CURRICULUM BIOLOGIE Einführungsphase (EF) und Qualifikationsphase (Q) - Sek. II - Görres ...
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CURRICULUM BIOLOGIE
Sek. II
Einführungsphase (EF) und
Qualifikationsphase (Q)
Görres-Gymnasium Düsseldorf
nach Beschluss der Fachkonferenz vom 24.01.2017Inhalt
1. Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit 3
2. Entscheidungen zum Unterricht 5
2.1. Unterrichtsvorhaben 5
2.1.1. Unterrichtsraster Unterrichtsvorhaben: Einführungsphase 7
2.1.2. Mögliche konkretisierte Unterrichtsvorhaben: Einführungs- 9
phase
2.1.3. Unterrichtsraster Unterrichtsvorhaben: Qualifikations-
phase 1 (Grund- und Leistungskurs) 26
2.1.4. Mögliche konkretisierte Unterrichtsvorhaben: Qualifikations-
phase 1 30
2.1.5. Unterrichtsraster Unterrichtsvorhaben: Qualifikations-
phase 2 (Grund- und Leistungskurs) 43
2.1.6. Mögliche konkretisierte Unterrichtsvorhaben: Qualifikations-
phase 2 48
2.2. Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit 63
2.3. Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung 65
2.4. Lehr- und Lernmittel 67
3. Qualitätssicherung und Evaluation 68
21. Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit
Das Görres-Gymnasium liegt im Stadtzentrum von Düsseldorf. Das
Schulgebäude verfügt über zwei Biologiefachräume: einem Übungsraum
und einem Hörsaal. In Absprache kann der danebenliegende
Erdkundefachraum mitbenutzt werden.
Die Sammlung verfügt über eine ausreichend große Anzahl an regelmäßig
gewarteten Lichtmikroskopen, Fertigpräparaten zu verschiedenen Zell-
und Gewebetypen sowie Modellen (z.B. DNA und Mitosestadien).
Die Fachkonferenz stimmt sich bezüglich in der Sammlung vorhandener
Gefahrstoffe mit der dazu beauftragten Lehrkraft der Schule ab.
Die Schule verfügt über einen Computerraum, in dem ausreichend
internetfähige Computer zur Verfügung stehen. Ein weiterer Raum steht
nach Absprache mit der Fachschaft Informatik ebenfalls zur Verfügung.
Der Biologieübungsraum ist mit einem internetfähigen Laptop und Beamer
ausgestattet, der Biologie-Hörsaal verfügt über einen internetfähigen
Laptop und ein Smartboard. Die Lehrerbesetzung und die übrigen
Rahmenbedingungen der Schule ermöglichen einen ordnungsgemäßen,
laut Stundentafel der Schule vorgesehen, Biologieunterricht.
In jedem Jahrgang der Oberstufe befinden sich zwischen 70 und 90
Schülerinnen und Schüler. Das Fach Biologie ist in der Einführungsphase
in der Regel mit 3-4 Grundkursen vertreten. In der Qualifikationsphase
können in der Regel 2-3 Grundkurse und ein Leistungskurs gebildet
werden. Eine Kooperation erfolgt mit dem nahegelegenen Luisen-
Gymnasium.
Die 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)
38 ------
9 BI (2)
Fachunterricht in der EF und in der QPH
10 BI (3)
11 BI (3/5) (GK/LK)
12 BI (3/5) (GK/LK)
Die Unterrichtstaktung an der Schule folgt einem 45 Minutenraster, wobei
angestrebt wird, dass der naturwissenschaftliche Unterricht i.d.R. in
Doppelstunden und in den entsprechenden Fachräumen 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
werden überwiegend kooperative, die Selbstständigkeit des Lerners
fördernde Unterrichtsformen genutzt, sodass ein individualisiertes Lernen
in der Sekundarstufe II kontinuierlich unterstützt wird. Hierzu eignen sich
besonders Doppelstunden. Um die Qualität des Unterrichts nachhaltig zu
entwickeln, vereinbart die Fachkonferenz vor Beginn jedes Schuljahres
neue unterrichtsbezogene Entwicklungsziele. Aus diesem Grunde wird am
Ende des Schuljahres überprüft, ob die bisherigen Entwicklungsziele
weiterhin gelten und ob Unterrichtsmethoden, Diagnoseinstrumente und
Fördermaterialien ersetzt oder ergänzt werden sollen. Nach
Veröffentlichung des neuen Kernlehrplans steht dessen unterrichtliche
Umsetzung im Fokus. Hierzu werden sukzessive exemplarisch
konkretisierte Unterrichtsvorhaben und darin eingebettet
Überprüfungsformen entwickelt und erprobt.
Der Biologieunterricht soll Interesse an naturwissenschaftlichen
Fragestellungen wecken und die Grundlage für das Lernen in Studium und
Beruf in diesem Bereich vermitteln. Dabei werden fachlich und bioethisch
fundierte Kenntnisse die Voraussetzung für einen eigenen Standpunkt und
für verantwortliches Handeln gefordert und gefördert. Hervorzuheben sind
hierbei die Aspekte Ehrfurcht vor dem Leben in seiner ganzen
Vielfältigkeit, Nachhaltigkeit, Umgang mit dem eigenen Körper und
ethische Grundsätze. mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
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“ werden die für alle Lehrerinnen
und Lehrer gemäß Fachkonferenzbeschluss verbindlichen Kontexte sowie
Verteilung und Reihenfolge der Unterrichtsvorhaben dargestellt. Das
Übersichtsraster dient dazu, den Kolleginnen und Kollegen einen schnel-
len Überblick über die Zuordnung der Unterrichtsvorhaben zu den einzel-
nen Jahrgangsstufen sowie den im Kernlehrplan genannten Kompe-
tenzerwartungen, Inhaltsfeldern und inhaltlichen Schwerpunkten zu ver-
schaffen. Um Klarheit für die Lehrkräfte herzustellen und die Übersicht-
lichkeit zu gewährleisten, werden in der Kategorie „Schwerpunkte der
Kompetenzentwicklung“ an dieser Stelle nur die übergeordneten Kompe-
tenzerwartungen ausgewiesen, während die konkretisierten Kompe-
tenzerwartungen erst auf der Ebene der möglichen konkretisierten Unter-
richtsvorhaben Berücksichtigung finden. Der ausgewiesene Zeitbedarf
versteht sich als grobe Orientierungsgröße, die nach Bedarf über- oder
unterschritten werden kann.
