Curriculum Fach Biologie Sek. II - Krefeld
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Curriculum Fach Biologie Sek. II
Inhaltsverzeichnis 1. Biologieunterricht am RHG – Gymnasiale Oberstufe 3 2. Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben – Sek. II am RHG 5 3. Konkretisierte Unterrichtsvorhaben – Einführungsphase 11 Unterrichtsvorhaben I: Kein Leben ohne Zelle 11 Unterrichtsvorhaben II: Erforschung der Biomembran 14 Unterrichtsvorhaben III: Enzyme im Alltag 18 Unterrichtsvorhaben IV: Der Zellkern – Steuerungszentrale der Zelle 21 Unterrichtsvorhaben V: Zelluläre Grundlagen von Leistungsfähigkeit 24 4. Konkretisierte Unterrichtsvorhaben – Qualifikationsphase I 28 Inhaltsfeld Genetik 28 Unterrichtsvorhaben I: Proteinbiosynthese 28 Unterrichtsvorhaben II: Humangenetische Beratung 34 Inhaltsfeld Ökologie 38 Unterrichtsvorhaben III: Autökologische Untersuchungen 38 Unterrichtsvorhaben IV: Fotosynthese 41 Unterrichtsvorhaben V: Populationsdynamik 44 Unterrichtsvorhaben VI: Veränderungen von Ökosystemen 47 5. Konkretisierte Unterrichtsvorhaben – Qualifikationsphase II 51 Inhaltsfeld Evolution 51 Unterrichtsvorhaben I: Evolution in Aktion 51 Unterrichtsvorhaben II: Verhalten – Von der Gruppen zur Multilevel-Selektion 54 Unterrichtsvorhaben III: Spuren der Evolution 56 Unterrichtsvorhaben IV: Humanevolution 58 Inhaltsfeld Neurobiologie 60 Unterrichtsvorhaben V: Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung 60 Unterrichtsvorhaben VI: Fototransduktion 64 Unterrichtsvorhaben VII (optional): Aspekte der Hirnforschung 67 5. Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit 71 5.1 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung 72 5.2 Lehr- und Lernmittel 73 6. Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen 75 7. Qualitätssicherung und Evaluation 76
1. Biologieunterricht am RHG – Gymnasiale Oberstufe
Aufbauend auf dem Biologieunterricht in der SI, der in den Jahrgangsstufen 5(einstündig), 6,7,9 (zweistündig)
und 10(einstündig) erteilt wird, bietet sich den Schülerinnen und Schülern (im Folgenden immer SuS) in der
SII die Möglichkeit zwischen einem dreistündigen Grundkurs und einem fünfstündigen Leistungskurs zu
wählen.
Die Verteilung der Wochenstundenzahlen in der Sekundarstufe I und II wird in der folgenden Tabelle
veranschaulicht:
Jg. Fachunterricht von 5 bis 6
5 BI (1)
6 BI (2)
Fachunterricht von 7 bis 9
7 BI (2)
8 ---
9 BI (2)
10 BI (1)
(G9)
Fachunterricht in der EF und in der Q1/Q2
10 BI (3)
11 BI (3/5)
12 BI (3/5)
In der Oberstufe sind durchschnittlich ca. 110 SuS pro Stufe. Das Fach Biologie ist in der Regel in der
Einführungsphase mit 4 Grundkursen und in der Qualifikationsphase je nach Jahrgangstufe mit 3-4
Grundkursen und einem Leistungskurs vertreten.
Die Unterrichtseinheiten sind als Doppelstunden oder als Einzelstunden à 45 Minuten organisiert, in der
Oberstufe gibt es im Grundkurs entweder eine Doppel- und eine Einzelstunde pro Woche oder nur
Doppelstunden, wobei eine der Doppelstunden dann nur alle 14 Tage stattfindet. Entsprechendes gilt für
den Leistungskurs mit dem Unterschied, dass im Durchschnitt fünf Stunden pro Woche erteilt werden.
Dem Fach Biologie stehen vier Fachräume zur Verfügung, in denen experimentell gearbeitet werden kann.
Einer dieser Fachräume wird jedoch vorrangig von der Fachschaft Ernährungslehre genutzt. Für dieFachbereiche Chemie und Physik stehen jeweils zwei weitere Fachräume zur Verfügung, so dass die eine
weitere gemeinsame Nutzung der Fachräume entfällt.
Die Biologiefachräume verfügen über eine digital-mediale Ausstattung (Smart Board, fest installierter
Beamer etc.)
In nahezu allen Unterrichtsvorhaben wird den SuS die Möglichkeit gegeben, Schülerexperimente
durchzuführen oder auf Exkursionen Unterrichtsinhalte durch Praxisphasen zu erweitern. Insgesamt werden
überwiegend kooperative, die Selbstständigkeit des Lerners fördernde Unterrichtsformen genutzt, sodass
ein individualisiertes Lernen in der Sekundarstufe II kontinuierlich unterstützt wird. Hierzu eignen sich
besonders Doppelstunden.
Folgende Kooperationen bezüglich der Praxisphasen/Exkursionen im Fachbereich Biologie bestehen an der
Schule:
• Zooschule Krefeld
o Klasse 5: Themenfeld „Kennzeichen von Säugetieren Bewegung aus eigener Kraft“
o Klasse 7: Themenfeld „Tarnung und Warnung im Tierreich“
o LK Q2: Themenfeld „Soziobiologie der Primaten“
• Hochschule Niederrhein
o GK und LK Q1: Genetisches Praktikum
• Umweltzentrum Krefeld
o GK und LK Q1: Praktikum zur Gewässeruntersuchung
• Neanderthal Museum
o Klasse 7: Führung in der Dauerausstellung zum Thema „Neanderhaler und Co“
o GK und LK Q2: Fachführung Humanevolution, Workshop Humanfossilien
Nach Veröffentlichung des neuen Kernlehrplans steht dessen unterrichtliche Umsetzung im Fokus. Hierzu
werden sukzessive exemplarisch konkretisierte Unterrichtsvorhaben und darin eingebettet
Überprüfungsformen entwickelt und erprobt.
