Biologie Schulinterner Lehrplan für die gymnasiale Oberstufe - Friedrich-Bährens-Gymnasium
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Schulinterner Lehrplan für die gymnasiale Oberstufe Biologie (Stand: Oktober 2019)
Inhalt
Seite
1 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit 3
2 Entscheidungen zum Unterricht 5
2.1 Unterrichtsvorhaben 5
2.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben 7
2.1.2 Mögliche konkretisierte Unterrichtsvorhaben 13
2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit 34
2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und LeistungsrückmeldungFehler! Textmarke nicht
2.4 Lehr- und Lernmittel Fehler! Textmarke nicht definiert.
3 Entscheidungen zu fach- und
unterrichtsübergreifenden Fragen Fehler! Textmarke nicht definiert.
4 Qualitätssicherung und Evaluation Fehler! Textmarke nicht definiert.
21 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit
Das Friedrich Bährens Gymnasium Schwerte liegt im östlichen Ruhrge-
biet, südlich von Dortmund. Exkursionen können innerhalb des Ruhrge-
biets, aber auch im Sauerland problemlos durchgeführt werden.
Das Schulgebäude verfügt über zwei Biologiefachräume. Die Sammlung
kann als angemessen ausgestattet bezeichnet werden. Die Fachräume
verfügen über stationäre Beamer und ein Smartboard. Zusätzlich verfügt
die Fachschaft Biologie über ein MoLAB.
Das MoLAB am FBG
MoLAB steht für Molekularbiologische Zentrallabore an Gymnasien im
östlichen Ruhrgebiet. Sie stellen einen Verbund von Stützpunktschulen mit
regionalen Forschungszentren und Unternehmen im östlichen Ruhrgebiet
dar.
Das FBG bietet als eine von drei Stützpunktschulen SuS die Möglichkeit,
auf dem Gebiet der molekularen Genetik praktisch zu arbeiten. Die Labor-
kurse des MoLAB richten sich an SuS der Biologie-LKs und GKs der Se-
kundarstufe II. Neben den Kursen des FBG steht das Angebot auch Biolo-
gie-Kursen anderer Schulen aus der Umgebung offen.
Die Betreuung des MoLabs erfolgt durch eine Lehrkraft der Fachschaft
Biologie, unterstützt durch die SuS des Projektkurses "Molekularbiologie".
Detaillierte Informationen und Bilder zum MoLAB finden sich auf der
Homepage des FBG.
Die Fachkonferenz Biologie stimmt sich bezüglich in der Sammlung vor-
handener Gefahrstoffe mit der dazu beauftragten Lehrkraft der Schule ab.
Die Lehrerbesetzung und die übrigen Rahmenbedingungen der Schule
ermöglichen einen ordnungsgemäßen laut Stundentafel der Schule vorge-
sehen Biologieunterricht.
In der Oberstufe befinden sich durchschnittlich ca. 100 Schülerinnen und
Schüler in jeder Stufe. Das Fach Biologie ist in der Einführungsphase in
der Regel mit 3 Grundkursen vertreten. In der Qualifikationsphase können
auf Grund der Schülerwahlen in der Regel 2 – 3 Grundkurse und ein Leis-
tungskurs gebildet werden.
Zusätzlich wird seit dem Schuljahr 2013/2014 der Projektkurs „Molekular-
biologie“ in der Q1 angeboten.
3Die Verteilung der Wochenstundenzahlen in der Sekundarstufe I und II ist
wie folgt:
Jg. Fachunterricht von 5 bis 6
5 BI (2)
6 BI (2)
Fachunterricht von 7 bis 9
7 BI (2)
8 entfällt
9 BI (2)
Fachunterricht in der EF und in der QPH
EF BI (3)
Q1 BI (GK 3/ LK 5)
Q2 BI (GK 3/LK 5)
Die Unterrichtstaktung an der Schule folgt einem 45 Minutenraster, wobei
das Friedrich-Bährens Gymnasium nach dem Doppelstundenprinzip arbei-
tet.
In nahezu allen Unterrichtsvorhaben wird den Schülerinnen und Schülern
die Möglichkeit gegeben, Schülerexperimente durchzuführen; damit wird
eine Unterrichtspraxis aus der Sekundarstufe I fortgeführt. Insgesamt wer-
den überwiegend kooperative, die Selbstständigkeit des Lerners fördernde
Unterrichtsformen genutzt, sodass ein individualisiertes Lernen in der Se-
kundarstufe II kontinuierlich unterstützt wird. Hierzu eignen sich besonders
die installierten Doppelstunden. In den jährlichen Fachkonferenzen wer-
den die abgelaufenen Schuljahre evaluiert und entsprechend das interne
Curriculum konsequent weiterentwickelt.
Der Biologieunterricht soll Interesse an naturwissenschaftlichen Fragestel-
lungen 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 ver-
antwortliches Handeln sind, gefordert und gefördert. Hervorzuheben sind
hierbei die Aspekte Ehrfurcht vor dem Leben in seiner ganzen Vielfältig-
keit, Nachhaltigkeit, Umgang mit dem eigenen Körper und ethische
Grundsätze.
42 Entscheidungen zum Unterricht
2.1 Unterrichtsvorhaben
Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben im schulinternen Lehrplan besitzt
den Anspruch, sämtliche im Kernlehrplan angeführten Kompetenzen aus-
zuweisen. Dies entspricht der Verpflichtung jeder Lehrkraft, den Lernen-
den Gelegenheiten zu geben, alle Kompetenzerwartungen des Kernlehr-
plans auszubilden und zu entwickeln.
Die entsprechende Umsetzung erfolgt auf zwei Ebenen: der Übersichts-
und der Konkretisierungsebene.
Im „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2.1.1) werden die für
alle Lehrerinnen und Lehrer gemäß Fachkonferenzbeschluss verbindli-
chen Kontexte sowie Verteilung und Reihenfolge der Unterrichtsvorhaben
dargestellt. Das Übersichtsraster dient dazu, den Kolleginnen und Kolle-
gen einen schnellen Überblick über die Zuordnung der Unterrichtsvorha-
ben zu den einzelnen Jahrgangsstufen sowie den im Kernlehrplan ge-
nannten Kompetenzerwartungen, Inhaltsfeldern und inhaltlichen Schwer-
punkten zu verschaffen. Um Klarheit für die Lehrkräfte herzustellen und
die Übersichtlichkeit zu gewährleisten, werden in der Kategorie „Schwer-
punkte der Kompetenzentwicklung“ an dieser Stelle nur die übergeordne-
ten Kompetenzerwartungen ausgewiesen, während die konkretisierten
Kompetenzerwartungen erst auf der Ebene der möglichen konkretisierten
Unterrichtsvorhaben Berücksichtigung finden. Der ausgewiesene Zeitbe-
darf versteht sich als grobe Orientierungsgröße, die nach Bedarf über-
oder unterschritten werden kann. Um Spielraum für Vertiefungen, beson-
dere Schülerinteressen, aktuelle Themen bzw. die Erfordernisse anderer
besonderer Ereignisse (z.B. Praktika, Kursfahrten o.ä.) zu erhalten, wur-
den im Rahmen dieses schulinternen Lehrplans nur ca. 75 Prozent der
Bruttounterrichtszeit verplant.
