Biologie Schulinterner Lehrplan zum Kernlehrplan für die gymnasiale Oberstufe des Albert-Einstein-Gymnasiums, Düsseldorf ...
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Schulinterner Lehrplan
zum Kernlehrplan für die gymnasiale Oberstufe
des Albert-Einstein-Gymnasiums, Düsseldorf
BiologieInhalt
Seite
1 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit 3
2 Entscheidungen zum Unterricht 6
2.1 Unterrichtsvorhaben 6
2.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben 8
2.1.2 Mögliche konkretisierte Unterrichtsvorhaben 9
2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit 32
2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung 33
2.4 Lehr- und Lernmittel 35
3 Entscheidungen zu fach- und
unterrichtsübergreifenden Fragen 36
4 Qualitätssicherung und Evaluation 37
21 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit
Das Albert-Einstein-Gymnasium befindet sich in Düsseldorf, im nördlichen
Stadtteil Rath. Die Schülerschaft stammt aus dem gesamten Großraum
Düsseldorf. Die Schule wurde 2016 gegründet und ist eines der jüngsten
Gymnasien der Region. Derzeit ist die Schule zweizügig. Trägerin der
Schule ist die Jüdische Gemeinde Düsseldorf und es ist die einzige Schu-
le in NRW, die als Gymnasium ein jüdisches Profil bietet.
Das Albert-Einstein-Gymnasium legt ein besonderes Augenmerk auf den
Erziehungsauftrag, Schülerinnen und Schülern zu ermöglichen, sich zu
selbstständigen, demokratisch eingestellten Persönlichkeiten zu entwi-
ckeln. Sie sollen fachliche und fächerübergreifende Kompetenzen erwer-
ben, die sie in ihrer individuellen Charakterentwicklung und in der Ausbil-
dung zur Mündigkeit unterstützen. Dabei gilt als wichtiges Leitziel, es
jüdischen Schülerinnen und Schülern zu ermöglichen, eine jüdische Identi-
tät zu entfalten und zu stärken. Dies ist eng verbunden mit der Hinführung
zu einem offenen und freundlichen Umgang miteinander und mit der Ge-
sellschaft. Die Schule steht allen Konfessionen offen und versteht sich als
Begegnungsschule.
Das Schulgebäude verfügt über zwei naturwissenschaftliche Fachräume
und Hochbeete auf dem Schulhof. In der Sammlung sind in ausreichender
Anzahl regelmäßig gewartete Lichtmikroskope und Fertigpräparate zu
verschiedenen Zell und Gewebetypen vorhanden. Zudem verfügt die
Sammlung über verschiedene Struktur- und Funktionsmodelle wie bspw.
ein DNA-Modell, Schädel verschiedener Hominiden und Zellmodelle. Die
Fachkonferenz Biologie stimmt sich bezüglich in der Sammlung vorhan-
dener Gefahrstoffe mit der dazu beauftragten Lehrkraft der Schule ab.
Jeder Raum ist mit einem digitalen Kurzdistanzbeamer ausgestattet. Dar-
über hinaus verfügen alle Lernenden über ein IPad mit allen erforderlichen
Textverarbeitungs- und Präsentationsprogrammen. Die Lehrkraftbeset-
zung und die übrigen Rahmenbedingungen der Schule ermöglichen einen
ordnungsgemäßen laut Stundentafel der Schule vorgesehen Biologieun-
terricht.
In der Oberstufe befinden sich durchschnittlich ca. 40 Schülerinnen und
Schüler in jeder Stufe. Das Fach Biologie ist in der Einführungsphase in
der Regel mit 2 Grundkursen vertreten.
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 ---
8 BI (2)
9 BI (1)
Fachunterricht in der EF und in der QPH
10 BI (3)
11 BI (3/5)
12 BI (3/5)
Die Unterrichtstaktung an der Schule folgt einem 45 Minutenraster, wobei
angestrebt wird, dass der naturwissenschaftliche Unterricht möglichst in
Doppelstunden stattfindet.