Während der Fachkonferenzbeschluss zum „Übersichtsraster Unterrichts-
vorhaben“ zur Gewährleistung vergleichbarer Standards sowie zur Ab-
sicherung von Lerngruppen- und Lehrkraftwechseln für alle Mitglieder der
Fachkonferenz Bindekraft entfalten soll, besitzt die exemplarische Ausge-
staltung „möglicher konkretisierter Unterrichtsvorhaben“ abgesehen von
den in der dritten Spalte (bei der Qualifikationsphase) bzw. in der vierten
Spalte (bei der Einführungsphase) im Fettdruck hervorgehobenen verbind-
lichen Fachkonferenzbeschlüssen nur empfehlenden Charakter. Referen-
darinnen und Referendaren sowie neuen Kolleginnen und Kollegen dienen
diese vor allem zur standardbezogenen Orientierung in der neuen Schule,
aber auch zur Verdeutlichung von unterrichtsbezogenen fachgruppenin-
ternen Absprachen zu didaktisch-methodischen Zugängen, fächerüber-
greifenden Kooperationen, Lernmitteln und -orten sowie vorgesehenen
Leistungsüberprüfungen. Abweichungen von den vorgeschlagenen Vor-
5gehensweisen 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.
62.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben: Einführungs-
phase
Einführungsphase
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zell-
organisiert? kern und Nukleinsäuren für das Leben?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF1 Wiedergabe • UF4 Vernetzung
• UF2 Auswahl • E1 Probleme und Fragestellungen
• K1 Dokumentation • K4 Argumentation
• B4 Möglichkeiten und Grenzen
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
Zellaufbau Funktion des Zellkerns Zellverdopplung und DNA Mitose Meiose
Zeitbedarf: ca. 13 Std. à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung ha- Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unse-
ben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung? rem Leben?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• K1 Dokumentation • E2 Wahrnehmung und Messung
• K2 Recherche • E4 Untersuchungen und Experimente
• K3 Präsentation • E5 Auswertung
• E3 Hypothesen
• E6 Modelle
• E7 Arbeits- und Denkweisen
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
Biomembranen Stofftransport (u.a. Osmose) zwischen Kompartimen- Enzyme
ten
Zeitbedarf: ca. 18 Std. à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 19 Stunden à 45 Minuten
7Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche
Aktivität auf unseren Körper?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF3 Systematisierung
• B1 Kriterien
• B2 Entscheidungen
• B3 Werte und Normen
Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Dissimilation Körperliche Aktivität und Stoffwechsel
Zeitbedarf: ca. 26 Stunden à 45 Minuten
Summe Einführungsphase: 98 Stunden
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 organisiert?
• Unterrichtsvorhaben II: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern 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
• Mitose
• Meiose
Basiskonzepte:
System:
Prokaryot, Eukaryot, Biomembran, Zellorganell, Zellkern, Chromosom, Makromolekül, Cytoskelett, Transport, Zelle, Gewebe, Organ, Plasmolyse
Struktur und Funktion:
Cytoskelett, Zelldifferenzierung, Zellkompartimentierung, Transport, Diffusion, Osmose, Zellkommunikation, Tracer
Entwicklung:
Endosymbiose, Replikation, Mitose, Zellzyklus, Meiose, Zelldifferenzierung
Zeitbedarf: ca. 53 Std. à 45 Minuten
9Mögliche 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. 13 Std. à 45 Minuten • UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten
Bereichen auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem un-
terscheiden.
• K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten struktu-
riert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge.
Mögliche didaktische Leitfra- Konkretisierte Kompe- Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Me- Didaktisch-methodische An-
gen/ Sequenzierung inhaltlicher tenzerwartungen des Kern- thoden merkungen und Empfehlun-
Aspekte lehrplans gen sowie Darstellung der
Die Schülerinnen und Schüler verbindlichen Absprachen
… der Fachkonferenz
Lebewesen bestehen aus Zellen Begründen die biologische z.B. Mystery-Karten
Bedeutung [der Mitose auf
• Kennzeichen des Lebendi- der Basis] der Zelltheorie (z. B. Auge, da bekannt)
gen (UF1, UF4)
• Organismus, Organ, Ge-
webe, Zelle
Wie sind Zellen grundsätzlich auf- beschreiben den Aufbau eu- Mikroskopieren (LM) von Tier- und Pflan-
gebaut? karyotischer Zellen im Hin- zenzellen
blick auf den Unterschied
• Zellaufbau zwischen Tier- und Pflanzen-
• Unterschied: Tier- und zellen (UF3).
Pflanzenzelle
10Welchen Fortschritt bieten die un- stellen den wissenschaftli-
terschiedlichen Mikroskopiertypen chen Erkenntniszuwachs zum
zur Betrachtung des Zellaufbaus? Zellaufbau durch technischen
Fortschritt an Beispielen
(durch Licht-, Elektronen- 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 Zel-
sie sich grundlegend? und stellen die Unterschiede bakteriellen Zellen len werden erarbeitet. EM-Bild
• Aufbau pro- und eukaryoti- heraus (UF3). wird mit Modell verglichen.
scher Zellen
Wie ist eine Zelle organisiert und beschreiben Aufbau und z.B. Stationenlernen oder Gruppenpuzzle Dokumentation von Ergebnis-
wie gelingt es der Zelle so viele Funktion der Zellorganellen sen
verschiedene Leistungen zu er- und erläutern die Bedeutung Präsentation von Ergebnissen
bringen? der Zellkompartimentierung
• Aufbau und Funktion von für die Bildung unterschiedli-
Zellorganellen cher Reaktionsräume inner-
• Zellkompartimentierung halb einer Zelle (UF3, UF1).