Während der Fachkonferenzbeschluss zum „Übersichtsraster Unterrichts-
vorhaben“ zur Gewährleistung vergleichbarer Standards sowie zur Absi-
cherung von Lerngruppen- und Lehrkraftwechseln für alle Mitglieder der
Fachkonferenz Bindekraft entfalten soll, besitzt die exemplarische Ausge-
staltung „möglicher konkretisierter Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2.1.2)
abgesehen von den in der vierten Spalte im Fettdruck hervorgehobenen
verbindlichen Fachkonferenzbeschlüssen nur empfehlenden Charakter.
Referendarinnen und Referendaren sowie neuen Kolleginnen und Kolle-
gen dienen diese vor allem zur standardbezogenen Orientierung in der
neuen Schule, aber auch zur Verdeutlichung von unterrichtsbezogenen
fachgruppeninternen Absprachen zu didaktisch-methodischen Zugängen,
5fächerübergreifenden Kooperationen, Lernmitteln und -orten sowie vorge- sehenen Leistungsüberprüfungen, die im Einzelnen auch den Kapiteln 2.2 bis 2.4 zu entnehmen sind. Abweichungen von den vorgeschlagenen Vor- gehensweisen 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. 6
2.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben
Einführungsphase
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II –
Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert? Welche Bedeutung haben Zellkern und Nuk-
leinsäuren für das Leben?
Schwerpunkte der Kompetenzentwick-
lung: Schwerpunkte der Kompetenzentwick-
• UF1 Wiedergabe lung:
• UF2 Auswahl • UF4 Vernetzung
• K1 Dokumentation • E1 Probleme und Fragestellungen
• K4 Argumentation
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) • B4 Möglichkeiten und Grenzen
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
Zellaufbau Stofftransport zwischen Kom-
partimenten (Teil 1) Inhaltliche Schwerpunkte:
Funktion des Zellkerns Zellverdopplung
Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten und DNA
Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Erforschung der Biomemb- Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche
ran – Welche Bedeutung haben technischer Rolle spielen Enzyme in unserem Leben?
Fortschritt und Modelle für die Forschung?
Schwerpunkte der Kompetenzentwick-
Schwerpunkte der Kompetenzentwick- lung:
lung: • E2 Wahrnehmung und Messung
• K1 Dokumentation • E4 Untersuchungen und Experimente
• K2 Recherche • E5 Auswertung
• K3 Präsentation
• E3 Hypothesen
• E6 Modelle
• E7 Arbeits- und Denkweisen
Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
Inhaltlicher Schwerpunkt:
Inhaltliche Schwerpunkte: Enzyme
Biomembranen Stofftransport zwischen
Kompartimenten (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten
Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Biologie und Sport – Wel-
chen Einfluss hat körperliche Aktivität auf
unseren Körper?
Schwerpunkte der Kompetenzentwick-
lung:
• UF3 Systematisierung
• B1 Kriterien
7• B2 Entscheidungen
• B3 Werte und Normen
Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Dissimilation Körperliche Aktivität und
Stoffwechsel
Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten
Summe Einführungsphase: ca. 90 Ustd.
8Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS und LEISTUNGSKURS
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Proteinbiosynthese – Wie Thema/Kontext: Humangenetische Bera-
steuern Gene die Ausprägung von Merkma- tung – Wie können genetisch bedingte
len, welche Konsequenzen haben Verände- Krankheiten diagnostiziert und therapiert
rungen der genetischen Strukturen für einen werden und welche ethischen Konflikte treten
Organismus und welche regulatorischen Pro- dabei auf?
teine und Prozesse kontrollieren die Genex-
pression? Schwerpunkte der Kompetenzentwick-
lung:
Schwerpunkte der Kompetenzentwick- • UF4 Vernetzung
lung: • 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: Meiose und Rekombination Analyse von
Proteinbiosynthese Genregulation Familienstammbäumen
Gentechnik / Gentechnologie Bioethik
Zeitbedarf: ca. 25 Ustd. / 49 Ustd. à 45 Mi-
nuten
Zeitbedarf: ca. 17 Ustd./ 26 Ustd. à 45 Minu-
ten
Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Autökologische Untersu- Thema/Kontext: Fotosynthese –
chungen - Wie wird Lichtenergie in eine für alle Lebe-
Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren wesen nutzbare Energie
auf die Standortwahl und umgewandelt?
Angepasstheiten von Organismen?
Schwerpunkte der Kompetenzentwick-
Schwerpunkte der Kompetenzentwick- lung:
lung: • UF1 Wiedergabe
• UF3 Systematisierung • E1Probleme und Fragestellungen
• E1Probleme und Fragestellungen • E3 Hypothesen
• E2 Wahrnehmung und Messung • K3 Präsentation
• E4 Untersuchungen und Experimente
• E5 Auswertung Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
• K4 Argumentation
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltlicher Schwerpunkt:
Inhaltlicher Schwerpunkt: Fotosynthese
Umweltfaktoren und ökologische Potenz
Zeitbedarf: ca. 14 Ustd. à 45 Minuten
Zeitbedarf: ca. 12 Ustd. / 20 Ustd. à 45 Mi-
nuten
9Unterrichtsvorhaben V: Unterrichtsvorhaben VI:
Thema/Kontext: Trophieebenen – Thema/Kontext: Populationsdynamik –
Was passiert mit der von den Pflanzen um- Welchen Einfluss haben inter- und intraspezi-
gewandelten Energie? fische Beziehungen auf
Populationen?
Schwerpunkte der Kompetenzentwick-
lung: Schwerpunkte der Kompetenzentwick-
• K1 Dokumentation lung:
• K3 Präsentation • UF2 Auswahl
• UF3 Systematisierung
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) • E5 Auswertung
• E6 Modelle
Inhaltlicher Schwerpunkt: • E7 Arbeits- und Denkweisen
Stoffkreislauf und Energiefluss • K3 Präsentation
Zeitbedarf: ca. 3 Ustd. / 6 Ustd. à 45 Minu- Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
ten
Inhaltlicher Schwerpunkt:
Dynamik von Populationen
Zeitbedarf: ca. 10 Ustd. / 12 Ustd. à 45 Mi-
nuten
Unterrichtsvorhaben VII:
Thema/Kontext: Veränderungen von Öko-
systemen –
Welchen Einfluss haben anthropogene Fak-
toren auf ausgewählte
Ökosysteme?
Schwerpunkte der Kompetenzentwick-
lung:
• UF4 Vernetzung
• K2 Recherche
• B1 Kriterien
• B2 Entscheidungen
• B4 Möglichkeiten und Grenzen
• E4 Untersuchungen und Experimente
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Mensch und Ökosysteme Stoffkreislauf
und Energiefluss
Zeitbedarf: ca. 8 Std. / 14 Ustd. à 45 Minu-
ten
Summe Qualifikationsphase (Q1) –
GRUNDKURS: ca. 75 Ustd. / LEISTUNGSKURS: ca. 141 Ustd.
10Qualifikationsphase (Q2) – GRUNDKURS und LEISTUNGSKURS
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologi- Thema/Kontext: Fototransduktion – Wie
sche Grundlagen der neuronalen Informati- entsteht aus der Erregung durch einfallende
onsverarbeitung – Wie ist das Nervensystem Lichtreize ein Sinneseindruck im Gehirn?
des Menschen aufgebaut und wie funktioniert
es?