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
Doppelstunden. Um die Qualität des Unterrichts nachhaltig zu entwickeln,
vereinbart die Fachkonferenz vor Beginn jedes Schuljahres neue unter-
richtsbezogene Entwicklungsziele. Aus diesem Grunde wird am Ende des
Schuljahres überprüft, ob die bisherigen Entwicklungsziele weiterhin gel-
ten und ob Unterrichtsmethoden, Diagnoseinstrumente und Fördermate-
rialien ersetzt oder ergänzt werden sollen. Nach Veröffentlichung des
neuen schulinternen Lehrplans steht dessen unterrichtliche Umsetzung im
Fokus. Hierzu werden sukzessive exemplarisch konkretisierte Unterrichts-
vorhaben und darin eingebettet Überprüfungsformen entwickelt und er-
probt.
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
4Kenntnisse die Voraussetzung für einen eigenen Standpunkt und für ver-
antwortliches Handeln gefordert und gefördert. Hervorzuheben sind hier-
bei die Aspekte Ehrfurcht vor dem Leben in seiner ganzen Vielfältigkeit,
Nachhaltigkeit, Umgang mit dem eigenen Körper und ethische Grundsät-
ze.
Ein wichtiger Aspekt des Schulkonzepts ist die Nachhaltigkeit. Diesen un-
terstützt die Schule mit verschiedenen Aktionen und Teilnahmen an ver-
schiedenen. Die Organisation liegt dabei hauptverantwortlich bei den
Fachschaften Physik und Biologie.
Darüber hinaus kooperiert die Schule mit außerschulischen Lernorten wie
z.B. dem Aquazoo, der Waldschule und mit verschiedenen universitären
Einrichtungen.
52 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 6
neuen Schule, aber auch zur Verdeutlichung von unterrichtsbezogenen
fachgruppeninternen Absprachen zu didaktisch-methodischen Zugängen,
fächerübergreifenden 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.
72.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben
Einführungsphase
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Wie Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Wel-
sind Zellen aufgebaut und organisiert? che Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäu-
ren für das Leben?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF1 Wiedergabe Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• 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)
w Zellaufbau w Stofftransport zwischen Kompar-
timenten (Teil 1) Inhaltliche Schwerpunkte:
w Funktion des Zellkerns w Zellverdopplung und
Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten DNA
Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran – Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche
Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt Rolle spielen Enzyme in unserem Leben?
und Modelle für die Forschung?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: • 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: w Enzyme
w Biomembranen w Stofftransport zwischen Kom-
partimenten (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten
Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Biologie und Sport – Welchen
Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Kör-
per?
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 Stoff-
wechsel
Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten
Summe Einführungsphase: ca. 90 Ustd.
82.1.2 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 Minute
9Unterrichtsvorhaben 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 …
• Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1) • UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben.
• UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenz-
Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten 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, Verbindlicher Beschluss der
Organ und Organismus Fachkonferenz:
SI-Vorwissen wird ohne Be-
notung ermittelt (z.B.
Informationstexte Selbstevaluationsbogen)
einfache, kurze Texte zum notwendigen
Basiswissen Möglichst selbstständiges Auf-
arbeiten des Basiswissens zu
den eigenen Test-
Problemstellen.
Zelltheorie – 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 (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-
10Zellen 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 Mögliche Stationen bspw.:
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-
• Endo – und Exocytose tegradientenzentrifugation (Tisch- tenzentrifugation werden erläu-
• Endosymbiontentheorie 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.
Hierzu könnte man wie folgt
präsentieren adressatenge- vorgehen:
recht die Endosymbionten- Eine „Adressatenkarte“ wird
theorie mithilfe angemesse- per Zufallsprinzip ausgewählt.
ner Medien (K3, K1, UF1). Auf dieser erhalten die SuS
Angaben zu ihrem fiktiven Ad-
erläutern die membranver- ressaten (z.B. Fachlehrkraft,
mittelten Vorgänge der Endo- fachfremde Lehrkraft, Mitschü-
und Exocytose (u. a. am ler/in, SI-Schüler/in etc.). Auf
Golgi-Apparat) (UF1, UF2). diesen richten sie ihr Lernpro-
dukt aus. Zum Lernprodukt
erläutern die Bedeutung des gehört das Medium (Flyer,
Cytoskeletts für den intrazel- Plakat, Podcast etc.) selbst
lulären Transport [und die und eine stichpunktartige Er-
Mitose] (UF3, UF1). läuterung der berücksichtigten
Kriterien.