Der Biologieunterricht soll Interesse an naturwissenschaftlichen Fragestellungen wecken und die Grundlage
für das Lernen in Studium und Beruf in diesem Bereich vermitteln. Dabei werden fachlich und bioethisch
fundierte Kenntnisse die Voraussetzung für einen eigenen Standpunkt und für verantwortliches Handeln
gefordert und gefördert. Hervorzuheben sind hierbei die Aspekte Ehrfurcht vor dem Leben in seiner ganzen
Vielfältigkeit, Nachhaltigkeit, Umgang mit dem eigenen Körper und ethische Grundsätze.2. Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben – Sek. II am RHG Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben im schulinternen Lehrplan besitzt den Anspruch, sämtliche im Kernlehrplan angeführten Kompetenzen abzudecken. Dies entspricht der Verpflichtung jeder Lehrkraft, alle Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans auszubilden und zu entwickeln. Die entsprechende Umsetzung erfolgt auf zwei Ebenen: der Übersichts- und der Konkretisierungsebene. Im „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2) wird gemäß Fachkonferenzbeschluss verbindlichen Kontexte sowie Verteilung und Reihenfolge der Unterrichtsvorhaben dargestellt. Das Übersichtsraster dient dazu, den Kolleginnen und Kollegen einen schnellen Überblick über die Zuordnung der Unterrichtsvorhaben zu den einzelnen Jahrgangsstufen sowie den im Kernlehrplan genannten Kompetenzerwartungen, Inhaltsfeldern und inhaltlichen Schwerpunkten zu verschaffen. Um Klarheit herzustellen und die Übersichtlichkeit zu gewährleisten, werden in der Kategorie „Kompetenzen“ an dieser Stelle nur die übergeordneten Kompetenzerwartungen ausgewiesen, während die konkretisierten Kompetenzerwartungen erst auf der Ebene der möglichen konkretisierten Unterrichtsvorhaben Berücksichtigung finden. Der ausgewiesene Zeitbedarf versteht sich als grobe Orientierungsgröße, die nach Bedarf über- oder unterschritten werden kann. Um Spielraum für Vertiefungen, besondere Schülerinteressen, aktuelle Themen bzw. die Erfordernisse anderer besonderer Ereignisse (z.B. Praktika, Kursfahrten o.ä.) zu erhalten, wurden im Rahmen dieses schulinternen Lehrplans nur ca. 75 Prozent der Bruttounterrichtszeit verplant. (Als 75% wurden in der Einführungsphase 90 Unterrichtsstunden, für den Grundkurs in der Q1 ebenfalls 85 und in der Q2 60 Stunden und für den Leistungskurs in der Q1 145 Stunden und für die Q2 85 Stunden zugrunde gelegt.) Während der Fachkonferenzbeschluss zum „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ zur Gewährleistung vergleichbarer Standards sowie zur Absicherung von Lerngruppen- und Lehrkraftwechseln für alle Mitglieder der Fachkonferenz Bindekraft entfalten soll, besitzt die exemplarische Ausgestaltung „möglicher konkretisierter Unterrichtsvorhaben“ empfehlenden Charakter. Referendarinnen und Referendaren sowie neuen Kolleginnen und Kollegen dienen diese vor allem zur standardbezogenen Orientierung in der neuen Schule, aber auch zur Verdeutlichung von unterrichtsbezogenen fachgruppeninternen Absprachen zu didaktischen Zugängen, fächerübergreifenden Kooperationen, Lernmitteln und -orten sowie vorgesehenen Leistungsüberprüfungen, die im Einzelnen den betreffenden Kapiteln zu entnehmen sind. Abweichungen von den vorgeschlagenen Vorgehensweisen bezüglich der konkretisierten Unterrichtsvorhaben sind im Rahmen der pädagogischen Freiheit und eigenen Verantwortung der Lehrkräfte jederzeit möglich. Sicherzustellen bleibt allerdings auch hier, dass im Rahmen der Umsetzung der Unterrichtsvorhaben insgesamt alle Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Berücksichtigung finden.
Einführungsphase
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran – Welche
Zellen aufgebaut und organisiert? Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle
für die Forschung?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF1 Wiedergabe Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF2 Auswahl • K1 Dokumentation
• K1 Dokumentation • K2 Recherche
• K3 Präsentation
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) • E3 Hypothesen
• E6 Modelle
Inhaltliche Schwerpunkte: • E7 Arbeits- und Denkweisen
w Zellaufbau w Stofftransport zwischen
Kompartimenten (Teil 1) Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten Inhaltliche Schwerpunkte:
w Biomembranen w Stofftransport zwischen
Kompartimenten (Teil 2)
Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche Rolle Thema/Kontext: Der Zellkern- Steuerungszentrale in der
spielen Enzyme in unserem Leben? Zelle
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• E2 Wahrnehmung und Messung • UF4 Vernetzung
• E4 Untersuchungen und Experimente • E1 Probleme und Fragestellungen
• E5 Auswertung • K4 Argumentation
• B4 Möglichkeiten und Grenzen
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Inhaltlicher Schwerpunkt: w Funktion des Zellkerns w Zellverdopplung und DNA
w Enzyme Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten
Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Zelluläre Grundlagen der
Leistungsfähigkeit
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF3 Systematisierung
• B1 Kriterien
• B2 Entscheidungen
• B3 Werte und Normen
Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
Inhaltliche Schwerpunkte:
w Dissimilation w Körperliche Aktivität und Stoffwechsel
Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten
Summe Einführungsphase: ca. 90 Ustd.Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS und LEISTUNGSKURS
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Proteinbiosynthese – Wie steuern Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Wie
Gene die Ausprägung von Merkmalen, welche können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert
Konsequenzen haben Veränderungen der genetischen und therapiert werden und welche ethischen Konflikte
Strukturen für einen Organismus und welche treten dabei auf?
regulatorischen Proteine und Prozesse kontrollieren die
Genexpression? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF4 Vernetzung
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: • E1 Probleme und Fragestellungen
• E3 Hypothesen • E3 Hypothesen
• E6 Modelle • E5 Auswertung
• UF1 Wiedergabe • B3 Werte und Normen
• UF4 Vernetzung
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Inhaltliche Schwerpunkte: w Meiose und Rekombination w Analyse von
w Proteinbiosynthese w Genregulation Familienstammbäumen
w Gentechnik / Gentechnologie w Bioethik
Zeitbedarf: ca. 25 Ustd. / 50 Ustd. à 45 Minuten
Zeitbedarf: ca. 15 Ustd./ 25 Ustd. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen - Thema/Kontext: Fotosynthese –
Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf die Wie wird Lichtenergie in eine für alle Lebewesen
Standortwahl und nutzbare Energie
Angepasstheiten von Organismen? umgewandelt?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF3 Systematisierung • UF1 Wiedergabe
• E1Probleme und Fragestellungen • E1Probleme und Fragestellungen
• E2 Wahrnehmung und Messung • E3 Hypothesen
• E4 Untersuchungen und Experimente • K3 Präsentation
• E5 Auswertung
• K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltlicher Schwerpunkt: Inhaltlicher Schwerpunkt:
w Umweltfaktoren und ökologische Potenz w Fotosynthese