Schwerpunkte der Kompetenzentwick-
Schwerpunkte der Kompetenzentwick- lung:
lung: • E1 Probleme und Fragestellungen
• UF1 Wiedergabe • E6 Modelle
• UF2 Auswahl • K3 Präsentation
• UF3 Systematisierung
• E2 Wahrnehmung und Messung
• E5 Auswertung
• E6 Modelle
• K3 Präsentation
Inhaltsfelder: IF 4 (Neurobiologie)
Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Inhaltliche Schwerpunkte: Leistungen der Netzhaut Neuronale In-
Aufbau und Funktion von Neuronen Neu- formationsverarbeitung und Grundlagen der
ronale Informationsverarbeitung und Grund- Wahrnehmung (Teil 2)
lagen der Wahrnehmung (Teil 1) Methoden
der Neurobiologie (Teil 1)
Zeitbedarf: ca. 10 Ustd. à 45 Minuten
Zeitbedarf: ca. 16 / 20 Ustd. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Aspekte der Hirnforschung Thema/Kontext: Evolution in Aktion – Wel-
– Welche Faktoren beeinflussen unser Ge- che Faktoren beeinflussen den evolutiven
hirn? Wandel?
Kompetenzen: Schwerpunkte der Kompetenzentwick-
• UF4 Vernetzung lung:
• K1 Dokumentation • UF1 Wiedergabe
• K2 Recherche • UF3 Systematisierung
• K3 Präsentation • K4 Argumentation
• B1 Kriterien • E7 Arbeits- und Denkweisen
• B2 Entscheidungen
• B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution)
• B4 Möglichkeiten und Grenzen
Inhaltliche Schwerpunkte:
Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Grundlagen evolutiver Veränderung Art
und Artbildung Stammbäume (Teil1)
Inhaltliche Schwerpunkte: Entwicklung der Evolutionstheorie
Plastizität und Lernen Methoden der
Neurobiologie (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 16 / 16 Std. à 45 Minuten
Zeitbedarf: ca. 12 / 20 Ustd. à 45 Minuten
11Unterrichtsvorhaben V: Unterrichtsvorhaben VI:
Thema/Kontext: Von der Gruppen- zur Mul- Thema/Kontext: Spuren der Evolution – Wie
tilevel-Selektion – Welche Faktoren beein- kann man Evolution sichtbar machen?
flussen die Evolution des Sozialverhaltens?
Schwerpunkte der Kompetenzentwick-
Schwerpunkte der Kompetenzentwick- lung:
lung: • E2 Wahrnehmung und Messung
• UF2 Auswahl • E3 Hypothesen
• UF4 Vernetzung
• K4 Argumentation
• E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Art und Artbildung Stammbäume
Inhaltliche Schwerpunkte: Zeitbedarf: ca. 6 Std. à 45 Minuten
Evolution und Verhalten
Zeitbedarf: ca. 8 / 14 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben VII:
Thema/Kontext: Humanevolution – Wie ent-
stand der heutige Mensch?
Schwerpunkte der Kompetenzentwick-
lung:
• UF3 Systematisierung
• E5 Auswertung
• K4 Argumentation
Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Evolution des Menschen Stammbäume
(Teil 2)
Zeitbedarf: ca. 8 / 14 Std. à 45 Minuten
GRUNDKURS: ca. 58 Ustd. / LEISTUNGSKURS: ca. 100 Ustd.
122.1.2 Mögliche konkretisierte Unterrichtsvorhaben
Einführungsphase:
Inhaltsfeld: IF 1 Biologie der Zelle
• Unterrichtsvorhaben I: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und or-
ganisiert?
• Unterrichtsvorhaben II: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zell-
kern und Nukleinsäuren für das Leben?
• Unterrichtvorhaben III: Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung haben
technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung?
Inhaltliche Schwerpunkte:
• Zellaufbau
• Biomembranen
• Stofftransport zwischen Kompartimenten
• Funktion des Zellkerns
• Zellverdopplung und DNA
Basiskonzepte:
System
Prokaryot, Eukaryot, Biomembran, Zellorganell, Zellkern, Chromosom, Makromolekül, Cytos-
kelett, Transport, Zelle, Gewebe, Organ, Plasmolyse
Struktur und Funktion
Cytoskelett, Zelldifferenzierung, Zellkompartimentierung, Transport, Diffusion, Osmose, Zell-
kommunikation, Tracer
Entwicklung
Endosymbiose, Replikation, Mitose, Zellzyklus, Zelldifferenzierung
Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten
13Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:
Unterrichtsvorhaben I:
Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert?
Inhaltsfeld: IF 1 Biologie der Zelle
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
• Zellaufbau Die Schülerinnen und Schüler können …
• UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben.
Zeitbedarf: ca. 15 Std. à 45 Minuten • UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenz-
ten Bereichen auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentli-
chem unterscheiden.
• K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten struk-
turiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge.
Mögliche didaktische Leitfragen Konkretisierte Kompe- Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Me- Didaktisch-methodische
/ Sequenzierung inhaltlicher tenzerwartungen des Kern- thoden Anmerkungen und Empfeh-
Aspekte lehrplans lungen sowie Darstellung
Die Schülerinnen und Schü- der verbindlichen Abspra-
ler … chen der Fachkonferenz
SI-Vorwissen muliple-choice-Test zu Zelle, Gewebe, SI-Vorwissen wird ohne Be-
Organ und Organismus notung ermittelt (z.B.
Selbstevaluationsbogen)
Informationstexte Möglichst selbstständiges Auf-
einfache, kurze Texte zum notwendigen arbeiten des Basiswissens zu
Basiswissen den eigenen Test-
Problemstellen.
Zelle, Gewebe, Organe, Organis- Beobachten, beschreiben Mikroskopieren von verschiedenen Zellty- Verbindlicher Beschluss der
men – und ordnen differenzierte pen Fachkonferenz:
Wie sind Zellen aufgebaut? Zellen auf Grund ihrer Struk- Anfertigen, Mikroskopieren
Welche Unterschiede bestehen turen spezifischen Geweben und Zeichnen von (Fertig)
zwischen Zellen, die verschiedene und Organen zu und erläu- präparaten verschiedener
Funktionen übernehmen? tern den Zusammenhang Zelltypen an ausgewählten
• Zelldifferenzierung zwischen Struktur und Funk- Zelltypen
tion (UF3, UF4, UF1, E2).
14Zelltheorie – Wie entsteht aus stellen den wissenschaftli- Advance Organizer zur Zelltheorie Zentrale Eigenschaften natur-
einer zufälligen Beobachtung eine chen Erkenntniszuwachs wissenschaftlicher Theorien
wissenschaftliche Theorie? zum Zellaufbau durch techni- Gruppenpuzzle oder Präsentation (Nature of Science) werden
• Zelltheorie schen Fortschritt an Beispie- vom technischen Fortschritt und der Entste- beispielhaft erarbeitet.
• Organismus, Organ, Ge- len (durch Licht-, Elektronen- hung einer Theorie
webe, Zelle und Fluoreszenzmikroskopie)
dar (E7).
