Empfohlene Lehrmittel / Materialien / Methode

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

Teufelswerk oder Heilmittel? Welche Chancen und Risiken birgt der Einsatz von Neuroenhancern?

Erkrankung (K2, K3).

dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exoge-nen Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirn-areale an konkreten Beispielen (K1, K3, UF2).

erklären Wirkungen von exogenen Substanzen auf den Körper und bewerten mögliche Folgen für Indi-viduum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF4).

bei den WIS-Materialien (siehe oben)

Leistungsbewertung:

Klausur