Zelle, Gewebe, Organe, Organis- ordnen differenzierte Zellen Mikroskopieren von verschiedenen Zellty- Verbindlicher Beschluss der
men – Welche Unterschiede be- auf Grund ihrer Strukturen pen Fachkonferenz:
11stehen zwischen Zellen, die ver- spezifischen Geweben und Mikroskopieren von Fertig-
schiedene Funktionen überneh- Organen zu und erläutern präparaten verschiedener
men? den Zusammenhang zwi- Zelltypen an ausgewählten
• Zelldifferenzierung schen Struktur und Funktion Zelltypen
(UF3, UF4, UF1).
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
Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben?
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
12Inhaltliche 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 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
Die 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- werten Klonierungsexperi- Experiment zum Kerntransfer bei Xenopus
tion des Zellkerns in der mente (Kerntransfer bei Xe-
Zelle nopus) aus und leiten ihre
Bedeutung für die Stammzell-
forschung ab (E5).
13Welche 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).
Wie ist die DNA aufgebaut, wo ordnen die biologisch bedeut-
findet man sie und wie wird sie samen Makromoleküle [Koh-
kopiert? lenhydrate, Lipide, Proteine,]
• Aufbau und Vorkom- Nucleinsäuren den verschie-
men von Nukleinsäuren denen zellulären Strukturen
und Funktionen zu und erläu-
tern sie bezüglich ihrer we-
sentlichen chemischen Ei-
genschaften (UF1, UF3).
• Aufbau der DNA erklären den Aufbau der DNA Modellbaukasten zur DNA Struktur und Rep- Der DNA-Aufbau und die Rep-
mithilfe eines Strukturmodells likation likation werden lediglich mo-
(E6, UF1). dellhaft erarbeitet. Die Kom-
• Mechanismus der DNA- http://www.ipn.uni-kiel.de/eibe/UNIT06DE.PDF plementarität wird dabei her-
Replikation in der S- beschreiben den semikonser- ausgestellt.
Phase der Interphase vativen Mechanismus der
DNA-Replikation (UF1, UF4).
Verdeutlichung des Lernzu- Strukturlegetechnik bzw. Netzwerktechnik Methode wird mit denselben
wachses Begriffen wie zu Beginn des
Vorhabens erneut wiederholt.
Ergebnisse werden verglichen.
SuS erhalten anschließend
individuelle Wiederholungsauf-
träge.
14Welche Möglichkeiten und zeigen Möglichkeiten und Informationsblatt zu Zellkulturen in der Bio- Zentrale Aspekte werden her-
Grenzen 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.
Nach Reflexion der Diskussion
können Leserbriefe verfasst
werden.
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
15Unterrichtsvorhaben 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 (Teil 2) • K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten struktu-
riert 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 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.
• 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 geeigne-
• Plasmolyse führen mikroskopische Un- den Unikliniken te Experimente zur Überprüfung
tersuchungen zur Plasmo- ihrer Vermutungen durch.
lyse hypothesengeleitet
durch und interpretieren die Experimente mit Schweineblut, roter Versuche zur Überprüfung der
16beobachteten Vorgänge Zwiebelzelle und Rotkohlgewebe und Hypothesen
(E2, E3, E5, K1, K4). mikroskopische Untersuchungen
Kartoffel-Experimente
recherchieren Beispiele der a) ausgehöhlte Kartoffelhälfte mit
Osmose und Osmoregulati- Zucker, Salz und Stärke Versuche zur Generalisierbarkeit
on in unterschiedlichen b) Kartoffelstäbchen (gekocht und der Ergebnisse werden geplant
Quellen und dokumentieren ungekocht) und durchgeführt.
die Ergebnisse in einer ei-
genständigen Zusammen- Informationstexte, Animationen und
fassung (K1, K2). Lehrfilme zur Brownschen Molekular-
• Brownsche- bewegung (physics-animations.com) Phänomen wird auf Modellebene
Molekularbewegung erklärt (direkte Instruktion).
Demonstrationsexperimente mit Tin-
te oder Deo zur Diffusion
• Diffusion
Arbeitsaufträge zur Recherche osmo-
regulatorischer Vorgänge
• Osmose Weitere Beispiele (z. B. Salzwie-
se, Niere) für Osmoregulation
Informationsblatt zu Anforderungen werden recherchiert.
an ein Lernplakat (siehe LaBudde
2010) Ein Lernplakat zur Osmose wird
kriteriengeleitet erstellt.