Was sind pro- und eukaryotische beschreiben den Aufbau pro- elektronenmikroskopische Bilder sowie Gemeinsamkeiten und Unter-
Zellen und worin unterscheiden und eukaryotischer Zellen 2D-Modelle zu tierischen, pflanzlichen und schiede der verschiedenen
sie sich grundlegend? und stellen die Unterschiede bakteriellen Zellen Zellen werden erarbeitet. EM-
• Aufbau pro- und eukaryoti- heraus (UF3). Bild wird mit Modell verglichen.
scher Zellen
Wie ist eine Zelle organisiert und beschreiben Aufbau und Stationenlernen zu Zellorganellen und zur Erkenntnisse werden in einem
wie gelingt es der Zelle so viele Funktion der Zellorganellen Dichtegradientenzentrifugation Protokoll dokumentiert.
verschiedene Leistungen zu er- und erläutern die Bedeutung Darin enthalten u.a.:
bringen? der Zellkompartimentierung • Station: Arbeitsblatt Golgi-Apparat
• Aufbau und Funktion von für die Bildung unterschiedli- („Postverteiler“ der Zelle)
Zellorganellen cher Reaktionsräume inner- • Station: Arbeitsblatt Cytoskelett
• Zellkompartimentierung halb einer Zelle (UF3, UF1). • Station: Modell-Experiment zur Dich- Analogien zur Dichtegradien-
• Endosymbiontentheorie tegradientenzentrifugation (Tisch- tenzentrifugation werden erläu-
tennisbälle gefüllt mit unterschiedlich tert.
konzentrierten Kochsalzlösungen in
einem Gefäß mit Wasser)
• Station: Erstellen eines selbsterklä-
renden Mediums zur Erklärung der
Endosymbiontentheorie für zufällig
gewählte Adressaten.
präsentieren adressatenge- Hierzu könnte man wie folgt
recht die Endosymbionten- vorgehen:
theorie mithilfe angemesse- Eine „Adressatenkarte“ wird
ner Medien (K3, K1, UF1). per Zufallsprinzip ausgewählt.
Auf dieser erhalten die SuS
erläutern die Bedeutung des Angaben zu ihrem fiktiven Ad-
Cytoskeletts für den intrazel- ressaten (z.B. Fachlehrkraft,
15lulären Transport [und die fachfremde Lehrkraft, Mitschü-
Mitose] (UF3, UF1). ler/in, SI-Schüler/in etc.). Auf
diesen richten sie ihr Lernpro-
dukt aus. Zum Lernprodukt
gehört das Medium (Flyer, Pla-
kat, Podcast etc.) selbst und
eine stichpunktartige Erläute-
rung der berücksichtigten Krite-
rien.
Diagnose von Schülerkompetenzen:
• SI-Vorwissen wird ohne Benotung ermittelt (z.B. Selbstevaluationsbogen); Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende
der Unterrichtsreihe (Überprüfen der Kompetenzen im Vergleich zum Start der Unterrichtsreihe)
Leistungsbewertung:
• multiple-choice-Tests zu Zelltypen und Struktur und Funktion von Zellorganellen
• ggf. Teil einer Klausur
Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:
Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben?
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
Inhaltliche Schwerpunkte: 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. 10 Std. à 45 Minuten • E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teil-
probleme 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 Sichtwei-
sen mit Bezug auf die Zielsetzungen der Naturwissenschaften darstellen.
Mögliche didaktische Leit- Konkretisierte Kompe- Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Me- Didaktisch-methodische An-
fragen / Sequenzierung in- tenzerwartungen des Kern- thoden merkungen und Empfehlun-
haltlicher Aspekte lehrplans gen sowie Darstellung der
16Die Schülerinnen und Schüler verbindlichen Absprachen
… der Fachkonferenz
Erhebung und Reaktivierung Strukturlegetechnik bzw. Netzwerktechnik Verbindlicher Beschluss der
von SI-Vorwissen Fachkonferenz:
SI-Vorwissen wird ermittelt
und reorganisiert.
Empfehlung: Zentrale Begriffe
werden von den SuS in eine
sinnvolle Struktur gelegt, auf-
geklebt und eingesammelt, um
für den Vergleich am Ende des
Vorhabens zur Verfügung zu
stehen.
Was zeichnet eine naturwis- benennen Fragestellungen Plakat zum wissenschaftlichen Erkenntnisweg Naturwissenschaftliche Frage-
senschaftliche Fragestellung historischer Versuche zur stellungen werden kriterienge-
aus und welche Fragestellung Funktion des Zellkerns und Acetabularia-Experimente von Hämmerling leitet entwickelt und Experi-
lag den Acetabularia und den stellen Versuchsdurchführun- mente ausgewertet.
Xenopus-Experimenten zu- gen und Erkenntniszuwachs
grunde? dar (E1, E5, E7).
• Erforschung der Funk-
tion des Zellkerns in der werten Klonierungsexperi- Experiment zum Kerntransfer bei Xenopus
Zelle mente (Kerntransfer bei Xe-
nopus) aus und leiten ihre
Bedeutung für die Stammzell-
forschung ab (E5).
Welche biologische Bedeutung begründen die biologische Informationstexte und Abbildungen Die Funktionen des Cytoske-
hat die Mitose für einen Orga- Bedeutung der Mitose auf der Filme/Animationen zu zentralen Aspekten: letts werden erarbeitet, Infor-
nismus? Basis der Zelltheorie (UF1, 1. exakte Reproduktion mationen werden in ein Modell
• Mitose (Rückbezug auf UF4). 2. Organ- bzw. Gewebewachstum und Er- übersetzt, das die wichtigsten
Zelltheorie) neuerung (Mitose) Informationen sachlich richtig
• Interphase erläutern die Bedeutung des 3. Zellwachstum (Interphase) wiedergibt.
Cytoskeletts für [den intrazel-
lulären Transport und] die
Mitose (UF3, UF1).
Welche Möglichkeiten und zeigen Möglichkeiten und Informationsblatt zu Zellkulturen in der Bio- Zentrale Aspekte werden her-
17Grenzen bestehen für die Zell- Grenzen der Zellkulturtechnik technologie und Medizin- und Pharmafor- ausgearbeitet.
kulturtechnik? in der Biotechnologie und schung
Zellkulturtechnik Biomedizin auf (B4, K4).
• Biotechnologie Rollenkarten zu Vertretern unterschiedlicher Argumente werden erarbeitet
• Biomedizin Interessensverbände (Pharma-Industrie, For- und Argumentationsstrategien
• Pharmazeutische In- scher, PETA-Vertreter etc.) entwickelt.
dustrie SuS, die nicht an der Diskussi-
Pro und Kontra-Diskussion zum Thema: on beteiligt sind, sollten einen
„Können Zellkulturen Tierversuche ersetzen?“ Beobachtungsauftrag bekom-
men.
Diagnose von Schülerkompetenzen:
• Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
Leistungsbewertung:
• Feedbackbogen und angekündigte multiple-choice-Tests zur Mitose; schriftliche Übung (z.B. aus einer Hypothese oder einem Versuchsde-
sign auf die zugrunde liegende Fragestellung schließen) zur Ermittlung der Fragestellungskompetenz (E1) ggf. Klausur
Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:
Unterrichtsvorhaben III:
Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung?
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
• Biomembranen Die Schülerinnen und Schüler können …
• Stofftransport zwischen Kompartimenten • K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten struktu-
riert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge.
Zeitbedarf: ca. 20 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 ad-
ressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurz-
vorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen.
• E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren
und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben.
18• E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer
Vor-gänge begründet auswählen und deren Grenzen und Gültigkeitsbe-
reiche angeben.