Zeitbedarf: ca. 12 Ustd. / 20 Ustd. à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 14 Ustd. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben V: Unterrichtsvorhaben VI:Thema/Kontext: Trophieebenen – Thema/Kontext: Populationsdynamik –
Was passiert mit der von den Pflanzen umgewandelten Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische
Energie? Beziehungen auf
Populationen?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• K1 Dokumentation Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• K3 Präsentation • UF2 Auswahl
• UF3 Systematisierung
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) • E5 Auswertung
• E6 Modelle
Inhaltlicher Schwerpunkt: • E7 Arbeits- und Denkweisen
w Stoffkreislauf und Energiefluss • K3 Präsentation
Zeitbedarf: ca. 4 Ustd. / 6 Ustd. à 45 Minuten Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltlicher Schwerpunkt:
w Dynamik von Populationen
Zeitbedarf: ca. 10 Ustd. / 12 Ustd. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben VII:
Thema/Kontext: Veränderungen von Ökosystemen –
Welchen Einfluss haben anthropogene Faktoren auf
ausgewählte
Ökosysteme?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF4 Vernetzung
• K2 Recherche
• B1 Kriterien
• B2 Entscheidungen
• B4 Möglichkeiten und Grenzen
• E4 Untersuchungen und Experimente
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltliche Schwerpunkte:
w Mensch und Ökosysteme w Stoffkreislauf und
Energiefluss
Zeitbedarf: ca. 7 Std. / 14 Ustd. à 45 Minuten
Summe Qualifikationsphase (Q1) –
GRUNDKURS: ca. 85 Ustd / LEISTUNGSKURS: ca. 145 Ustd.Qualifikationsphase (Q2) – GRUNDKURS/LEISTUNGSKURS
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Evolution in Aktion – Welche Faktoren Thema/Kontext: Evolution von Sozialstrukturen –
beeinflussen den evolutiven Wandel? Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des
Sozialverhaltens?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF1 Wiedergabe Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF3 Systematisierung • UF2 Auswahl
• K4 Argumentation • UF4 Vernetzung
• E7 Arbeits- und Denkweisen • K4 Argumentation
• E7 Arbeits- und Denkweisen
Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution)
Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution)
Inhaltliche Schwerpunkte:
w Grundlagen evolutiver Veränderung w Art und Inhaltliche Schwerpunkte:
Artbildung w Entwicklung der Evolutionstheorie w w Evolution und Verhalten
Stammbäume (Teil 1)
Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten GK /ca. 16 Std. LK Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten Gk / LK 14Std. LK
Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Spuren der Evolution – Wie kann man Thema/Kontext: Humanevolution – Wie entstand der
Evolution sichtbar machen? heutige Mensch?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• E2 Wahrnehmung und Messung • UF3 Systematisierung
• E3 Hypothesen • K4 Argumentation
• E5 Auswertung
Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik) Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
w Art und Artbildung w Stammbäume w Evolution des Menschen w Stammbäume (Teil 2)
Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten GK/ 14 Std. LK Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten Gk und ca. 10 Std LK
Unterrichtsvorhaben V: Unterrichtsvorhaben VI:
Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Thema/Kontext: Fototransduktion – Wie entsteht aus
Grundlagen der Informationsverarbeitung und der Erregung durch einfallende Lichtreize ein
Wahrnehmung – Wie wird aus einer durch einen Reiz Sinneseindruck im Gehirn?
ausgelösten Erregung eine Wahrnehmung?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF1 Wiedergabe • E1 Probleme und Fragestellungen
• UF2 Auswahl • E6 Modelle
• UF3 Systematisierung • K3 Präsentation
• E2 Wahrnehmung und Messung
• E5 Auswertung
• E6 Modelle
Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltsfelder: IF 4 (Neurobiologie)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
w Aufbau und Funktion von Neuronen w Neuronale w Leistungen der Netzhaut w Neuronale
Informationsverarbeitung und Grundlagen der Informationsverarbeitung und Grundlagen der
Wahrnehmung w Methoden der Neurobiologie (Teil 1) Wahrnehmung (Teil 2)
Zeitbedarf: ca. 16 Ustd. à 45 Minuten GK/ ca. 20 Std. LK Zeitbedarf: ca. 8 Ustd. à 45 Minuten GK / 10 Std. LKUnterrichtsvorhaben VII:
Thema/Kontext: Das formbare Gehirn - Welche Rolle
spielen funktionelle und strukturelle Plastizität für Lernen
und Gedächtnis?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF4 Vernetzung
• K2 Recherche
• K1 Dokumentation
• B1 Kriterien
• B2 Entscheidungen
• B3 Werte und Normen
• B4 Möglichkeiten und Grenzen
Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie)
Inhaltliche Schwerpunkte:
w Plastizität und Lernen w Methoden der Neurobiologie
(Teil 2)
Zeitbedarf: ca. 12 Ustd. à 45 Minuten GK und LK
Summe Qualifikationsphase (Q1) –
GRUNDKURS: ca. 60 Ustd / LEISTUNGSKURS: ca. 85 Ustd.3. Konkretisierte Unterrichtsvorhaben – Einführungsphase
Unterrichtsvorhaben I: Kein Leben ohne Zelle
Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert?
Inhaltsfeld: IF 1 Biologie der Zelle
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
• Zellaufbau Die Schülerinnen und Schüler können …
• Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1)
• UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben.
• UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen
Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden.
• K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert
dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge.
Mögliche didaktische Leitfragen / Konkretisierte Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Didaktisch-methodische Anmerkungen und
Sequenzierung inhaltlicher Kompetenzerwartungen des Methoden Empfehlungen sowie Darstellung der
Aspekte Kernlehrplans verbindlichen Absprachen der
Fachkonferenz (auch Methodencurriculum,
Die Schülerinnen und Schüler …
Medienpass, Verbraucherbildung und
Berufsorientierung)
SI-Vorwissen muliple-choice-Test zu Zelle, Gewebe, Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz:
Organ und Organismus
SI-Vorwissen wird ohne Benotung ermittelt
(z.B. Selbstevaluationsbogen)
Informationstexte Möglichst selbstständiges Aufarbeiten des
Basiswissens zu den eigenen Test-
einfache, kurze Texte zum
Problemstellen.
notwendigen BasiswissenZelltheorie – Wie entsteht aus stellen den wissenschaftlichen BA: Selbstständiges Mikroskopierpraktikum
einer zufälligen Beobachtung eine Erkenntniszuwachs zum mit eigener Präparation, was durch
wissenschaftliche Theorie? Zellaufbau durch technischen Zeichnungen dokumentiert wird. Es sind auch
Fortschritt an Beispielen (durch Fertigpräparate von Elodea und
• Zelltheorie
Licht-, Elektronen- und Mundschleimhaut vorhanden.
• Organismus, Organ,
Fluoreszenzmikroskopie) dar
Gewebe, Zelle BA: Vergleich von Zwiebelzelle, Elodea und
(E7).
Mundschleimhaut.
Was sind pro- und eukaryotische beschreiben den Aufbau pro- elektronenmikroskopische Bilder Gemeinsamkeiten und Unterschiede der
Zellen und worin unterscheiden und eukaryotischer Zellen und sowie 2D-Modelle zu tierischen, verschiedenen Zellen werden erarbeitet. EM-
sie sich grundlegend? stellen die Unterschiede heraus pflanzlichen und bakteriellen Zellen Bild wird mit Modell verglichen.
(UF3).