Checkliste zur Bewertung eines Lern-
plakats
Lernplakate werden gegenseitig
Arbeitsblatt mit Regeln zu einem beurteilt und diskutiert.
sachlichen Feedback
Warum löst sich Öl nicht in Wasser? ordnen die biologisch be- Demonstrationsexperiment zum Ver- Phänomen wird beschrieben.
deutsamen Makromoleküle halten von Öl in Wasser
• Aufbau und Eigenschaften von ([Kohlenhydrate], Lipide,
Lipiden und Phospholipiden Proteine, [Nucleinsäuren]) Informationsblätter Das Verhalten von Lipiden und
den verschiedenen zellulä- • zu funktionellen Gruppen Phospholipiden in Wasser wird
ren Strukturen und Funktio- • Strukturformeln von Lipiden und mithilfe ihrer Strukturformeln und
nen zu und erläutern sie Phospholipiden den Eigenschaften der funktio-
bezüglich ihrer wesentli- • Modelle zu Phospholipiden in nellen Gruppen erklärt.
chen chemischen Eigen- Wasser
17schaften (UF1, UF3). Einfache Modelle (2-D) zum Ver-
halten von Phospholipiden in
Wasser werden erarbeitet und
diskutiert.
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 wissenschaftli-
- Bilayer-Modell Versuche von Gorter und Grendel mit che Erkenntniszuwachs wird in
Erythrozyten (1925) zum Bilayer- den Folgestunden fortlaufend
Modell dokumentiert und für alle Kurs-
teilnehmerinnen und Kursteil-
nehmer auf Plakaten festgehal-
ten.
Arbeitsblatt zur Arbeit mit Modellen Der Modellbegriff und die Vorläu-
figkeit von Modellen im For-
schungsprozess werden verdeut-
licht.
Partnerpuzzle zu Sandwich-Modellen Auf diese Weise kann die Arbeit
- Sandwich-Modelle Arbeitsblatt 1: Erste Befunde durch in einer scientific community
die Elektronenmikroskopie (G. Palade, nachempfunden werden.
1950er) Die „neuen“ Daten legen eine
Arbeitsblatt 2: Erste Befunde aus der Modifikation des Bilayer-Modells
Biochemie (Davson und Danielli, von Gorter und Grendel nahe
1930er) und führen zu neuen Hypothe-
sen (einfaches Sandwichmodell /
Sandwichmodell mit eingelager-
tem Protein / Sandwichmodell mit
integralem Protein).
18Abbildungen auf der Basis von Ge- Das Membranmodell muss er-
frierbruchtechnik und Elektronenmikro- neut modifiziert werden.
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
- Erweitertes Fluid-Mosaik- (UF1, UF3). Experimente zur Aufklärung der Lage Das Fluid-Mosaik-Modell muss
Modell (Kohlenhydrate in der von Kohlenhydraten in der Biomemb- erweitert werden.
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
Ergebnisse graphisch und Quellen werden ordnungsgemäß
mithilfe von Texten dar (K2, Checkliste zur korrekten Angabe von notiert (Verfasser, Zugriff etc.).
K3). Internetquellen
- Markierungsmethoden zur Die biologische Bedeutung (hier
Ermittlung von Membranmo- recherchieren die Bedeu- Internetrecherche zur Funktionsweise nur die proximate Erklärungs-
lekülen (Proteinsonden) tung der Außenseite der von Tracern ebene!) der Glykokalyx (u.a. bei
Zellmembran und ihrer der Antigen-Anti-Körper-
Oberflächenstrukturen für Reaktion) wird recherchiert.
die Zellkommunikation (u. a.
- dynamisch strukturiertes Mo- Antigen-Antikörper- Informationen zum dynamisch struktu- Historisches Modell wird durch
saikmodel (Rezeptor-Inseln, Reaktion) und stellen die rierten Mosaikmodell Vereb et al (2003) aktuellere Befunde zu den Re-
Lipid-Rafts) Ergebnisse adressatenge- zeptor-Inseln erweitert.
recht dar (K1, K2, K3). Abstract aus:
Vereb, G. et al. (2003): Dynamic, yet
structured: The cell membrane three
decades after the Singer-Nicolson
model.
19• Nature of Science – naturwis- Lernplakat (fertig gestellt) zu den Bio- Ein Reflexionsgespräch auf der
senschaftliche Arbeits- und membranen Grundlage des entwickelten Pla-
Denkweisen kats zu Biomembranen wird
durchgeführt.