• E7 an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufig-
keit biologischer Modelle und Theorien beschreiben.
Mögliche didaktische Leitfragen / Konkretisierte Kompe- Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Didaktisch-methodische An-
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte tenzerwartungen des Methoden merkungen und Empfehlungen
Kernlehrplans sowie Darstellung der verbind-
Die Schülerinnen und Schü- lichen Absprachen der Fach-
ler … konferenz
Weshalb und wie beeinflusst die Salz- führen Experimente zur Plakat zum wissenschaftlichen Er- Das Plakat soll den SuS proze-
konzentration den Zustand von Zel- Diffusion und Osmose kenntnisweg durale Transparenz im Verlauf
len? durch und erklären diese des Unterrichtsvorhabens bieten.
mit Modellvorstellungen auf
Teilchenebene (E4, E6, K1,
K4). Zeitungsartikel z.B. zur fehlerhaften SuS formulieren erste Hypothe-
Salzkonzentration für eine Infusion in sen, planen und führen geeignete
• Plasmolyse führen mikroskopische Un- den Unikliniken Experimente zur Überprüfung
tersuchungen zur Plasmo- ihrer Vermutungen durch.
lyse hypothesengeleitet Phänomen: Salat im Dressing
durch und interpretieren die Versuche zur Überprüfung der
beobachteten Vorgänge Experimente mit Schweineblut und Hypothesen
(E2, E3, E5, K1, K4). Rotkohlgewebe und mikroskopische Verbindlicher Fachkonferenz-
Untersuchungen (z.B. Zwiebelepi- beschluss:
recherchieren Beispiele der dermis) Mikroskopische Demonstration
Osmose und Osmoregulati- der Plasmolyse an Zellen der
on in unterschiedlichen Zwiebelepidermis
Quellen und dokumentieren Kartoffel-Experimente
die Ergebnisse in einer ei- a) ausgehöhlte Kartoffelhälfte mit
genständigen Zusammen- Zucker, Salz und Stärke
fassung (K1, K2). b) Kartoffelstäbchen (gekocht und Versuche zur Generalisierbarkeit
• Brownsche- ungekocht) der Ergebnisse werden geplant
Molekularbewegung und durchgeführt.
Informationstexte, Animationen und
Lehrfilme zur Brownschen Molekular-
19• Diffusion bewegung (physics-animations.com)
Phänomen wird auf Modellebene
Demonstrationsexperimente mit Tin- erklärt (direkte Instruktion).
• Osmose te oder Deo zur Diffusion
Arbeitsaufträge zur Recherche osmo-
regulatorischer Vorgänge
Weitere Beispiele (z. B. Salzwie-
Informationsblatt zu Anforderungen se, Niere) für Osmoregulation
an ein Lernplakat (siehe LaBudde werden recherchiert.
2010)
Checkliste zur Bewertung eines Lern-
plakats
Arbeitsblatt mit Regeln zu einem
sachlichen Feedback
Wie ist die Biomembran aufgebaut? ordnen die biologisch be- Experiment zum Aufbau der Bio- Phänomen wird beschrieben.
deutsamen Makromoleküle membran: Rotkohl-Versuch
• Bestandteile der Biomembran ([Kohlenhydrate], Lipide,
• Aufbau und Eigenschaften von Proteine, [Nucleinsäuren]) Demonstrationsexperiment zum Ver- Das Verhalten von Lipiden und
Lipiden und Phospholipiden den verschiedenen zellulä- halten von Öl in Wasser Phospholipiden in Wasser wird
und Proteinen ren Strukturen und Funktio- mithilfe ihrer Strukturformeln und
nen zu und erläutern sie Informationsblätter den Eigenschaften der funktionel-
bezüglich ihrer wesentli- • zu funktionellen Gruppen len Gruppen erklärt.
chen chemischen Eigen- • Strukturformeln von Lipiden und
schaften (UF1, UF3). Phospholipiden Einfache Modelle (2-D) zum Ver-
• Modelle zu Phospholipiden in halten von Phospholipiden in
Wasser Wasser werden erarbeitet und
diskutiert.
Verbindlicher Beschluss der
Fachkonferenz:
Erstellen eines sequenzüber-
20greifenden Portfolios „Bio-
chemische Grundlagen“ (Ziel:
Übersicht der wichtigen Mak-
romoleküle am Ende der EP
zur Weiterführung)
Welche Bedeutung haben technischer stellen den wissenschaftli- Verbindlicher Beschluss der
Fortschritt und Modelle für die Erfor- chen Erkenntniszuwachs Fachkonferenz:
schung von Biomembranen? zum Aufbau von Biomemb- Durchführung eines wissen-
• Erforschung der Biomembran ranen durch technischen schaftspropädeutischen
(historisch-genetischer Ansatz) Fortschritt an Beispielen dar Schwerpunktes zur Erfor-
und zeigen daran die Ver- schung der Biomembranen.
änderlichkeit von Modellen
auf (E5, E6, E7, K4). Plakat(e) zu Biomembranen Folgende Vorgehensweise wird
empfohlen: Der wissenschaftliche
- Bilayer-Modell Versuche von Gorter und Grendel mit Erkenntniszuwachs wird in den
Erythrozyten (1925) zum Bilayer- Folgestunden fortlaufend doku-
Modell mentiert und für alle Kursteil-
nehmerinnen und Kursteilnehmer
auf Plakaten festgehalten.
Der Modellbegriff und die Vorläu-
Arbeitsblatt zur Arbeit mit Modellen figkeit von Modellen im For-
schungsprozess werden verdeut-
licht.
Auf diese Weise kann die Arbeit
Partnerpuzzle zu Sandwich-Modellen in einer scientific community
- Sandwich-Modelle Arbeitsblatt 1: Erste Befunde durch nachempfunden werden.
die Elektronenmikroskopie (G. Palade, Die „neuen“ Daten legen eine
1950er) Modifikation des Bilayer-Modells
Arbeitsblatt 2: Erste Befunde aus der von Gorter und Grendel nahe
Biochemie (Davson und Danielli, und führen zu neuen Hypothe-
1930er) sen (einfaches Sandwichmodell /
Sandwichmodell mit eingelager-
21tem Protein / Sandwichmodell mit
integralem Protein).
Das Membranmodell muss er-
Abbildungen auf der Basis von Ge- neut modifiziert werden.
frierbruchtechnik und Elektronenmikro-
skopie
- Fluid-Mosaik-Modell ordnen die biologisch be- Partnerpuzzle zum Flüssig-Mosaik-
deutsamen Makromoleküle Modell
(Kohlenhydrate, Lipide, Pro- Arbeitsblatt 1:
teine, [Nucleinsäuren]) den Original-Auszüge aus dem Science-
verschiedenen zellulären Artikel von Singer und Nicolson (1972)
Strukturen und Funktionen Arbeitsblatt 2:
zu und erläutern sie bezüg- Heterokaryon-Experimente von Frye
lich ihrer wesentlichen und Edidin (1972)
chemischen Eigenschaften Das Fluid-Mosaik-Modell muss
- Erweitertes Fluid-Mosaik- (UF1, UF3). Experimente zur Aufklärung der Lage erweitert werden.