• Aufbau pro- und
eukaryotischer Zellen
Wie ist eine Zelle organisiert und beschreiben Aufbau und Stationenlernen zu Zellorganellen und BA: Erkenntnisse werden in einem Protokoll
wie gelingt es der Zelle so viele Funktion der Zellorganellen und zur Dichtegradientenzentrifugation dokumentiert.
verschiedene Leistungen zu erläutern die Bedeutung der
Darin enthalten u.a.:
erbringen? Zellkompartimentierung für die
Bildung unterschiedlicher • Station: Arbeitsblatt Golgi-
• Aufbau und Funktion von
Reaktionsräume innerhalb einer Apparat („Postverteiler“ der
Zellorganellen
Zelle (UF3, UF1). Zelle)
• Zellkompartimentierung
• Station: Arbeitsblatt
• Endo – und Exocytose erläutern die Cytoskelett
• Endosymbiontentheorie membranvermittelten Vorgänge • Station: Modell-Experiment zur Analogien zur
der Endo- und Exocytose (u. a. Dichtegradientenzentrifugation Dichtegradientenzentrifugation werden
am Golgi-Apparat) (UF1, UF2). (Tischtennisbälle gefüllt mit erläutert.
unterschiedlich konzentrierten
erläutern die Bedeutung des
Kochsalzlösungen in einem
Cytoskeletts für den
Gefäß mit Wasser)
intrazellulären Transport [und • Station: Erstellen eines
die Mitose] (UF3, UF1) selbsterklärenden Mediums
zur Erklärung der
Endosymbiontentheorie für
zufällig gewählte Adressaten.präsentieren adressatengerecht
die Endosymbiontentheorie
mithilfe angemessener Medien
(K3, K1, UF1).
Zelle, Gewebe, Organe, ordnen differenzierte Zellen auf Mikroskopieren von verschiedenen Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz:
Organismen – Welche Grund ihrer Strukturen Zelltypen
BA: Mikroskopieren von Fertigpräparaten
Unterschiede bestehen zwischen spezifischen Geweben und
verschiedener Zelltypen an ausgewählten
Zellen, die verschiedene Organen zu und erläutern den
Zelltypen - Zeichnungen werden erstellt
Funktionen übernehmen? Zusammenhang zwischen
Struktur und Funktion (UF3, UF4,
• Zelldifferenzierung
UF1).
Diagnose von Schülerkompetenzen:
• SI-Vorwissen wird ohne Benotung ermittelt (z.B. Selbstevaluationsbogen); Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen
• Überprüfung der erlangten Kompetenzen mit Hilfe von Diagnosbögen
Leistungsbewertung:
• Dokumentation der Mikroskopierarbeit (Zeichnungen)
• ggf. Teil einer KlausurUnterrichtsvorhaben II: Erforschung der Biomembran
Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung?
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
• Biomembranen Die Schülerinnen und Schüler können …
• Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2)
• K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert
dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge.
Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten • K2 in vorgegebenen Zusammenhängen kriteriengeleitet biologisch-technische
Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und anderen Quellen bearbeiten.
• K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht
sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen
Fachtexten darstellen.
• E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren und
Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben.
• E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vor-gänge
begründet auswählen und deren Grenzen und Gültigkeitsbereiche angeben.
• E7 an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit
biologischer Modelle und Theorien beschreiben.
Mögliche didaktische Leitfragen / Konkretisierte Empfohlene Lehrmittel/ Didaktisch-methodische Anmerkungen und
Sequenzierung inhaltlicher Kompetenzerwartungen des Materialien/ Methoden Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen
Aspekte Kernlehrplans Absprachen der Fachkonferenz
Die Schülerinnen und Schüler … (auch Methodencurriculum, Medienpass,
Verbraucherbildung und Berufsorientierung)
Weshalb und wie beeinflusst die
Salzkonzentration den Zustand
von Zellen?
führen Experimente zur Die Experimente werden demonstriert und digital
• Brownsche-
Diffusion und Osmose durch und veranschaulicht!- Arbeiten mit Animationen
Molekularbewegungerklären diese mit Demonstrationsexperimente
Modellvorstellungen auf mit Tinte, Tee oder Deo zur
Teilchenebene (E4, E6, K1, K4). Diffusion
• Diffusion
Informationstexte,
• Osmose
Animationen und Lehrfilme
zur Brownschen
• Plasmolyse führen mikroskopische Molekularbewegung (physics- SuS formulieren erste Hypothesen, planen und führen
animations.com) geeignete Experimente zur Überprüfung ihrer
Untersuchungen zur Plasmolyse
Vermutungen durch am Beispiel roter Küchenzwiebeln
hypothesengeleitet durch und
– Dokumentation über Zeichnung!
interpretieren die beobachteten
Vorgänge (E2, E3, E5, K1, K4). Versuche zur Generalisierbarkeit der Ergebnisse
werden geplant und durchgeführt. Phänomen wird auf
Modellebene erklärt (direkte Instruktion).
Weitere Anwendungsbeispiele:
recherchieren Beispiele der
Kartoffel-Experimente
Osmose und Osmoregulation in
unterschiedlichen Quellen und a) ausgehöhlte Kartoffelhälfte mit Zucker, Salz
dokumentieren die Ergebnisse in Anwendung Medizin und und Stärke
einer eigenständigen Kochsalzlösung b) Kartoffelstäbchen (gekocht und ungekocht)
Zusammenfassung (K1, K2).
Dialyse Niere etc.
Warum löst sich Öl nicht in
Wasser?
• Aufbau und
ordnen die biologisch Demonstrationsexperiment Phänomen wird beschrieben.
Eigenschaften von Lipiden
und Phospholipiden bedeutsamen Makromoleküle zum Verhalten von Öl in
Das Verhalten von Lipiden und Phospholipiden in
([Kohlenhydrate], Lipide, Wasser
Wasser wird mithilfe ihrer Strukturformeln und den
Proteine, [Nucleinsäuren]) den
Informationsblätter Eigenschaften der funktionellen Gruppen erklärt.
verschiedenen zellulären
Strukturen und Funktionen zu • zu funktionellen Einfache Modelle (2-D) zum Verhalten von
und erläutern sie bezüglich ihrer Gruppen Phospholipiden in Wasser werden erarbeitet und
wesentlichen chemischen • Strukturformeln von diskutiert.
Eigenschaften (UF1, UF3). Lipiden und
Phospholipiden• Modelle zu
Phospholipiden in
Wasser
Welche Bedeutung haben
technischer Fortschritt und
Modelle für die Erforschung von
Biomembranen?
• Erforschung der stellen den wissenschaftlichen Materialpaket zur Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz:
Biomembran (historisch- Erkenntniszuwachs zum Aufbau Entwicklung eines Modells
genetischer Ansatz) Durchführung eines wissenschaftspropädeutischen
von Biomembranen durch
Schwerpunktes zur Erforschung der Biomembranen.
technischen Fortschritt an
- Bilayer-Modell Beispielen dar und zeigen daran
- Sandwich-Modell die Veränderlichkeit von
Modellen auf (E5, E6, E7, K4). Folgende Vorgehensweise wird empfohlen: Der
- Fluid-Mosaik
wissenschaftliche Erkenntniszuwachs wird in den
Modell
Folgestunden fortlaufend dokumentiert Als
Vorbereitung auf das Gruppenprojekt - Plakatdesign
Wie sind Zucker aufgebaut und ordnen die biologisch Informationstexte zu
wo spielen sie eine Rolle? bedeutsamen Makromoleküle funktionellen Gruppen und
• Monosaccharid, (Kohlenhydrate, [Lipide, ihren Eigenschaften sowie
• Disaccharid Proteine, Nucleinsäuren]) den Kohlenhydratklassen und
• Polysaccharid verschiedenen zellulären Vorkommen und Funktion in
Strukturen und Funktionen zu der Natur
und erläutern sie bezüglich ihrer
„Spickzettel“ als legale
wesentlichen chemischen
Methode des Memorierens
Eigenschaften (UF1, UF3
Erweitertes Fluid-Mosaik-Modell ordnen die biologisch Gruppenprojekt (4K Modell): Historisches Modell wird durch aktuellere Befunde zu
(Kohlenhydrate in der bedeutsamen Makromoleküle Erstellung eines Lernplakats den Rezeptor-Inseln erweitert.