• Endo – und Exocytose erläutern die membranvermit-
• evtl. Endosymbiontentheo- telten Vorgänge der Endo-
rie und Exocytose (u. a. am Gol-
gi-Apparat) (UF1, UF2).
erläutern die Bedeutung des
Cytoskeletts für den intrazel-
lulären Transport [und die
Mitose] (UF3, UF1).
präsentieren adressatenge-
recht z. B. Ergebnisse des
Stationenlernens oder die
Endosymbiontentheorie mit-
hilfe angemessener Medien
(K3, K1, UF1).
11Zelle, Gewebe, Organe, Organis- ordnen differenzierte Zellen
men – Welche Unterschiede be- auf Grund ihrer Strukturen
stehen zwischen Zellen, die ver- spezifischen Geweben und
schiedene Funktionen überneh- Organen zu und erläutern
men? den Zusammenhang zwi-
• Zelldifferenzierung schen Struktur und Funktion
(UF3, UF4, UF1).
Diagnose von Schülerkompetenzen:
z.B. Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
Leistungsbewertung:
1. z.B. schriftliche Übung (o.ä.) zu Zelltypen und Struktur und Funktion von Zellorganellen
2. ggf. Klausur
12Mögliche 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 Er-
• Mitose kenntnisse modifizieren und reorganisieren.
• Meiose • E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teil-
probleme zerlegen und dazu biologische Fragestellungen formulieren.
Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten • 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
Was zeichnet eine naturwis- benennen Fragestellungen Acetabularia-Experimente von Hämmerling Naturwissenschaftliche Fra-
senschaftliche Fragestellung historischer Versuche zur gestellungen werden kriteri-
aus und welche Fragestellung Funktion des Zellkerns und und/ oder engeleitet entwickelt und Ex-
lag den Acetabularia und/oder stellen Versuchsdurchführun- perimente ausgewertet.
den Xenopus-Experimenten gen und Erkenntniszuwachs Experiment zum Kerntransfer bei Xenopus
zugrunde? dar (E1, E5, E7).
• Erforschung der Funk-
werten Klonierungsexperi-
tion des Zellkerns in
mente (Kerntransfer bei Xe-
der Zelle
nopus) aus und leiten ihre
Bedeutung für die Stammzell-
forschung ab (E5).
13Welche biologische Bedeutung begründen die biologische LM Allium cepa (Fertigpräparate) zentrale Aspekte:
haben die Mitose und die Mei- Bedeutung der Mitose auf der - exakte Reproduktion
ose für einen Organismus? Basis der Zelltheorie (UF1, z.B. Informationstexte, Abbildungen, Filme, - Organ- bzw. Gewebe-
• Mitose UF4). Animationen wachstum und Zeller-
• Interphase erläutern die Bedeutung des
neuerung
• Meiose Cytoskeletts für [den intrazel-
- Zellwachstum
lulären Transport und] die Mi-
tose (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 DNA-Doppelhelix-Modell Der DNA-Aufbau und die Rep-
mithilfe eines Strukturmodells likation werden lediglich mo-
(E6, UF1). dellhaft erarbeitet. Die Kom-
plementarität wird dabei her-
ausgestellt.
• Mechanismus der DNA- beschreiben den semikonser- Meselson-Stahl-Experiment Naturwissenschaftliche Fra-
Replikation in der S- vativen Mechanismus der gestellungen werden kriteri-
Phase der Interphase DNA-Replikation (UF1, UF4). engeleitet entwickelt und Ex-
perimente ausgewertet.
Welche Möglichkeiten und zeigen Möglichkeiten und z.B. zentrale Aspekte werden her-
Grenzen bestehen für die Zell- Grenzen der Zellkulturtechnik Informationsblatt zu Zellkulturen in der Bio- ausgearbeitet
kulturtechnik? in der Biotechnologie und Bi- technologie und Medizin- und Pharmafor-
Zellkulturtechnik omedizin auf (B4, K4). schung evtl. Verfassen von Leserbriefen
• Biotechnologie
• Biomedizin Rollenkarten zu Vertretern unterschiedlicher
14• Pharmazeutische In- Interessensverbände (Pharma-Industrie, For-
dustrie scher, PETA-Vertreter etc.)
Pro und Kontra-Diskussion zum Thema:
„Können Zellkulturen Tierversuche ersetzen?“
Diagnose von Schülerkompetenzen:
z.B. Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
Leistungsbewertung:
1. z.B. schriftliche Übung (o.ä) zu Mitose
2. ggf. Klausur
15Mögliche 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 (u.a. Osmose) zwischen Kompartimenten • K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert do-
kumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge.
Zeitbedarf: ca. 18 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 adressa-
tengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder
kurzen Fachtexten darstellen.
• E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren und
Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben.
• E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vor-
gänge begründet auswählen und deren Grenzen und Gültigkeitsbereiche an-
geben.
• E7 an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit
biologischer Modelle und Theorien beschreiben.
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
Warum löst sich Öl nicht in ordnen die biologisch bedeut- Demonstrationsexperiment zum Verhalten Phänomen wird beschrieben.
Wasser? Wie sind Proteine samen Makromoleküle Koh- von Öl in Wasser
aufgebaut? Wie sind Zucker lenhydrate, Lipide, Proteine Das Verhalten von Lipiden und
aufgebaut und wo spielen sie den verschiedenen zellulären z.B. Filme über die unterschiedlichen Makro- Phospholipiden in Wasser wird
eine Rolle? Strukturen und Funktionen zu moleküle mithilfe ihrer Strukturformeln und
• Aufbau und Eigenschaf- und erläutern sie bezüglich den Eigenschaften der funktio-
ten von Lipiden und ihrer wesentlichen chemi- nellen Gruppen erklärt.
Phospholipiden schen Eigenschaften (UF1,
16• Aufbau von Proteinen UF3).