Modell (Kohlenhydrate in der von Kohlenhydraten in der Biomemb-
Biomembran) recherchieren die Bedeu- ran
tung und die Funktionswei-
se von Tracern für die Zell- Checkliste mit Kriterien für seriöse
forschung und stellen ihre Quellen Quellen werden ordnungsgemäß
Ergebnisse graphisch und notiert (Verfasser, Zugriff etc.).
mithilfe von Texten dar (K2, Checkliste zur korrekten Angabe von
K3). Internetquellen Die biologische Bedeutung (hier
- Markierungsmethoden zur nur die proximate Erklärungs-
Ermittlung von Membranmo- recherchieren die Bedeu- Internetrecherche zur Funktionsweise ebene!) der Glykokalyx (u.a. bei
lekülen (Proteinsonden) tung der Außenseite der von Tracern der Antigen-Anti-Körper-
Zellmembran und ihrer Reaktion) wird recherchiert.
Oberflächenstrukturen für
die Zellkommunikation (u. a. Historisches Modell wird durch
- dynamisch strukturiertes Mo- Antigen-Antikörper- Informationen zum dynamisch struktu- aktuellere Befunde zu den Re-
saikmodel (Rezeptor-Inseln, Reaktion) und stellen die rierten Mosaikmodell Vereb et al (2003) zeptor-Inseln erweitert.
Lipid-Rafts) Ergebnisse adressatenge-
22recht dar (K1, K2, K3). Abstract aus:
Vereb, G. et al. (2003): Dynamic, yet
structured: The cell membrane three
decades after the Singer-Nicolson
model.
Ein Reflexionsgespräch auf der
• Nature of Science – naturwis- Lernplakat (fertig gestellt) zu den Bio- Grundlage des entwickelten Pla-
senschaftliche Arbeits- und membranen kats zu Biomembranen wird
Denkweisen durchgeführt.
Wichtige wissenschaftliche Ar-
beits- und Denkweisen sowie die
Rolle von Modellen und dem
technischen Fortschritt werden
herausgestellt.
Wie werden Stoffe durch Biomembra- beschreiben Transportvor- Gruppenarbeit: SuS können entsprechend der
nen in die Zelle bzw. aus der Zelle gänge durch Membranen Informationstext zu verschiedenen Informationstexte 2-D-Modelle zu
heraus transportiert? für verschiedene Stoffe mit- Transportvorgängen an realen Beispie- den unterschiedlichen Transport-
• Passiver Transport hilfe geeigneter Modelle len vorgängen erstellen.
• Aktiver Transport und geben die Grenzen
• Endo-/Exocytose, Membran- dieser Modelle an (E6).
fluss, intrazelluläre Transport-
mechanismen erläutern die membranver-
mittelten Vorgänge der En-
do- und Exocytose (u. a. am
Golgi-Apparat) (UF1, UF2).
Diagnose von Schülerkompetenzen:
• Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
• KLP-Überprüfungsform: „Dokumentationsaufgabe“ und „Reflexionsaufgabe“ (Portfolio zum Thema: „Erforschung der Biomembranen“) zur
Ermittlung der Dokumentationskompetenz (K1) und der Reflexionskompetenz (E7)
Leistungsbewertung:
• KLP-Überprüfungsform: „Beurteilungsaufgabe“ und „Optimierungsaufgabe“ (z.B. Modellkritik an Modellen zur Biomembran oder
zu Transportvorgängen) zur Ermittlung der Modell-Kompetenz (E6)
• ggf. Klausur
23Einführungsphase:
Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
• Unterrichtsvorhaben IV: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unse-
rem Leben?
• Unterrichtsvorhaben V: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Akti-
vität auf unseren Körper?
Inhaltliche Schwerpunkte:
• Enzyme
• Dissimilation
• Körperliche Aktivität und Stoffwechsel
Basiskonzepte:
System
Muskulatur, Mitochondrium, Enzym, Zitronensäurezyklus, Dissimilation, Gärung
Struktur und Funktion
Enzym, Grundumsatz, Leistungsumsatz, Energieumwandlung, ATP, NAD+
Entwicklung
Training
Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten
24Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:
Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: 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 Ergeb-
Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten nisse objektiv und frei von eigenen Deutungen beschreiben.
• E4 Experimente und Untersuchungen zielgerichtet nach dem Prinzip
der Variablenkontrolle unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften pla-
nen und durchführen und dabei mögliche Fehlerquellen reflektieren.
• E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitati-
ve und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fach-
lich angemessen beschreiben.
Mögliche didaktische Leitfragen / Konkretisierte Kompe- Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Didaktisch-methodische An-
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte tenzerwartungen des Methoden merkungen und Empfehlun-
Kernlehrplans gen sowie Darstellung der
Die Schülerinnen und Schü- verbindlichen Absprachen der
ler … Fachkonferenz
Wie sind Zucker aufgebaut und wo ordnen die biologisch be- Informationstexte zu funktionellen Verbindlicher Beschluss der
spielen sie eine Rolle? deutsamen Makromoleküle Gruppen und ihren Eigenschaften so- Fachkonferenz:
• Monosaccharid, (Kohlenhydrate, [Lipide, wie Kohlenhydratklassen und Vorkom- Weiterführung des Portfo-
• Disaccharid Proteine, Nucleinsäuren]) men und Funktion in der Natur lios „Biochemische Grund-
• Polysaccharid den verschiedenen zellulä- lagen“
ren Strukturen und Funktio-
nen zu und erläutern sie
bezüglich ihrer wesentlichen
chemischen Eigenschaften
(UF1, UF3).
Wie sind Proteine aufgebaut und wo ordnen die biologisch be- Haptische Modelle (z.B. Legomodelle) Der Aufbau von Proteinen wird
spielen sie eine Rolle? deutsamen Makromoleküle zum Proteinaufbau erarbeitet.
• Aminosäuren ([Kohlenhydrate, Lipide],
• Peptide, Proteine Proteine, [Nucleinsäuren]) Informationstexte zum Aufbau und Die Quartärstruktur wird am Bei-
25• Primär-, Sekundär-, Tertiär-, den verschiedenen zellulä- der Struktur von Proteinen spiel von Hämoglobin veran-
Quartärstruktur ren Strukturen und Funktio- schaulicht.
nen zu und erläutern sie
bezüglich ihrer wesentlichen Verbindlicher Beschluss der
chemischen Eigenschaften Fachkonferenz:
(UF1, UF3). Weiterführung des Portfo-
lios „Biochemische Grund-
lagen“
Welche Wirkung / Funktion haben erläutern Struktur und Funk- Schematische Darstellungen von Die zentralen Aspekte der Bioka-
Enzyme? tion von Enzymen und ihre Reaktionen unter besonderer Berück- talyse werden erarbeitet:
• Katalysator Bedeutung als Biokatalysa- sichtigung der Energieniveaus 1. Senkung der Aktivie-
• Biokatalysator toren bei Stoffwechselreak- rungsenergie
• Endergonische und exergoni- tionen (UF1, UF3, UF4). 2. Erhöhung des Stoffum-
sche Reaktion satzes pro Zeit
• Aktivierungsenergie, Aktivie- Verbindlicher Beschluss der
rungsbarriere / Reaktions- Fachkonferenz:
schwelle Weiterführung des Portfo-
lios „Biochemische Grund-
lagen“
Welche Bedeutung haben Enzyme im beschreiben und erklären Experimentelles Gruppenpuzzle: Die Substrat- und Wirkungsspe-
menschlichen Stoffwechsel? mithilfe geeigneter Modelle a) Ananassaft und Quark oder zifität werden veranschaulicht.