Biomembran) (Kohlenhydrate, Lipide, Proteine, über die Entwicklung der
Plakat(e) zu Biomembranen werden als
[Nucleinsäuren]) den Modellvorstellung einer
dynamisch strukturiertes Unterrichtsprodukt angefertigt (auch digital)
verschiedenen zellulären Biomembran
Mosaikmodel (Rezeptor-Inseln, Strukturen und Funktionen zu Ziel: Der Modellbegriff und die Vorläufigkeit von Modellen im
Lipid-Rafts) Forschungsprozess werden verdeutlicht. Auf diese Weise kann die
und erläutern sie bezüglich ihrer
Arbeit in einer scientific community nachempfunden werden. Einwesentlichen chemischen Reflexionsgespräch auf der Grundlage des entwickelten Plakats zu
Biomembranen wird durchgeführt.
Eigenschaften (UF1, UF3).
Nature of Science – recherchieren die Bedeutung Internetrecherche zur
naturwissenschaftliche Arbeits- und die Funktionsweise von Funktionsweise von Tracern MKR: Erarbeitung von Kriterien zur Nutzung von
und Denkweisen Tracern für die Zellforschung seriösen und wissenschaftlichen Internetquellen
Checkliste mit Kriterien für
und stellen ihre Ergebnisse
Markierungsmethoden zur seriöse Quellen Quellen werden ordnungsgemäß notiert (Verfasser,
graphisch und mithilfe von
Ermittlung von Zugriff etc.).
Texten dar (K2, K3). Checkliste zur korrekten BO: Grundlagenforschung
Membranmolekülen
Angabe von Internetquellen
(Proteinsonden)
Wie macht sich die Wissenschaft recherchieren die Bedeutung der Elisa-Test Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz:
die Antigen-Antikörper-Reaktion Außenseite der Zellmembran
Durchführung eines ELISA-Tests zur Veranschaulichung
zunutze? und ihrer Oberflächenstrukturen
der Antigen-Antikörper-Reaktion.
für die Zellkommunikation (u. a.
• Moderne Testverfahren
Antigen-Antikörper-Reaktion) Aktueller Bezug zur Corona-Sars 2
und stellen die Ergebnisse
adressatengerecht dar (K1, K2,
K3).
Wie werden gelöste Stoffe durch beschreiben Transportvorgänge Gruppenarbeit: MKR: Erstellung von Stop-Motion Lernvideos zu den
Biomembranen hindurch in die durch Membranen für Transportprozessen in der Biomembran
Informationstext zu
Zelle bzw. aus der Zelle heraus verschiedene Stoffe mithilfe
verschiedenen
transportiert? geeigneter Modelle und geben
Transportvorgängen an
die Grenzen dieser Modelle an
• Passiver Transport realen Beispielen
(E6).
• Aktiver Transport
Diagnose von Schülerkompetenzen:
• Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
• Überprüfung der erlangten Kompetenzen mit Hilfe von Diagnosbögen
• KLP-Überprüfungsform: „Dokumentationsaufgabe“ und „Reflexionsaufgabe“ (Portfolio zum Thema: „Erforschung der Biomembranen“) zur Ermittlung
der Dokumentationskompetenz (K1) und der Reflexionskompetenz (E7)
Leistungsbewertung:
• Plakat zu der Entwicklung einer Modellvorstellung
• Stop-Motion Video zu Membrantransportprozessen
• ggf. KlausurUnterrichtsvorhaben III: Enzyme im Alltag
Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben?
Inhaltsfelder: IF 1 (Biologie der Zelle), IF 2 (Energiestoffwechsel)
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
• Enzyme Die Schülerinnen und Schüler können …
• E2 kriteriengeleitet beobachten und messen sowie gewonnene Ergebnisse
Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten objektiv und frei von eigenen Deutungen beschreiben.
• E4 Experimente und Untersuchungen zielgerichtet nach dem Prinzip der
Variablenkontrolle unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften planen und
durchführen und dabei mögliche Fehlerquellen reflektieren.
• E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und
einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich
angemessen beschreiben.
Mögliche didaktische Leitfragen / Konkretisierte Empfohlene Lehrmittel/ Didaktisch-methodische Anmerkungen und
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Kompetenzerwartungen des Materialien/ Methoden Empfehlungen sowie Darstellung der
Kernlehrplans verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz
Die Schülerinnen und Schüler … (auch Methodencurriculum, Medienpass,
Verbraucherbildung und Berufsorientierung)
Wie sind Proteine aufgebaut und wo ordnen die biologisch Haptische Modelle (z.B. Der Aufbau von Proteinen wird erarbeitet.
spielen sie eine Rolle? bedeutsamen Makromoleküle Legomodelle) zum
• Aminosäuren ([Kohlenhydrate, Lipide], Proteinaufbau Die Quartärstruktur wird am Beispiel von
• Peptide, Proteine Proteine, [Nucleinsäuren]) den Hämoglobin veranschaulicht.
• Primär-, Sekundär-, verschiedenen zellulären
Tertiär-, Informationstexte zum
Quartärstruktur Strukturen und Funktionen zu Aufbau und der Struktur von .
und erläutern sie bezüglich Proteinen
ihrer wesentlichen chemischen
Eigenschaften (UF1, UF3).
Welche Wirkung / Funktion haben erläutern Struktur und Schematische Darstellungen Die zentralen Aspekte der Biokatalyse werden
Enzyme? Funktion von Enzymen und ihre von Reaktionen unter erarbeitet:
• Katalysator Bedeutung als Biokatalysatoren besonderer Berücksichtigung 1. Senkung der Aktivierungsenergie
• Biokatalysator bei Stoffwechselreaktionen der Energieniveaus 2. Erhöhung des Stoffumsatzes pro Zeit
• Endergonische und exergonische (UF1, UF3, UF4).
ReaktionAktivierungsenergie, Aktivierungsbarriere
/ Reaktionsschwelle
Welche Bedeutung haben Enzyme im
menschlichen Stoffwechsel?
• Aktives Zentrum beschreiben und erklären Arbeiten mit Modellen 2D
mithilfe geeigneter Modelle (auch digital)
• Allgemeine Enzymgleichung Enzymaktivität und
Enzymhemmung (E6).