(Wiederholung bei En-
zymen)
• Aufbau von Kohlenhyd-
raten
Welche Bedeutung haben stellen den wissenschaftlichen Abbildungen auf der Basis von Gefrierbruch-
technischer Fortschritt und Mo- Erkenntniszuwachs zum Auf- technik und Elektronenmikroskopie
delle für die Erforschung von bau von Biomembranen durch
Biomembranen? technischen Fortschritt an z.B. Film: Biologische Membranen – das Flüs- Wichtige wissenschaftliche
• verschiedene Memb- Beispielen dar und zeigen da- sig-Mosaik-Modell, Mystery-Karten Arbeits- und Denkweisen so-
ranmodelle ran die Veränderlichkeit von wie die Rolle von Modellen
Modellen auf (E5, E6, E7, und dem technischen Fort-
K4). schritt werden herausgestellt.
Weshalb und wie beeinflusst führen Experimente zur Diffu- Beispiele für Recherche zu Osmose und SuS formulieren erste Hypothe-
die Ionenkonzentration den Zu- sion und Osmose durch und Osmoregulation: sen, planen und führen Experi-
stand von Zellen? erklären diese mit Modellvor- • Süß- und Salzwasserfisch mente zur Überprüfung ihrer
• Brownsche- stellungen auf Teilchenebene • Schleudermechanismen Kapselfrüchte Vermutungen durch.
Molekularbewegung (E4, E6, K1, K4). • Funktionsweise der Niere/ Dialyse SuS erstellen ein Versuchspro-
• Diffusion • Wassertransport in der Wurzel tokoll.
führen mikroskopische Unter-
• Osmose suchungen zur Plasmolyse • Pantoffeltierchen
• Plasmolyse hypothesengeleitet durch und
interpretieren die beobachte- Kartoffel-Experimente
ten Vorgänge (E2, E3, E5, K1,
K4). Mikroskopie roter Zwiebelzellen
recherchieren Beispiele der
Osmose und Osmoregulation
in unterschiedlichen Quellen
und dokumentieren die Er-
gebnisse in einer eigenstän-
digen Zusammenfassung (K1,
K2).
17Wie werden gelöste Stoffe beschreiben Transportvor- Gruppenarbeit: Unterschiede zwischen stati-
durch Biomembranen hindurch gänge durch Membranen für Informationstext und Modelle zu verschiede- schen Modellen und realen Vor-
in die Zelle bzw. aus der Zelle verschiedene Stoffe mithilfe nen Transportvorgängen (an realen Beispie- gängen werden thematisiert.
heraus transportiert? geeigneter Modelle und ge- len)
• passiver Transport ben die Grenzen dieser Mo-
• aktiver Transport delle an (E6).
Diagnose von Schülerkompetenzen:
1) z.B. Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
2) z.B. KLP-Überprüfungsform: „Dokumentationsaufgabe“ und „Reflexionsaufgabe“ (Portfolio zum Thema: „Erforschung der Biomembranen“)
zur Ermittlung der Dokumentationskompetenz (K1) und der Reflexionskompetenz (E7)
Leistungsbewertung:
1) z.B. KLP-Überprüfungsform: „Beurteilungsaufgabe“ und „Optimierungsaufgabe“ (z.B. Modellkritik an Modellen zur Biomembran oder zu
Transportvorgängen) zur Ermittlung der Modell-Kompetenz (E6)
2) ggf. Klausur
18Einführungsphase:
Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
• Unterrichtsvorhaben IV: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben?
• Unterrichtsvorhaben V: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität 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
19Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:
Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben?
Inhaltsfelder: 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/ Materia- Didaktisch-methodische Anmer-
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte tenzerwartungen des Kern- lien/ Methoden kungen und Empfehlungen sowie
lehrplans Darstellung der verbindlichen Ab-
Die Schülerinnen und Schü- sprachen der Fachkonferenz
ler …
Welche Wirkung / Funktion haben En- erläutern Struktur und Funk- Versuche zur Aktivierungsenergie/ Die zentralen Aspekte der Biokataly-
zyme? tion von Enzymen und ihre Enzymwirkung se werden erarbeitet:
• Katalysator Bedeutung als Biokatalysa- (z.B. Katalase-Experimente) • Senkung der Aktivierungs-
• Biokatalysator toren bei Stoffwechselreakti- energie
• endergonische und exergoni- onen (UF1, UF3, UF4). Grafik Aktivierungsenergie • Erhöhung des Stoffumsatzes
sche Reaktion pro Zeit
• Aktivierungsenergie, Aktivie-
rungsbarriere/Reaktionsschwelle
Welche Bedeutung haben Enzyme im beschreiben und erklären Versuche z.B. zur Substrat- und Die Substrat- und Wirkungsspezifität
menschlichen Stoffwechsel? mithilfe geeigneter Modelle Wirkungsspezifität werden veranschaulicht.
• aktives Zentrum Enzymaktivität [und Enzym-
• allgemeine Enzymreaktions- hemmung] (E6).
gleichung erläutern Struktur und Funk-
• Substrat- und Wirkungsspezifi- tion von Enzymen und ihre
Modelle zur Funktionsweise des ak-
tät tiven Zentrums werden erstellt.
Bedeutung als Biokatalysa-
toren bei Stoffwechselreakti-
onen (UF1, UF3, UF4).
20Was beeinflusst die Wirkung / Funktion stellen Hypothesen zur Ab- Checkliste mit Kriterien zur Be- Hypothesen zur Erklärung der
von Enzymen? hängigkeit der Enzymaktivi- schreibung und Interpretation von Phänomene werden aufgestellt.
• pH-Abhängigkeit tät von verschiedenen Fakto- Diagrammen Experimente zur Überprüfung der
• Temperaturabhängigkeit ren auf und überprüfen sie Hypothesen werden geplant,
• Substratkonzentration (Wech- experimentell und stellen sie Experimente z.B. durchgeführt und abschließend
selzahl) graphisch dar (E3, E2, E4, Temperaturabhängigkeit: z.B. werden mögliche Fehlerquellen
E5, K1, K4). Amylase-Aktivität oder Waschmit- ermittelt und diskutiert.
telenzyme
beschreiben und interpretie-
Substratkonzentration: z.B. Das Beschreiben und Interpretie-
ren Diagramme zu enzyma-
Smarties-Experimente ren von Diagrammen wird geübt.
tischen Reaktionen (E5).