Enzymaktivität und Enzym- Götterspeise und frischgepress-
• Aktives Zentrum hemmung (E6). ter Ananassaft in einer Verdün- Die naturwissenschaftlichen
nungsreihe Fragestellungen werden vom
• Allgemeine Enzymgleichung b) Lactase und Milch sowie Gluco- Phänomen her entwickelt.
seteststäbchen (Immobilisie-
• Substrat- und Wirkungsspezifi- rung von Lactase mit Alginat) Hypothesen zur Erklärung der
tät c) Peroxidase mit Kartoffelscheibe Phänomene werden aufgestellt.
oder Kartoffelsaft (Verdün- Experimente zur Überprüfung
nungsreihe) der Hypothesen werden geplant,
d) Urease und Harnstoffdünger durchgeführt und abschließend
(Indikator Rotkohlsaft) werden mögliche Fehlerquellen
ermittelt und diskutiert.
26Die gestuften Hilfen (Checklis-
ten) sollen Denkanstöße für jede
Schlüsselstelle im Experimen-
Hilfekarten (gestuft) für die vier ver- tierprozess geben.
schiedenen Experimente
Vorgehen und Ergebnisse wer-
den auf Plakaten präsentiert.
Checklisten mit Kriterien für SuS erhalten Beobachtungsbo-
- naturwissenschaftliche Frage- gen für den Museumsgang und
stellungen, verteilen Punkte. Anschließend
- Hypothesen, wird das beste Plakat gekürt.
- Untersuchungsdesigns.
Modelle zur Funktionsweise des
Plakatpräsentation aktiven Zentrums werden er-
Museumsgang stellt.
Hier bietet sich an die Folgen
Gruppenrallye mit Anwendungsbei- einer veränderten Aminosäu-
spielen zu je einem Beispiel aus dem resequenz, z. B. bei Lactase
anabolen und katabolen Stoffwechsel. mithilfe eines Modells zu disku-
tieren.
Was beeinflusst die Wirkung / Funkti- Zeichnen, beschreiben und Checkliste mit Kriterien zur Beschrei- Verbindlicher Beschluss der
on von Enzymen? interpretieren Diagramme bung und Interpretation von Diagram- Fachkonferenz:
• pH-Abhängigkeit zu enzymatischen Reaktio- men Das Beschreiben und Interpre-
• Temperaturabhängigkeit nen (E5). tieren von Diagrammen wird
• Schwermetalle Experimente mithilfe von Interaktions- geübt.
stellen Hypothesen zur Ab- boxen zum Nachweis der Konzentrati-
• Substratkonzentration / Wech- hängigkeit der Enzymaktivi- ons-, Temperatur- und pH- Experimente zur Ermittlung der
selzahl tät von verschiedenen Fak- Abhängigkeit (Lactase und Bromelain) Abhängigkeiten der Enzymaktivi-
toren auf und überprüfen sie tät werden geplant und durchge-
experimentell und stellen sie Modellexperimente mit Schere und führt.
graphisch dar (E3, E2, E4, Papierquadraten zur Substratkonzent- Wichtig: Denaturierung im Sinne
E5, K1, K4). ration einer irreversiblen Hemmung
27durch Temperatur, pH-Wert und
Erstellen von Michaelis-Menten- Schwermetalle muss herausge-
Diagrammen und Ermitteln der Michae- stellt werden.
lis-Menten-Konstante
Die Wechselzahl wird problema-
tisiert.
Wie wird die Aktivität der Enzyme in beschreiben und erklären Gruppenarbeit Wesentliche Textinformationen
den Zellen reguliert? mithilfe geeigneter Modelle Informationsmaterial zu Trypsin (al- werden in einem begrifflichen
• kompetitive Hemmung, Enzymaktivität und Enzym- losterische Hemmung) und Allopurinol Netzwerk zusammengefasst.
• allosterische (nicht kompetiti- hemmung (E6). (kompetitive Hemmung) Die kompetitive Hemmung wird
ve) Hemmung simuliert.
Modellexperimente mit Fruchtgummi
• Substrat und Endprodukt- und Smarties Modelle zur Erklärung von
hemmung Hemmvorgängen werden entwi-
Experimente mithilfe einer Interakti- ckelt.
onsbox mit Materialien (Knete, Moos-
gummi, Styropor etc.)
Reflexion und Modellkritik
Checkliste mit Kriterien zur Modellkritik
Wie macht man sich die Wirkweise recherchieren Informationen (Internet)Recherche Die Bedeutung enzymatischer
von Enzymen zu Nutze? zu verschiedenen Einsatz- Reaktionen für z.B. Veredlungs-
• Enzyme im Alltag gebieten von Enzymen und prozesse und medizinische
- Technik präsentieren und bewerten Zwecke wird herausgestellt.
- Medizin vergleichend die Ergebnisse
- u. a. (K2, K3, K4).
Als Beispiel können Enzyme im
geben Möglichkeiten und Waschmittel und ihre Auswir-
Grenzen für den Einsatz kung auf die menschliche Haut
von Enzymen in biologisch- besprochen und diskutiert wer-
technischen Zusammen- den.
hängen an und wägen die
Bedeutung für unser heuti-
ges Leben ab (B4).
Diagnose von Schülerkompetenzen:
28• Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
Leistungsbewertung:
• multiple choice -Tests
• KLP-Überprüfungsform: „experimentelle Aufgabe“ (z.B. Entwickeln eines Versuchsaufbaus in Bezug auf eine zu Grunde liegende Frage-
stellung und/oder Hypothese) zur Ermittlung der Versuchsplanungskompetenz (E4)
• ggf. Klausur
Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:
Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper?
Fächerverbindend: Sport: UV Ausdauer
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 Bewer-
tungskriterien angeben.
• B2 in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen Entscheidungs-
möglichkeiten kriteriengeleitet abwägen, gewichten und einen begrün-
deten Standpunkt beziehen.
• B3 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Auseinan-
dersetzungen mit biologischen Fragestellungen sowie mögliche Lö-
sungen darstellen.
Mögliche didaktische Leitfragen Konkretisierte Kompetenzer- Empfohlene Lehrmittel/ Materia- Didaktisch-methodische Anmer-
/ Sequenzierung inhaltlicher wartungen des Kernlehrplans lien/ Methoden kungen und Empfehlungen sowie
Aspekte Die Schülerinnen und Schüler Darstellung der verbindlichen
… Absprachen der Fachkonferenz
Wie entsteht und wie gelangt die erläutern die Bedeutung von Arbeitsblatt mit Modellen / Sche- Die Funktion des ATP als Energie-
benötigte Energie zu unterschied- NAD+ und ATP für aerobe und mata zur Rolle des ATP Transporter wird verdeutlicht.
lichen Einsatzorten in der Zelle? anaerobe Dissimilationsvorgän-
ge (UF1, UF4).