• Substrat- und Wirkungsspezifität
Was beeinflusst die Wirkung / Funktion Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz:
von Enzymen? Experimente zur Ermittlung der
• pH-Abhängigkeit beschreiben und interpretieren Experimente mithilfe von Abhängigkeiten der Enzymaktivität werden
• Temperaturabhängigkeit Diagramme zu enzymatischen Interaktionsboxen zum geplant und durchgeführt. Das Beschreiben
• Schwermetalle Reaktionen (E5). Nachweis der Konzentrations- und Interpretieren von Diagrammen wird
, Temperatur- und pH- geübt.
• Substratkonzentration / stellen Hypothesen zur Abhängigkeit (Katalase und
Wechselzahl Abhängigkeit der Wasserstoffperoxid) Wichtig: Denaturierung im Sinne einer
Enzymaktivität von irreversiblen Hemmung durch Temperatur, pH-
verschiedenen Faktoren auf Checkliste mit Kriterien zur Wert und Schwermetalle muss herausgestellt
und überprüfen sie Beschreibung und werden. Die Wechselzahl wird problematisiert.
experimentell und stellen sie Interpretation von
graphisch dar (E3, E2, E4, E5, Diagrammen
K1, K4).
Wie wird die Aktivität der Enzyme in den beschreiben und erklären Produktion von Lernvideos mit MKR: Produktion von Lernvideos
Zellen reguliert? mithilfe geeigneter Modelle der Stop-Motion-App Modelle zur Erklärung von Hemmvorgängen
• kompetitive Hemmung, Enzymaktivität und werden entwickelt.
• allosterische (nicht kompetitive) Enzymhemmung (E6).
Hemmung
Reflexion und Modellkritik
• Substrat und
Endprodukthemmung
Wie macht man sich die Wirkweise von recherchieren Informationen zu (Internet)Recherche und MKR: Kollaboratives Arbeiten mit Flinga-
Enzymen zu Nutze? verschiedenen Einsatzgebieten Modellierung von Mindmaps Erstellung einer Mindmap zur Nutzung von
• Enzyme im Alltag von Enzymen und präsentieren als Beispiel für sinnvolle Enzymen im Alltag
- Technik und bewerten vergleichend die Lernstrategien
- Medizin Ergebnisse (K2, K3, K4).- u. a. Die Bedeutung enzymatischer Reaktionen für
geben Möglichkeiten und z.B. Veredlungsprozesse und medizinische
Grenzen für den Einsatz von Zwecke wird herausgestellt.
Enzymen in biologisch-
technischen Zusammenhängen
an und wägen die Bedeutung Als Beispiel können Enzyme im Waschmittel
für unser heutiges Leben ab und ihre Auswirkung auf die menschliche Haut
(B4). besprochen und diskutiert werden.
Diagnose von Schülerkompetenzen:
• Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
• Überprüfung der erlangten Kompetenzen mit Hilfe von Diagnosbögen
Leistungsbewertung:
• Versuchsprotokoll
• Lernvideos
• ggf. KlausurUnterrichtsvorhaben IV: Der Zellkern – Steuerungszentrale der Zelle
Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben?
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
• • Funktion des Zellkerns Die Schülerinnen und Schüler können …
• • Zellverdopplung und DNA • UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse
modifizieren und reorganisieren.
Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten • E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teilprobleme
zerlegen und dazu biologische Fragestellungen formulieren.
• K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und
überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren.
• B4 Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen mit
Bezug auf die Zielsetzungen der Naturwissenschaften darstellen.
Mögliche didaktische Leitfragen / Konkretisierte Empfohlene Lehrmittel/ Didaktisch-methodische An-merkungen und
Sequenzierung inhaltlicher Kompetenzerwartungen des Materialien/ Methoden Empfehlungen sowie Darstellung der
Aspekte Kernlehrplans verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz
Die Schülerinnen und Schüler … (auch Methodencurriculum, Medienpass,
Verbraucherbildung und Berufsorientierung)
Erhebung und Reaktivierung von Diagnose von Vorwissen über Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz:
SI-Vorwissen verschiedene Medien und tools SI-Vorwissen wird ermittelt und reorganisiert.
Was zeichnet eine
naturwissenschaftliche
Fragestellung aus und welche
Fragestellung lag den
Acetabularia und den Xenopus-
Experimenten zugrunde?
• Erforschung der Funktion
des Zellkerns in der Zelle benennen Fragestellungen Acetabularia-Experimente von Naturwissenschaftliche Fragestellungen werden
historischer Versuche zur Hämmerling kriteriengeleitet entwickelt und Experimente
Funktion des Zellkerns und ausgewertet.
stellen Versuchsdurchführungen
und Erkenntniszuwachs dar (E1,
E5, E7).werten Klonierungsexperimente Experiment zum Kerntransfer bei
(Kerntransfer bei Xenopus) aus Xenopus
und leiten ihre Bedeutung für
die Stammzellforschung ab (E5).
Wie ist die DNA aufgebaut, wo
findet man sie und wie wird sie
kopiert?
• Aufbau und Vorkommen ordnen die biologisch bedeut- Modellbaukasten zur DNA Struktur Der DNA-Aufbau und die Replikation werden
von Nukleinsäuren samen Makromoleküle [Koh- und Replikation lediglich modellhaft erarbeitet. Die
lenhydrate, Lipide, Proteine,] Komplementarität wird dabei herausgestellt.
Nucleinsäuren den verschie-
denen zellulären Strukturen und BA: Entwicklung von Modellen zum DNA Aufbau
Funktionen zu und erläu-tern sie
bezüglich ihrer we-sentlichen
• Aufbau der DNA chemischen Ei-genschaften (UF1,
UF3).
erklären den Aufbau der DNA
mithilfe eines Strukturmodells
(E6, UF1).
Welche biologische Bedeutung begründen die biologische Informationstexte und Die Funktionen des Cytoskeletts werden
hat die Mitose für einen Bedeutung der Mitose auf der Abbildungen erarbeitet, Informationen werden in ein Modell
Organismus? Basis der Zelltheorie (UF1, UF4). Filme/Animationen zu zentralen übersetzt, das die wichtigsten Informationen
• Mitose (Rückbezug auf Aspekten: sachlich richtig wiedergibt.
Zelltheorie) erläutern die Bedeutung des 1. exakte Reproduktion
• Interphase Cytoskeletts für [den 2. Organ- bzw. Gewebewachstum
intrazellulären Transport und] und Erneuerung (Mitose)
die Mitose (UF3, UF1). 3. Zellwachstum (Interphase)
Mechanismus der DNA- beschreiben den Tafelkino als Methode MKR: Lernen mit Animationen 3 Dimensionalität
Replikation in der S-Phase der semikonservativen und Schlaufenbildung werden für ein besseres
Interphase Mechanismus der DNA- Verständnis von Folge- und Leitstrang
Replikation (UF1, UF4). herausgestellt.Welche Möglichkeiten und
Grenzen bestehen für die
Zellkulturtechnik?
Zellkulturtechnik
• Biotechnologie zeigen Möglichkeiten und Informationsblatt zu Zellkulturen in MKR: Zellkulturen anlegen im virtuellen
• Biomedizin Grenzen der Zellkulturtechnik in der Biotechnologie und Medizin- Laboren.