Wie wird die Aktivität der Enzyme in beschreiben und erklären Fallbeispiele zu den Enzymhem- Modelle zur Erklärung von Hemm-
den Zellen reguliert? mithilfe geeigneter Modelle mungen, z.B. mithilfe von Modell- vorgängen werden entwickelt.
• kompetitive Hemmung, Enzymaktivität und Enzym- versuchen
• allosterische Hemmung hemmung (E6). Reflexion und Modellkritik
u. a. Endprodukthemmung
• irreversible Hemmung
Coenzyme NADH und ATP erläutern die Bedeutung von Problematisierung des Begriffs
„Coenzymen“ für enzymati- Coenzym
sche Reaktionen insbeson-
dere für das Reduktions-
äquivalent NADH und das
Energieäquivalent ATP
(UF1, K4)
Wie macht man sich die Wirkweise von recherchieren Informationen (Internet-)Recherche Die Bedeutung enzymatischer Reak-
Enzymen zu Nutze? zu verschiedenen Einsatz- tionen für z.B. medizinische Zwecke
• Enzyme im Alltag gebieten von Enzymen und wird herausgestellt.
• Technik präsentieren und bewerten
• Medizin vergleichend die Ergebnisse Als Beispiel können Enzyme im
• u. a. (K2, K3, K4). Waschmittel und ihre Auswirkung
auf die menschliche Haut bespro-
geben Möglichkeiten und
chen und diskutiert werden.
Grenzen für den Einsatz von
Enzymen in biologisch-
technischen Zusammenhän-
gen an und wägen die Be-
deutung für unser heutiges
Leben ab (B4).
21Diagnose von Schülerkompetenzen:
z.B. Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
Leistungsbewertung:
1) z.B. Multiple choice –Tests oder schriftliche Übung
2) z.B. KLP-Überprüfungsform: „experimentelle Aufgabe“ (z.B. Entwickeln eines Versuchsaufbaus in Bezug auf eine zu Grunde liegende
Fragestellung und/oder Hypothese) zur Ermittlung der Versuchsplanungskompetenz (E4)
3) ggf. Klausur
22Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:
Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Biologie und Sport – Wie wird die für körperliche Aktivität benötigte Energie gewonnen?
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 ge-
gebene fachliche Strukturen begründen.
Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten • B1 bei der Bewertung von Sachverhalten in naturwissenschaftlichen Zu-
sammenhängen fachliche, gesellschaftliche und moralische Bewertungs-
kriterien angeben.
• B2 in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen Entscheidungsmög-
lichkeiten kriteriengeleitet abwägen, gewichten und einen begründeten
Standpunkt beziehen.
• B3 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Auseinander-
setzungen mit biologischen Fragestellungen sowie mögliche Lösungen
darstellen.
Mögliche didaktische Leitfragen Konkretisierte Kompetenzer- Empfohlene Lehrmittel/ Materia- Didaktisch-methodische Anmerkun-
/ Sequenzierung inhaltlicher wartungen des Kernlehrplans lien/ Methoden gen und Empfehlungen sowie Dar-
Aspekte Die Schülerinnen und Schüler stellung der verbindlichen Abspra-
… chen der Fachkonferenz
Welche Faktoren spielen eine Rol- Überblick über die Zusammen- z.B. Informationstexte und sche- möglicher Einstieg:
le bei körperlicher Aktivität? arbeit von Atmungs-, Verdau- matische Darstellungen oder Gegenüberstellung eines 100 m-
• Gastransport im Blut ungs- und Blutgefäßsystem. Lernplakat „Die Zusammenarbeit Läufers und eines 10000 m-Läufers.
• Gasaustausch in der Lun- der Organe bei körperlicher Arbeit“
ge
• Stofftransport
• Verdauungsvorgänge
Wie reagiert der Körper auf unter- präsentieren unter Einbezug arbeitsteilige Gruppenarbeit
schiedliche Belastungssituatio- geeigneter Medien und unter
nen? Verwendung einer korrekten
• Messung des Energieum- Fachsprache die aerobe und
satzes anaerobe Energieumwandlung
• Energieumsatz (Grundum- in Abhängigkeit von körperli-
satz und Leistungsumsatz) chen Aktivitäten (K3, UF1).
23• direkte und indirekte Kalo- stellen Methoden zur Bestim-
rimetrie mung des Energieumsatzes bei
körperlicher Aktivität verglei-
chend dar (UF4).
Welche Energiewährung und erläutern die Bedeutung von
Wasserstoffüberträger stehen dem NADH + H+ und ATP (UF1,
Körper zur Verfügung?? UF4).
• ATP
ordnen die biologisch bedeut-
• NADH
samen Makromoleküle (Kohlen-
hydrate, [Lipide, Proteine, Nu-
cleinsäuren]) den verschiede-
nen zellulären Strukturen und
Funktionen zu und erläutern sie
bezüglich ihrer wesentlichen
chemischen Eigenschaften
(UF1, UF3).
Wie nutzen wir ATP für körperliche erläutern den Aufbau von Mus- z.B. Filme: Muskulatur
Aktivität (Bewegung)? keln und den Unterschied zwi-
• Muskelaufbau schen dunkelroter und hellroter z.B. Fließdiagramm
• Muskulatur Muskulatur (UF1).
Was macht unser Körper mit Glu- präsentieren eine Tracermetho- z.B. Filme: Dissimilation M möglicher Einstieg: Woher stammt die
cose? de bei der Dissimilation adres- Energie für den Cooper-Test?
• Tracermethode satengerecht (K3).
• Glykolyse
erklären die Grundzüge der Dis-
• oxidative Decarboxylierung
similation unter dem Aspekt der
• Zitronensäurezyklus
Energieumwandlung mithilfe
• Atmungskette
einfacher Schemata (UF3).
erklären mithilfe einer graphi-
schen Darstellung die zentrale
Bedeutung des Zitronensäu-
rezyklus im Zellstoffwechsel
(E6, UF4).
beschreiben und präsentieren
die ATP-Synthese im Mito-
chondrium mithilfe vereinfachter
Schemata (UF2, K3).