Wichtige wissenschaftliche Ar-
beits- und Denkweisen sowie die
Rolle von Modellen und dem
technischen Fortschritt werden
herausgestellt.
Wie macht sich die Wissenschaft die Elisa-Test Durchführung eines ELISA-Tests
Antigen-Antikörper-Reaktion zunutze? zur Veranschaulichung der Anti-
• Moderne Testverfahren gen-Antikörper-Reaktion.
Wie werden gelöste Stoffe durch Bio- beschreiben Transportvor- Gruppenarbeit: SuS können entsprechend der
membranen hindurch in die Zelle bzw. gänge durch Membranen Informationstext zu verschiedenen Informationstexte 2-D-Modelle zu
aus der Zelle 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
dieser Modelle an (E6).
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
20Einführungsphase:
Hinweis: Thema, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte und Kompetenzen hat die Fachkonferenz
der Beispielschule verbindlich vereinbart. In allen anderen Bereichen sind Abweichungen von den
vorgeschlagenen Vorgehensweisen bei der Konkretisierung der Unterrichtsvorhaben möglich. Darüber
hinaus enthält dieser schulinterne Lehrplan in den Kapiteln 2.2 bis 2.4 übergreifende sowie z.T. auch
jahrgangsbezogene Absprachen zur fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit, zur Leistungs-
bewertung und zur Leistungsrückmeldung. Je nach internem Steuerungsbedarf können solche Ab-
sprachen auch vorhabenbezogen vorgenommen werden.
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
21Unterrichtsvorhaben 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 Gütekriterien für gute „Spickzet-
spielen sie eine Rolle? deutsamen Makromoleküle Gruppen und ihren Eigenschaften so- tel“ werden erarbeitet (Übersicht-
• Monosaccharid, (Kohlenhydrate, [Lipide, wie Kohlenhydratklassen und Vorkom- lichkeit, auf das Wichtigste be-
• Disaccharid Proteine, Nucleinsäuren]) men und Funktion in der Natur schränkt, sinnvoller Einsatz von
• Polysaccharid den verschiedenen zellulä- mehreren Farben, um Inhalte zu
ren Strukturen und Funktio- „Spickzettel“/Buddy-Book als legale systematisieren etc.) werden
nen zu und erläutern sie Methode des Memorierens erarbeitet.
bezüglich ihrer wesentlichen
chemischen Eigenschaften Museumsgang
(UF1, UF3). Der beste „Spickzettel“ kann
Beobachtungsbogen mit Kriterien für gekürt und allen SuS“ zur Verfü-
„gute Spickzettel“ gung gestellt werden.
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-
22• 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 Gruppenarbeit
bezüglich ihrer wesentlichen Lernplakate zum Aufbau von Protei- Lernplakate werden erstellt und
chemischen Eigenschaften nen auf ihre Sachrichtigkeit und An-
(UF1, UF3). schaulichkeit hin diskutiert und
ggf. modifiziert.
Sie bleiben im Fachraum hän-
gen und dienen der späteren
Orientierung.
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) Kiwi mit Quark ge- Phänomen her entwickelt.
kühlt/ungekühlt/erhitzt
• Substrat- und Wirkungsspezifi- c) Lactase und Milch sowie Gluco- Hypothesen zur Erklärung der
tät seteststäbchen (Immobilisie- Phänomene werden aufgestellt.
rung von Lactase mit Alginat) Experimente zur Überprüfung
d) Peroxidase mit Kartoffelscheibe der Hypothesen werden geplant,
oder Kartoffelsaft (Verdün- durchgeführt und abschließend
nungsreihe) werden mögliche Fehlerquellen
e) Urease und Harnstoffdünger ermittelt und diskutiert.
(Indikator Rotkohlsaft)
Die gestuften Hilfen (Checklis-
ten) sollen Denkanstöße für jede
Schlüsselstelle im Experimen-
tierprozess geben.
Hilfekarten (gestuft) für die vier ver- Vorgehen und Ergebnisse wer-
schiedenen Experimente den auf Plakaten präsentiert.
SuS erhalten Beobachtungsbo-
gen für den Museumsgang und
23Checklisten mit Kriterien für verteilen Punkte. Anschließend
- naturwissenschaftliche Frage- wird das beste Plakat gekürt.
stellungen,
- Hypothesen, Modelle zur Funktionsweise des
- Untersuchungsdesigns. aktiven Zentrums werden er-
stellt.