• Pharmazeutische der Biotechnologie und und Pharmaforschung
Industrie Biomedizin auf (B4, K4). Zentrale Aspekte werden herausgearbeitet.
Rollenkarten zu Vertretern
unterschiedlicher
Interessensverbände (Pharma- Argumente werden erarbeitet und
Industrie, Forscher, PETA-Vertreter
Argumentationsstrategien entwickelt.
etc.) SuS, die nicht an der Diskussion beteiligt sind,
sollten einen Beobachtungsauftrag bekommen.
Pro und Kontra-Diskussion zum Nach Reflexion der Diskussion können
Thema: Leserbriefe verfasst werden.
„Können Zellkulturen Tierversuche
ersetzen?“
Diagnose von Schülerkompetenzen:
• Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
• Überprüfung der erlangten Kompetenzen mit Hilfe von Diagnosebögen
Leistungsbewertung:
• Feedbackbogen und angekündigte multiple-choice-Tests zur Mitose; schriftliche Übung (z.B. aus einer Hypothese oder einem Versuchsdesign auf die
zugrunde liegende Fragestellung schließen) zur Ermittlung der Fragestellungskompetenz (E1)
• ggf. KlausurUnterrichtsvorhaben V: Zelluläre Grundlagen von Leistungsfähigkeit
Wie wird sportliche Leistungsfähigkeit in der Zelle ermöglicht und was lernen wir daraus über unsere Leistungsfähigkeit?
Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
• Dissimilation Die Schülerinnen und Schüler können …
• Körperliche Aktivität und Stoffwechsel • UF3 die Einordnung biologischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene
fachliche Strukturen begründen.
Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten • B1 bei der Bewertung von Sachverhalten in naturwissenschaftlichen
Zusammenhängen fachliche, gesellschaftliche und moralische
Bewertungskriterien angeben.
• B2 in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen
Entscheidungsmöglichkeiten kriteriengeleitet abwägen, gewichten und einen
begründeten Standpunkt beziehen.
• B3 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei
Auseinandersetzungen mit biologischen Fragestellungen sowie mögliche
Lösungen darstellen.
Mögliche didaktische Leitfragen / Konkretisierte Empfohlene Lehrmittel/ Didaktisch-methodische Anmerkungen und
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Kompetenzerwartungen des Materialien/ Methoden Empfehlungen sowie Darstellung der
Kernlehrplans verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz
Die Schülerinnen und Schüler … (auch Methodencurriculum, Medienpass,
Verbraucherbildung und Berufsorientierung)
Welche Veränderungen können Münchener Belastungstest oder Begrenzende Faktoren bei unterschiedlich
während und nach körperlicher multi-stage Belastungstest. trainierten Menschen werden ermittelt.
Belastung beobachtet werden?
Selbstbeobachtungsprotokoll zu
Systemebene: Organismus Herz, Lunge, Durchblutung
Muskeln Damit kann der Einfluss von Training auf die
• Belastungstest Energiezufuhr, Durchblutung,
Schlüsselstellen der körperlichen Graphic Organizer auf Sauerstoffversorgung, Energiespeicherung
Fitness verschiedenen Systemebenen und Ernährungsverwertung systematisiert
werden.
Die Auswirkung auf verschiedene
Systemebenen (Organ, Gewebe, Zelle,
Molekül) kann dargestellt und bewusst
gemacht werden.Wie entsteht und wie gelangt die erläutern die Bedeutung von NAD+ Arbeitsblatt mit Modellen / Die Funktion des ATP als Energie-Transporter
benötigte Energie zu und ATP für aerobe und anaerobe Schemata zur Rolle des ATP wird verdeutlicht.
unterschiedlichen Einsatzorten in der Dissimilationsvorgänge (UF1, UF4).
Zelle?
Systemebene: Molekül
NAD+ und ATP
Wie entsteht ATP und wie wird der präsentieren eine Tracermethode Edmond NRW – Lernen mit Grundprinzipien von molekularen Tracern
C6-Körper abgebaut? bei der Dissimilation Animationen werden wiederholt.
adressatengerecht (K3). Arbeitsblatt mit histologischen
Systemebenen: Zelle, Molekül Elektronenmikroskopie-
• Tracermethode erklären die Grundzüge der Aufnahmen und Tabellen
• Glykolyse Dissimilation unter dem Aspekt der
• Zitronensäurezyklus Energieumwandlung mithilfe Informationstexte und
• Atmungskette einfacher Schemata (UF3). schematische Darstellungen zu
Experimenten von Peter Mitchell
beschreiben und präsentieren die (chemiosmotische Theorie) zum
ATP-Synthese im Mitochondrium Aufbau eines
mithilfe vereinfachter Schemata Protonengradienten in den
(UF2, K3). Mitochondrien für die ATP-
Synthase (vereinfacht)
erklären mithilfe einer graphischen
Darstellung die zentrale Bedeutung
des Zitronensäurezyklus im
Zellstoffwechsel (E6, UF4). Arbeitsblatt mit einem Experimente werden unter dem Aspekt der
vereinfachten Schema des Energieumwandlung ausgewertet.
Zitronensäurezyklus und seiner Verschiedene Situationen können
Stellung im Zellstoffwechsel „durchgespielt“ (z.B. die Folgen einer Fett-,
(Zusammenwirken von Vitamin- oder Zuckerunterversorgung)
Kohlenhydrat, Fett und werden.
Proteinstoffwechsel)
Wie reagiert der Körper auf erläutern den Unterschied Partnerpuzzle mit Hier können Beispiele von 100-Meter-, 400-
unterschiedliche zwischen roter und weißer Arbeitsblättern zur roten und Meter- und 800-Meter-Läufern analysiert
Belastungssituationen und wie Muskulatur (UF1). weißen Muskulatur und zur werden.
unterscheiden sich verschiedene präsentieren unter Einbezug Sauerstoffschuld
Muskelgewebe voneinander? geeigneter Medien und unter Verschiedene Muskelgewebe werden im
Verwendung einer korrekten Hinblick auf ihre MitochondriendichteSystemebene: Organ und Gewebe Fachsprache die aerobe und Bildkarten zu Muskeltypen und (stellvertretend für den Energiebedarf)
• Muskelaufbau anaerobe Energieumwandlung in Sportarten untersucht / ausgewertet.
Abhängigkeit von körperlichen Muskeltypen werden begründend Sportarten
Systemebene: Zelle Aktivitäten (K3, UF1). zugeordnet.
• Sauerstoffschuld,
Energiereserve der Muskeln, überprüfen Hypothesen zur Die Milchsäuregärung dient der
Glykogenspeicher Abhängigkeit der Gärung von Veranschaulichung anaerober Vorgänge:
verschiedenen Faktoren (E3, E2, Modellexperiment zum Nachweis von
Systemebene: Molekül E1, E4, E5, K1, K4). Milchsäure unter anaeroben Bedingungen
• Lactat-Test wird geplant und durchgeführt.