29Systemebene: Molekül
• NAD+ und ATP
Wie entsteht ATP und wie wird der präsentieren eine Tracermetho- Advance Organizer Grundprinzipien von molekularen
C6-Körper abgebaut? de bei der Dissimilation adres- Arbeitsblatt mit histologischen Tracern werden wiederholt.
satengerecht (K3). Elektronenmikroskopie-Aufnahmen
Systemebenen: Zelle, Molekül und Tabellen
• Tracermethode erklären die Grundzüge der
• Glykolyse Dissimilation unter dem Aspekt Informationstexte und schemati- Experimente werden unter dem As-
• Zitronensäurezyklus der Energieumwandlung mithilfe sche Darstellungen zu Experimen- pekt der Energieumwandlung aus-
• Atmungskette einfacher Schemata (UF3). ten von Peter Mitchell (chemiosmo- gewertet.
tische Theorie) zum Aufbau eines
beschreiben und präsentieren Protonengradienten in den Mito- Verbindlicher Beschluss der
die ATP-Synthese im Mito- chondrien für die ATP-Synthase Fachkonferenz:
chondrium mithilfe vereinfachter (vereinfacht) Erstellen eines Übersichtssche-
Schemata (UF2, K3). mas zur Zellatmung
Welche Veränderungen können Körperlicher Belastungstest. Begrenzende Faktoren bei unter-
während und nach körperlicher schiedlich trainierten Menschen
Belastung beobachtet werden? Selbstbeobachtungsprotokoll zu werden ermittelt.
Herz, Lunge, Durchblutung Muskeln
Systemebene: Organismus
Graphic Organizer auf verschiede-
• Belastungstest nen Systemebenen Damit kann der Einfluss von Trai-
• Schlüsselstellen der kör- ning auf die Energiezufuhr, Durch-
perlichen Fitness blutung, Sauerstoffversorgung,
Energiespeicherung und Ernäh-
rungsverwertung systematisiert
werden.
Die Auswirkung auf verschiedene
Systemebenen (Organ, Gewebe,
Zelle, Molekül) kann dargestellt und
bewusst gemacht werden.
Wie reagiert der Körper auf unter- erläutern den Unterschied zwi- Partnerpuzzle mit Arbeitsblättern Hier können Beispiele von 100-
schiedliche Belastungssituationen schen roter und weißer Musku- zur roten und weißen Muskulatur Meter-, 400-Meter- und 800-Meter-
30und wie unterscheiden sich ver- latur (UF1). und zur Sauerstoffschuld Läufern analysiert werden.
schiedene Muskelgewebe vonei- präsentieren unter Einbezug
nander? geeigneter Medien und unter Bildkarten zu Muskeltypen und Verschiedene Muskelgewebe wer-
Verwendung einer korrekten Sportarten den im Hinblick auf ihre Mitochon-
Systemebene: Organ und Gewebe Fachsprache die aerobe und driendichte (stellvertretend für den
• Muskelaufbau anaerobe Energieumwandlung Energiebedarf) untersucht / ausge-
in Abhängigkeit von körperli- wertet.
Systemebene: Zelle chen Aktivitäten (K3, UF1). Muskeltypen werden begründend
• Sauerstoffschuld, Energie- Sportarten zugeordnet.
reserve der Muskeln, Gly- überprüfen Hypothesen zur Ab- Informationsblatt
kogenspeicher hängigkeit der Gärung von ver- Experimente mit Sauerkraut (u.a. Verbindlicher Beschluss der
schiedenen Faktoren (E3, E2, pH-Wert) Fachkonferenz:
Systemebene: Molekül E1, E4, E5, K1, K4). Forscherbox Ergänzung des Übersichts-
• Lactat-Test schemas zur Zellatmung um
• Milchsäure-Gärung die Milchsäuregärung
Welche Faktoren beeinflussen den stellen Methoden zur Bestim- Film zur Bestimmung des Grund- Der Zusammenhang zwischen re-
Energieumsatz und welche Me- mung des Energieumsatzes bei und Leistungsumsatzes spiratorischem Quotienten und Er-
thoden helfen bei der Bestim- körperlicher Aktivität verglei- Film zum Verfahren der Kalorimetrie nährung wird erarbeitet.
mung? chend dar (UF4). (Kalorimetrische Bombe / Respirato-
rischer Quotient)
Systemebenen: Organismus,
Gewebe, Zelle, Molekül
• Energieumsatz (Grundum-
satz und Leistungsumsatz)
• Direkte und indirekte Kalo-
rimetrie
Welche Faktoren spielen eine Rol- Diagramme zum Sauerstoffbin- Der quantitative Zusammenhang
le bei körperlicher Aktivität? dungsvermögen in Abhängigkeit zwischen Sauerstoffbindung und
• Sauerstofftransport im Blut verschiedener Faktoren (Tempera- Partialdruck wird an einer sigmoiden
• Sauerstoffkonzentration im tur, pH-Wert) und Bohr-Effekt Bindungskurve ermittelt.
Blut
• Erythrozyten Arbeitsblatt mit Informationstext zur Der Weg des Sauerstoffs in die
31• Hämoglobin/ Myoglobin Erarbeitung des Prinzips der Ober- Muskelzelle über den Blutkreislauf
• Bohr-Effekt flächenvergrößerung durch Kapilla- wird wiederholt und erweitert unter
risierung Berücksichtigung von Hämoglobin
und Myoglobin.
Wie funktional sind bestimmte erläutern unterschiedliche Trai- Fallstudien aus der Fachliteratur Hier können Trainingsprogramme
Trainingsprogramme und Ernäh- ningsformen adressatengerecht (Sportwissenschaften) und Ernährung unter Berücksichti-
rungsweisen für bestimmte Trai- und begründen sie mit Bezug gung von Trainingszielen (Aspekte
ningsziele? auf die Trainingsziele (K4). z.B. Ausdauer, Kraftausdauer, Ma-
ximalkraft) und der Organ- und Zell-
Systemebenen: Organismus, ebene (Mitochondrienanzahl, Myo-
Zelle, Molekül globinkonzentration, Kapillarisie-
• Ernährung und Fitness rung, erhöhte Glykogenspeicherung)
• Kapillarisierung betrachtet, diskutiert und beurteilt
• Mitochondrien werden.
erklären mithilfe einer graphi-
Systemebene: Molekül schen Darstellung die zentrale Verschiedene Situationen können
• Glycogenspeicherung Bedeutung des Zitronensäu- „durchgespielt“ (z.B. die Folgen ei-
• Myoglobin rezyklus im Zellstoffwechsel ner Fett-, Vitamin- oder Zuckerun-
(E6, UF4). terversorgung) werden.
Wie wirken sich leistungssteigern- Anonyme Kartenabfrage zu Do- Juristische und ethische Aspekte
de Substanzen auf den Körper ping werden auf die ihnen zugrunde lie-
aus? genden Kriterien reflektiert.
nehmen begründet Stellung zur Informationstext zu Werten, Nor-
Systemebenen: Organismus, Verwendung leistungssteigern- men, Fakten
Zelle, Molekül der Substanzen aus gesund- Informationstext zum ethischen
• Formen des Dopings heitlicher und ethischer Sicht Reflektieren (nach Martens 2003)
− Anabolika (B1, B2, B3).
− EPO Exemplarische Aussagen von
− … Personen
Verschiedene Perspektiven und
Informationstext zu EPO deren Handlungsoptionen werden
Historische Fallbeispiele zum Ein- erarbeitet, deren Folgen abge-
satz von EPO (Blutdoping) im Spit- schätzt und bewertet.
zensport
Bewertungsverfahren und Begriffe
32Sie können auch lesen