Plakatpräsentation
Museumsgang Hier bietet sich an die Folgen
einer veränderten Aminosäu-
resequenz, z. B. bei Lactase
Gruppenrallye mit Anwendungsbei- mithilfe eines Modells zu disku-
spielen zu je einem Beispiel aus dem tieren.
anabolen und katabolen Stoffwechsel.
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-
rungsbarriere / Reaktions-
schwelle
Was beeinflusst die Wirkung / Funkti- beschreiben und interpretie- Checkliste mit Kriterien zur Beschrei- Verbindlicher Beschluss der
on von Enzymen? ren Diagramme zu enzyma- bung und Interpretation von Diagram- Fachkonferenz:
• pH-Abhängigkeit tischen Reaktionen (E5). men Das Beschreiben und Interpre-
• Temperaturabhängigkeit tieren von Diagrammen wird
• Schwermetalle stellen Hypothesen zur Ab- Experimente mithilfe von Interaktions- geübt.
hängigkeit der Enzymaktivi- boxen zum Nachweis der Konzentrati-
• Substratkonzentration / Wech- tät von verschiedenen Fak- ons-, Temperatur- und pH- Experimente zur Ermittlung der
selzahl toren auf und überprüfen sie Abhängigkeit (Lactase und Bromelain) Abhängigkeiten der Enzymaktivi-
experimentell und stellen sie tät werden geplant und durchge-
graphisch dar (E3, E2, E4, Modellexperimente mit Schere und führt.
E5, K1, K4). Papierquadraten zur Substratkonzent- Wichtig: Denaturierung im Sinne
ration einer irreversiblen Hemmung
24durch Temperatur, pH-Wert und
Schwermetalle muss herausge-
stellt werden.
Die Wechselzahl wird problema-
tisiert.
Experimenten zur Ermittlung von
Enzymeigenschaften an ausge-
wählten Beispielen.
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
25Bedeutung für unser heuti-
ges Leben ab (B4).
Diagnose von Schülerkompetenzen:
• 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
26Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper?
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
Welche Veränderungen können Münchener Belastungstest oder Begrenzende Faktoren bei unter-
während und nach körperlicher multi-stage Belastungstest. schiedlich trainierten Menschen
Belastung beobachtet werden? werden ermittelt.
Selbstbeobachtungsprotokoll zu
Systemebene: Organismus Herz, Lunge, Durchblutung Muskeln
• Belastungstest Graphic Organizer auf verschiede- Damit kann der Einfluss von Trai-
• Schlüsselstellen der kör- nen Systemebenen ning auf die Energiezufuhr, Durch-
perlichen Fitness blutung, Sauerstoffversorgung,
Energiespeicherung und Ernäh-
rungsverwertung systematisiert
werden.
Die Auswirkung auf verschiedene
27Systemebenen (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-
und 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 Mitochond-
Systemebene: Organ und Gewebe Fachsprache die aerobe und riendichte (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. Die Milchsäuregärung dient der
schiedenen Faktoren (E3, E2, pH-Wert) Veranschaulichung anaerober Vor-
Systemebene: Molekül E1, E4, E5, K1, K4). Forscherbox gänge:
• Lactat-Test Modellexperiment zum Nachweis
• Milchsäure-Gärung von Milchsäure unter anaeroben
Bedingungen wird geplant und
durchgeführt.
Verbindlicher Beschluss der
Fachkonferenz:
In diesem Unterrichtsvorhaben
liegt ein Schwerpunkt auf dem
Wechsel zwischen den biologi-
schen Systemebenen gemäß der
Jo-Jo-Methode (häufiger Wechsel
zwischen den biologischen Orga-
nisationsebenen)
28Welche 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
• 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 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).
Systemebene: 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-
29• Atmungskette einfacher Schemata (UF3). ten von Peter Mitchell (chemiosmo- gewertet.
tische Theorie) zum Aufbau eines
beschreiben und präsentieren Protonengradienten in den Mito-
die ATP-Synthese im Mito- chondrien für die ATP-Synthase
chondrium mithilfe vereinfachter (vereinfacht)
Schemata (UF2, K3).