• Milchsäure-Gärung
Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz:
In diesem Unterrichtsvorhaben liegt ein
Schwerpunkt auf dem Wechsel zwischen den
biologischen Systemebenen gemäß der Jo-Jo-
Methode (häufiger Wechsel zwischen den
biologischen Organisationsebenen)
Welche Faktoren beeinflussen den stellen Methoden zur Bestimmung Film zur Bestimmung des Grund- Der Zusammenhang zwischen
Energieumsatz und welche Methoden des Energieumsatzes bei und Leistungsumsatzes respiratorischem Quotienten und Ernährung
helfen bei der Bestimmung? körperlicher Aktivität vergleichend Film zum Verfahren der wird erarbeitet.
dar (UF4). Kalorimetrie (Kalorimetrische
Systemebenen: Organismus, Bombe / Respiratorischer
Gewebe, Zelle, Molekül Quotient)
• Energieumsatz (Grundumsatz
und Leistungsumsatz)
• Direkte und indirekte
Kalorimetrie
Welche Faktoren spielen eine Rolle Diagramme zum Der quantitative Zusammenhang zwischen
bei körperlicher Aktivität? Sauerstoffbindungsvermögen in Sauerstoffbindung und Partialdruck wird an
• Sauerstofftransport im Blut Abhängigkeit verschiedener einer sigmoiden Bindungskurve ermittelt.
• Sauerstoffkonzentration im Faktoren (Temperatur, pH-Wert)
Blut und Bohr-Effekt Der Weg des Sauerstoffs in die Muskelzelle
• Erythrozyten über den Blutkreislauf wird wiederholt und
• Hämoglobin/ Myoglobin Arbeitsblatt mit erweitert unter Berücksichtigung von
• Bohr-Effekt Informationstext zur Erarbeitung Hämoglobin und Myoglobin.
des Prinzips derOberflächenvergrößerung durch
Kapillarisierung
Wie funktional sind bestimmte erläutern unterschiedliche Fallstudien aus der Fachliteratur Hier können Trainingsprogramme und
Trainingsprogramme und Trainingsformen (Sportwissenschaften) Ernährung unter Berücksichtigung von
Ernährungsweisen für bestimmte adressatengerecht und begründen Trainingszielen (Aspekte z.B. Ausdauer,
Trainingsziele? sie mit Bezug auf die Trainingsziele Kraftausdauer, Maximalkraft) und der Organ-
(K4). und Zellebene (Mitochondrienanzahl,
Systemebenen: Organismus, Myoglobinkonzentration, Kapillarisierung,
Zelle, Molekül erhöhte Glykogenspeicherung) betrachtet,
• Ernährung und Fitness diskutiert und beurteilt werden.
• Kapillarisierung BO: Fitnesstrainer/in Ernährungsberater/in
• Mitochondrien (Ökotrophologie)
Nutzung von Fitness-Trackern/Apps und
Systemebene: Molekül digitale Auswertung von Trainingseinheiten.
• Glycogenspeicherung Beurteilung dieser Apps im Hinblick auf
• Myoglobin Funktionalität und Genauigkeit
Wie wirken sich leistungssteigernde Anonyme Kartenabfrage zu Juristische und ethische Aspekte werden auf
Substanzen auf den Körper aus? Doping die ihnen zugrunde liegenden Kriterien
Informationstext zu Werten, reflektiert.
Systemebenen: Organismus, nehmen begründet Stellung zur Normen, Fakten
Zelle, Molekül Verwendung leistungssteigernder Informationstext zum ethischen
• Formen des Dopings Substanzen aus gesundheitlicher Reflektieren (nach Martens
− Anabolika und ethischer Sicht (B1, B2, B3). 2003)
− EPO Exemplarische Aussagen von
− … Personen
Informationstext zu EPO Verschiedene Perspektiven und deren
Historische Fallbeispiele zum Handlungsoptionen werden erarbeitet, deren
Einsatz von EPO (Blutdoping) im Folgen abgeschätzt und bewertet.
Spitzensport
Weitere Fallbeispiele zum Bewertungsverfahren und Begriffe werden
Einsatz anaboler Steroide in geübt und gefestigt.
Spitzensport und Viehzucht
Diagnose von Schülerkompetenzen:
• Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
• Überprüfung der erlangten Kompetenzen mit Hilfe von Diagnosbögen
Leistungsbewertung:
• ggf. Klausur.4. Konkretisierte Unterrichtsvorhaben – Qualifikationsphase I
Inhaltsfeld Genetik
Unterrichtsvorhaben I: Proteinbiosynthese
Wie steuern Gene die Ausprägung von Merkmalen, welche Konsequenzen haben Veränderungen der genetischen Strukturen für einen Organismus
und welche regulatorischen Proteine und Prozesse kontrollieren die Genexpression?
Inhaltsfeld 3: Genetik
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
• Proteinbiosynthese Die Schülerinnen und Schüler können…
• Genregulation
• E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen
generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten,
• E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen
Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische
Zeitbedarf:
sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen,
ca. 25 Ustd. à 45 Minuten (Grundkurs) • UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern.
• UF4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und durch
menschliches Handeln hervorgerufenen Vorgängen auf der Grundlage eines
vernetzten biologischen Wissens erschließen und aufzeigen.
ca. 49 Ustd. à 45 Minuten (Leistungskurs)Sequenzierung: Didaktisch-methodische Anmerkungen und
Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Empfehlungen (auch Methodencurriculum, Medienpass,
Fragestellungen
Verbraucherbildung und Berufsorientierung)
Die Schülerinnen und Schüler…
inhaltliche Aspekte
Welcher chemische Bestandteil der Wiederholung der Themen DNA-Aufbau und Historischer Einstieg in das Inhaltsfeld Genetik über GRIFFITH
Chromosomen ist der Träger der Replikation aus der Einführungsphase und AVERY sowie HERSHEY und CHASE [1]
Erbinformation?
• Problematisierung: DNA oder Protein als Träger der
• Bakterien und Viren Erbinformation?
• Auswertung der Versuche und Wiederholung der
• Aufbau und Struktur der DNA molekularen Struktur von DNA und Proteinen
(Wh.)
In diesem Kontext kann auch folgende Kompetenz erworben
werden:
Die SuS begründen die Verwendung bestimmter
Modellorganismen (u.a. E.coli) für besondere Fragestellungen
Wie wird die DNA im Labor vervielfältigt?
genetischer Forschung. (E6, E3)
• semikonservative Replikation Betrachtung einer bakteriellen Wachstumskurve
(Wh.)
• Problematisierung durch Wechsel der
• PCR erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR, Systemebenen: Zellverdopplung/DNA-Verdopplung
Gelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, • Wiederholung des Zellzykluses: Mitose, DNA
UF1) Verpackung und Replikation
BA: Mikroskopieren von Mitosestadien
ca. 8 Ustd. / 12 Ustd.
•
Einblick in die Forschung:
• Entwicklung der PCR als Werkzeug zur
Vervielfältigung von DNA-Proben auf Grundlage des
Replikationsmechanismus
• PCR – Effiziente Waffe im Einsatz gegen die Corona-
PandemieSie können auch lesen