24Wie wird Energie unter Sauer- überprüfen Hypothesen zur Ab- Vergleich: Zellatmung/Gärung bei der
stoffmangel gewonnen? hängigkeit der Gärung von ver- Wein- und Hefeteigherstellung
• Milchsäuregärung schiedenen Faktoren (E3, E2,
• ggf. Alkoholische Gärung E1, E4, E5, K1, K4).
präsentieren unter Einbezug
geeigneter Medien und unter
Verwendung einer korrekten
Fachsprache die aerobe und
anaerobe Energieumwandlung
in Abhängigkeit von körperli-
chen Aktivitäten (K3, UF1).
Gibt es Trainingseffekte? erläutern unterschiedliche Trai- Material zu Trainingseffekten sowie Bewertungsverfahren und Begriffe
Wie wirken sich leistungssteigern- ningsformen adressatengerecht leistungssteigernden Substanzen, werden geübt und gefestigt.
de Substanzen auf den Körper und begründen sie mit Bezug evtl. Internetrecherche mit an-
aus? auf die Trainingsziele (K4). schließender Diskussion
• Trainingseffekte
nehmen begründet Stellung zur
• Formen des Dopings
Verwendung leistungssteigern-
• Anabolika
der Substanzen aus gesundheit-
• EPO licher und ethischer Sicht (B1,
• … B2, B3).
Diagnose von Schülerkompetenzen:
z.B. Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
Leistungsbewertung:
1) z.B. KLP-Überprüfungsform: „Bewertungsaufgabe“ zur Ermittlung der Entscheidungskompetenz (B2) und der Kriterienermittlungskompetenz
(B1) mithilfe von Fallbeispielen
2) ggf. Klausur.
252.1.3 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben: Qualifikationsphase 1 (Grund- und Leistungskurs)
Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Modellvorstellungen zur Proteinbiosynthese – Wie ent- Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch
stehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche
der genetischen Strukturen auf einen Organismus? ethischen Konflikte treten dabei auf?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF1 Wiedergabe • E5 Auswertung
• UF3 Systematisierung • K2 Recherche
• UF4 Vernetzung • B3 Werte und Normen
• E6 Modelle
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Inhaltliche Schwerpunkte: Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäumen
Proteinbiosynthese Genregulation Mutationen Epigenetik Bioethik
Zeitbedarf: ca. 36 Std. à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben III:
Thema/Kontext: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Ri-
siken bestehen?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• K2 Recherche
• B1 Kriterien
• B4 Möglichkeiten und Grenzen
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Gentechnik Bioethik
Zeitbedarf: ca. 7 Std. à 45 Minuten
26Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS
Unterrichtsvorhaben IV: Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss ha- Thema/Kontext: Synökologie I – Welchen Einfluss haben inter- und
ben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? intraspezifische Beziehungen auf Populationen?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• E1 Probleme und Fragestellungen • E6 Modelle
• E2 Wahrnehmung und Messung • K4 Argumentation
• E3 Hypothesen
• E4 Untersuchungen und Experimente
• E5 Auswertung
• E7 Arbeits- und Denkweisen
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
Umweltfaktoren und ökologische Potenz Dynamik von Populationen
Zeitbedarf: ca. 9 Std. à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben VI.2: Unterrichtsvorhaben VII:
Thema/Kontext: Synökologie II – Wie funktionieren globale Stoffkreisläufe Thema/Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosys-
und Energieflüsse? temen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Öko-
systemen?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• B2 Entscheidungen • E5 Auswertung
• B3 Werte und Normen • B2 Entscheidungen
Inhaltsfelder: IF 5 (Ökologie), IF 3 (Genetik) Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
Stoffkreislauf und Energiefluss Mensch und Ökosysteme
Zeitbedarf: ca. 9 Std à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 7 Std. à 45 Minuten
Summe Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS: 90 Stunden
27Qualifikationsphase (Q1) – LEISTUNGSKURS
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch be- Thema/Kontext: Erforschung der Proteinbiosynthese – Wie entstehen
dingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethi- aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der
schen Konflikte treten dabei auf? genetischen und epigenetischen Strukturen auf einen Organismus?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF4 Vernetzung • E1 Probleme und Fragestellungen
• E5 Auswertung • E3 Hypothesen
• K2 Recherche • E5 Auswertung
• B3 Werte und Normen • E6 Modelle
• B4 Möglichkeiten und Grenzen • E7 Arbeits- und Denkweisen
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäumen Bioethik Proteinbiosynthese Genregulation
Zeitbedarf: ca. 25 Std. à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 30 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Gentechnologie heute – Welche Chancen und welche Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss
Risiken bestehen? haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• K2 Recherche • E1 Probleme und Fragestellungen
• K3 Präsentation • E2 Wahrnehmung und Messung
• B1 Kriterien • E3 Hypothesen
• B4 Möglichkeiten und Grenzen • E4 Untersuchungen und Experimente
• E7 Arbeits- und Denkweisen
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
Gentechnologie Bioethik Umweltfaktoren und ökologische Potenz
Zeitbedarf: ca. 20 Std. à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten
28Unterrichtsvorhaben V: Unterrichtsvorhaben VI.1:
Thema/Kontext: Synökologie I – Welchen Einfluss haben inter- und intras- Thema/Kontext: Erforschung der Fotosynthese – Wie entsteht aus
pezifische Beziehungen auf Populationen? Lichtenergie eine für alle Lebewesen nutzbare Form der Energie?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF1 Wiedergabe • E1 Probleme und Fragestellungen
• E5 Auswertung • E2 Wahrnehmung und Messung
• E6 Modelle • E3 Hypothesen
• E4 Untersuchungen und Experimente
• E5 Auswertung
• E7 Arbeits- und Denkweisen
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
Dynamik von Populationen Fotosynthese
Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben VI.2: Unterrichtsvorhaben VII:
Thema/Kontext: Synökologie II – Wie funktionieren globale Stoffkreisläufe Thema/Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosys-
und Energieflüsse? temen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Öko-
systemen?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF4 Vernetzung Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• E6 Modelle • UF2 Auswahl
• B2 Entscheidungen • K4 Argumentation
• B4 Möglichkeiten und Grenzen • B2 Entscheidungen
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie), IF 3 (Genetik)
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Stoffkreislauf und Energiefluss Inhaltliche Schwerpunkte:
Mensch und Ökosysteme
Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten
Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten
Summe Qualifikationsphase (Q1) – LEISTUNGSKURS: 150 Stunden
292.1.4 Mögliche konkretisierte Unterrichtsvorhaben
Qualifikationsphase 1: Grundkurs und Leistungskurs
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
• Unterrichtsvorhaben I: Modellvorstellungen zur Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben
Veränderungen der genetischen Strukturen auf einen Organismus?