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 Glykogenspeiche-
• Kapillarisierung rung) betrachtet, diskutiert und beur-
• Mitochondrien teilt werden.
erklären mithilfe einer graphi-
Systemebene: Molekül schen Darstellung die zentrale Arbeitsblatt mit einem vereinfach- Verschiedene Situationen können
• Glycogenspeicherung Bedeutung des Zitronensäu- ten Schema des Zitronensäurezyk- „durchgespielt“ (z.B. die Folgen ei-
• Myoglobin rezyklus im Zellstoffwechsel lus und seiner Stellung im Zellstoff- ner Fett-, Vitamin- oder Zuckerun-
(E6, UF4). wechsel (Zusammenwirken von terversorgung) werden.
Kohlenhydrat, Fett und Proteinstoff-
wechsel)
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
30Historische Fallbeispiele zum Ein- erarbeitet, deren Folgen abge-
satz von EPO (Blutdoping) im Spit- schätzt und bewertet.
zensport
Bewertungsverfahren und Begriffe
Weitere Fallbeispiele zum Einsatz werden geübt und gefestigt.
anaboler Steroide in Spitzensport
und Viehzucht
Diagnose von Schülerkompetenzen:
• Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
Leistungsbewertung:
• KLP-Überprüfungsform: „Bewertungsaufgabe“ zur Ermittlung der Entscheidungskompetenz (B2) und der Kriterienermittlungs-
kompetenz (B1) mithilfe von Fallbeispielen
• ggf. Klausur.
312.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen
Arbeit
In Absprache mit der Lehrerkonferenz sowie unter Berücksichtigung des Schul-
programms hat die Fachkonferenz Biologie die folgenden fachmethodischen und
fachdidaktischen Grundsätze beschlossen. In diesem Zusammenhang beziehen
sich die Grundsätze 1 bis 14 auf fächerübergreifende Aspekte, die auch Gegen-
stand der Qualitätsanalyse sind, die Grundsätze 15 bis 25 sind fachspezifisch
angelegt.
Überfachliche Grundsätze:
1.) Geeignete Problemstellungen zeichnen die Ziele des Unterrichts vor und
bestimmen die Struktur der Lernprozesse.
2.) Inhalt und Anforderungsniveau des Unterrichts entsprechen dem Leis-
tungsvermögen der Lerner.
3.) Die Unterrichtsgestaltung ist auf die Ziele und Inhalte abgestimmt.
4.) Medien und Arbeitsmittel sind lernernah gewählt.
5.) Die Schülerinnen und Schüler erreichen einen Lernzuwachs.
6.) Der Unterricht fördert und fordert eine aktive Teilnahme der Lerner.
7.) Der Unterricht fördert die Zusammenarbeit zwischen den Lernenden und
bietet ihnen Möglichkeiten zu eigenen Lösungen.
8.) Der Unterricht berücksichtigt die individuellen Lernwege der einzelnen Ler-
ner.
9.) Die Lerner erhalten Gelegenheit zu selbstständiger Arbeit und werden da-
bei unterstützt.
10.) Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Einzel-, Partner- bzw.
Gruppenarbeit sowie Arbeit in kooperativen Lernformen.
11.) Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Arbeit im Plenum.
12.) Die Lernumgebung ist vorbereitet; der Ordnungsrahmen wird eingehalten.
13.) Die Lehr- und Lernzeit wird intensiv für Unterrichtszwecke genutzt.
14.) Es herrscht ein positives pädagogisches Klima im Unterricht.
Fachliche Grundsätze:
15.) Der Biologieunterricht orientiert sich an den im gültigen Kernlehrplan aus-
gewiesenen, obligatorischen Kompetenzen.
16.) Der Biologieunterricht ist problemorientiert und an Unterrichtsvorhaben und
Kontexten ausgerichtet.
17.) Der Biologieunterricht ist lerner- und handlungsorientiert, d.h. im Fokus
steht das Erstellen von Lernprodukten durch die Lerner.
18.) Der Biologieunterricht ist kumulativ, d.h. er knüpft an die Vorerfahrungen
und das Vorwissen der Lernenden an und ermöglicht das Erlernen von
neuen Kompetenzen.
19.) Der Biologieunterricht fördert vernetzendes Denken und zeigt dazu eine
über die verschiedenen Organisationsebenen bestehende Vernetzung von
biologischen Konzepten und Prinzipien mithilfe von Basiskonzepten auf.Sie können auch lesen