• Unterrichtsvorhaben II: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden
und welche ethischen Konflikte treten dabei auf?
• Unterrichtsvorhaben III: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Risiken bestehen?
Inhaltliche Schwerpunkte:
• Meiose und Rekombination
• Analyse von Familienstammbäumen
• Proteinbiosynthese
• Genregulation
• Gentechnik
• Bioethik
Basiskonzepte:
System:
Merkmal, Gen, Allel, Genwirkkette, DNA, Chromosom, Genom, Rekombination, Stammzelle,
nur im LK: synthetischer Organismus
Struktur und Funktion:
Proteinbiosynthese, Genetischer Code, Genregulation, Transkriptionsfaktor, Mutation, Proto-Onkogen, Tumor-Suppressorgen, DNA-Chip
nur im LK: RNA-Interferenz
Entwicklung:
Transgener Organismus, Epigenese, Zelldifferenzierung, Meiose
nur im LK: synthetischer Organismus
Zeitbedarf: GK ca. 55 Std. à 45 Minuten
LK ca. 80 Std. à 45 Minuten
30Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:
Unterrichtsvorhaben I: Modellvorstellungen zur Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Verän-
derungen der genetischen Strukturen auf einen Organismus?
Konkretisierte Kompetenzerwartungen Lehrmittel / Materialien
Mögliche didaktische Leitfragen / Se-
des Kernlehrplans didaktisch-methodische Anmerkungen
quenzierung inhaltlicher Aspekte
Die Schülerinnen und Schüler … ggf. verbindliche Absprachen der Fachkonferenz
(zusätzliche Inhalte für den LK in grün)
(zusätzliche Inhalte für den LK in grün) (zusätzliche Inhalte für den LK in grün)
• Whd. Aufbau und Verpackung der optional: DNA-Isolierung im Experiment
DNA DNA-Modell
• Molekularer Mechanismus der Rep- Film Replikation
likation
• PCR erläutern molekulargenetische Verfahren AB: Mullis Nachtfahrt (PCR)
(u.a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre
Einsatzgebiete (E4, E2, UF1).
• Transkription begründen die Verwendung bestimmter evtl. Beispiel der Lactose-Intoleranz mit Wirkung der
• genetischer Code Modellorganismen (u.a. E.coli) für bestimm- Lactase
• Translation te Fragestellungen genetischer Forschung
(E6, E3). Arbeiten mit der Code-Sonne, Filme zur Transkription
und Translation
erläutern Eigenschaften des genetischen
Codes (UF1, UF2).
• Versuche zur Aufklärung der PBS benennen Fragestellungen und stellen Hy- AB zur Entwicklung des genetischen Codes,
pothesen zur Entschlüsselung des geneti-
schen Codes auf und erläutern klassische
Experimente zur Entwicklung der Code-
Sonne (E1, E3, E4).erläutern wissenschaft-
liche Experimente zur Aufklärung der Pro-
teinbiosynthese, generieren Hypothesen
auf der Grundlage der Versuchspläne und
interpretieren die Versuchsergebnisse (E3,
E4, E5).
31• PBS bei Pro- und Eukaryoten vergleichen die molekularbiologischen Ab- Erstellen einer tabellarischen Übersicht
läufe in der Proteinbiosynthese bei Pro- und
Eukaryoten (UF1, UF3).
• Mutationsfaktoren erläutern Eigenschaften des genetischen Anwendung anhand von Fallbeispielen
• Genmutationen Codes und charakterisieren mit dessen Hil- z. B. DNA-Reparaturmechanismen und ihr Versagen am
• DNA-Reparaturmechanismen fe Mutationstypen (UF1, UF2). Beispiel der Mondscheinkinder
• Genwirkketten erklären die Auswirkungen verschiedener
Gen-, (Chromosom- und Genom-) mutatio-
nen auf den Phänotyp (u.a. unter Berück-
sichtigung von Genwirkketten) (UF1, UF4).
• Genbegriff reflektieren und erläutern den Wandel des kann in verschiedenen Zusammenhängen verdeutlicht
Genbegriffs (E7). werden
• Genregulation bei Prokaryoten erläutern und entwickeln Modellvorstellun- Operonmodell z. B. Lac-Operon
(Operon-Modell) gen auf der Grundlage von Experimenten
zur Aufklärung der Genregulation bei Pro-
karyoten (E2, E5, E6).
• Genregulation bei Eukaryoten erklären mithilfe von Modellen genregulato-
• Transkriptionsfaktoren rische Vorgänge bei Eukaryoten (E6).
• Krebsentstehung (Proto-Onko-gene, erklären mithilfe eines Modells die Wech-
Tumor-Supressorgene) selwirkungen von Proto-Onkogenen und
Tumor-Suppressorgenen auf die Regulation
des Zellzyklus und beurteilen die Folgen
von Mutationen in diesen Genen (E6, UF1,
UF3, UF4).
• Signaltransduktionsvorgänge erläutern die Bedeutung von Transkriptions- Signalübertragung durch p53 und Ras
faktoren für die Regulation von Zellstoff- (Kontextorientierte Unterrichtsmaterialien: z.B. Angelina
wechsel und Entwicklung (UF1, UF2). Jolie)
• Epigenetik erklären einen epigenetischen Mechanis- z.B.: Agouti-Mäuse
mus als Modell zur Regulation des Zell-
stoffwechsels (E6).
erläutern epigenetische Modelle zur Regu-
lation des Zellstoffwechsels und leiten Kon-
sequenzen für den Organismus ab (E6).
32Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:
Unterrichtsvorhaben II: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche
ethischen Konflikte treten dabei auf?
Konkretisierte Kompetenzerwartungen Lehrmittel / Materialien
Mögliche didaktische Leitfragen / Se-
des Kernlehrplans didaktisch-methodische Anmerkungen
quenzierung inhaltlicher Aspekte
Die Schülerinnen und Schüler … ggf. verbindliche Absprachen der Fachkonferenz
(zusätzliche Inhalte für den LK in grün)
(zusätzliche Inhalte für den LK in grün) (zusätzliche Inhalte für den LK in grün)
• Whd.: Mitose erläutern die Grundprinzipien der inter- und z.B. Arbeitsblätter, Filmsequenzen,
• Wdh.: Meiose intrachromosomalen Rekombination (Re- Mikroskopieren von Fertigpräparaten,
• Spermatogenese/Oogenese duktion und Neukombination der Chromo- Arbeit mit Modellen (z.B. Knete, Pfeifenreiniger)
somen) bei Meiose und Befruchtung (UF4).
• Genommutationen erklären die Auswirkungen verschiedener z.B. Trisomie 21
• Chromosomenmutationen Gen-, Chromosom- und Genommutationen
auf den Phänotyp (u.a. unter Berücksichti-
gung von Genwirkketten) (UF1, UF4).
• Whd.: Mendel’sche Regeln formulieren bei der Stammbaumanalyse Die Auswertungskompetenz bei humangenetischen
• Zweifaktorenanalyse Hypothesen zu X-chromosomalen und auto- Stammbäumen soll im Unterricht an mehreren Bei-
• Genkopplung somalen Vererbungsmodi genetisch beding- spielen geübt werden.
• Crossing-over ter Merkmale und begründen die Hypothe-
• Stammbaumanalysen (Erbgän- sen mit vorhandenen Daten auf der Grund- Prognosen zum Auftreten spezifischer, genetisch be-
ge/Vererbungsmodi) genetisch be- lage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4). dingter Krankheiten werden für Paare mit Kinderwunsch
dingte Merkmale / Krankheiten z. B. formulieren bei der Stammbaumanalyse ermittelt und für (weitere) Kinder begründet angegeben.
Kurzfingrigkeit, ALS, Cystische Fib- Hypothesen zum Vererbungsmodus gene- Checkliste zum methodischen Vorgehen bei einer
rose, Muskeldystrophie, Duchenne, tisch bedingter Merkmale (X-chromosomal, Stammbaumanalyse
Chorea Huntington autosomal, Zweifaktorenanalyse; Kopplung,
Crossing-over) und begründen die Hypothe-
sen mit vorhandenen Daten auf der Grund-
lage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4).
33• Erbkrankheiten recherchieren Informationen zu humangene- Internetrecherche
tischen Fragestellungen (u.a. genetisch be-
dingten Krankheiten), schätzen die Relevanz
und Zuverlässigkeit der Informationen ein und
fassen die Ergebnisse strukturiert zusammen
(K1, K2, K3, K4).
• Stammzellenforschung und therapeu- recherchieren Unterschiede zwischen embry- • Recherche zu embryonalen bzw. adulten Stamm-
tische Ansätze onalen und adulten Stammzellen und präsen- zellen und damit verbundenen therapeutischen An-
tieren diese unter Verwendung geeigneter sätzen in unterschiedlichen, von der Lehrkraft aus-
Darstellungsformen (K2, K3). gewählten Quellen: z.B. Internetquellen, Lehrbuch
stellen naturwissenschaftlich-gesellschaft- • gestufte Hilfen anhand einer Checkliste zu den
liche Positionen zum therapeutischen Einsatz verschiedenen Schritten der ethischen Urteilsfin-
von Stammzellen dar und bewerten Interes- dung
sen sowie Folgen ethisch (B3, B4). • Dilemmadiskussion, z.B.: „Dürfen Embryonen getö-
tet werden, um Krankheiten zu heilen?“
Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:
Unterrichtsvorhaben III: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Risiken bestehen?
Konkretisierte Kompetenzerwartungen Lehrmittel / Materialien
Mögliche didaktische Leitfragen / Se-
des Kernlehrplans didaktisch-methodische Anmerkungen
quenzierung inhaltlicher Aspekte
Die Schülerinnen und Schüler … ggf. verbindliche Absprachen der Fachkonferenz
(zusätzliche Inhalte für den LK in grün)
(zusätzliche Inhalte für den LK in grün) (zusätzliche Inhalte für den LK in grün)
• Wdh. PCR beschreiben molekulargenetische Werkzeu- Einstieg über kriminalistisches Fallbeispiel (z.B. Simp-
ge und erläutern deren Bedeutung für gen- son, Tatort-Sequenz)
technische Grundoperationen (UF1)
• Restriktionsenyme erläutern molekulargenetische Verfahren
• Vektoren (u.a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Ein-
• Gelelektrophorese satzgebiete (E4, E2, UF1)
ggf. Durchführung einer Gelelektrophorese
• Sequenzierung nach Sanger
34• genetischer Fingerabdruck
• DNA-Chips geben die Bedeutung von DNA-Chips und Internetrecherche, Arbeitsblätter
• Hochdurchsatz-Sequenzierung Hochdurchsatz-Sequenzierung an und be-
werten Chancen und Risiken (B1, B3).
• transgene Lebewesen stellen mithilfe geeigneter Medien die Her- • Recherche: Vor- und Nachteile der Gentechnik
stellung transgener Lebewesen dar und dis- • Pro- und Contra-Diskussion mit fachübergrei-
kutieren ihre Verwendung (K1, B3). fenden Aspekten und abschließender Bewer-
• synthetische Organismen beschreiben aktuelle Entwicklungen in der tung
Biotechnologie bis hin zum Aufbau von syn- • transgene Lebewesen: z. B. Insulinproduktion
thetischen Organismen in ihren Konsequen- durch Colibakterien oder Glow-Fish
zen für unterschiedliche Einsatzziele und
bewerten sie (B3, B4).
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