Unsere Biologie-Fachschaft stellt sich vor - Emil-Fischer ...
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Unsere Biologie-Fachschaft stellt sich vor
In der aktuellen Fachschaft Biologie sind insgesamt 8 Lehrerinnen und Lehrer: Frau Çal
(Fachschaftsvorsitz), Frau Kausche, Herr Masuhr (Vertretung des Fachvorsitzes), Frau Pütz, Frau
Rechenberg, Herr Dr. Rütten, Herr Dr. Scheel, Frau Shin-Aulmann. Die Sammlung wurde größtenteils
aktualisiert, so dass Teilbereiche auch fachübergreifend genutzt werden können. In den letzten Jahren
sind die naturwissenschaftlichen Fachräume digital ausgestattet worden. Aktuell befinden sich in
diesen Räumen entweder Beamer mit interaktiven Tafeln oder ein Beamer mit Whiteboard. Geplant ist
auch ein grünes Klassenzimmer auf dem Gelände des Schulgartens, der von der Garten AG (Hr. Dr.
Rütten) mitgestaltet wird. In dem habitat- und artenreichen Schulgarten ist eine Teichanlage angelegt
worden. Der Schulgarten wird in den Unterricht, besonders im Bereich Ökologie, mit einbezogen.
1. Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit
Das Emil-Fischer-Gymnasium Euskirchen liegt am Nordrand der Eifel. Die nächsten größeren Städte
sind Köln und Bonn. Beide Städte können durch den öffentlichen Nahverkehr leicht erreicht werden.
Auch einige Ausgangspunkte in der Eifel sind gut erreichbar.
Exkursionen finden z.B. zu folgenden Orten statt:
Neanderthal-Museum in Mettmann (verpflichtend)
Zoologischer Garten in Köln: Primatenevolution
Museum König
Naturzentrum Eifel in Nettersheim
Hochschule Rhein-Sieg
zdi – Schülerlabor der Universität Köln
Gewässeruntersuchung in Seen des Kottenforst / Ville / Erft / Schulteich
Aquazoo in Düsseldorf
Im sogenannten NW-Trakt sind die naturwissenschaftlichen Fachräume untergebracht. Der
Biologieunterricht findet i. d. R. in drei Biologiefachräumen statt. In Ausnahmefällen werden auch zwei
Chemiefachräume und ein Physikraum einbezogen. In der Sammlung sind in ausreichender Anzahl
Lichtmikroskope, Stereolupen und Fertigpräparate zu verschiedenen Zell- und Gewebetypen
vorhanden. Es sind ausreichend Materialien zum Sezieren und Präparieren vorhanden. Zudem verfügt
die Sammlung über viele Geräte zur Wasseranalyse. Ebenfalls verfügt das Emil- Fischer-Gymnasium
über diverse Anschauungsmodelle wie z. B. einem menschlichen Torso mit entsprechenden Organen,
einem menschlichen Skelett, einem Gehirn, einem Herzen, einem elektrischen Nervenzellmodell mit
verschieden Schaltungsmöglichkeiten u. v. m.
Die Fachkonferenz Biologie stimmt sich bezüglich in der Sammlung vorhandener Gefahrenstoffe mit
der dazu beauftragten Lehrkraft der Schule ab.
Im angebundenen Schultrakt neben dem naturwissenschaftlichen Trakt befindet sich das
Selbstlernzentrum, in dem insgesamt sechs internetfähige Computer stehen, die gut für
Rechercheaufträge genutzt werden können. Für größere Projekte stehen auch zwei Informatikräume
1mit ca. 25 Computern zur Verfügung, die im Vorfeld reserviert werden müssen. Den Schülerinnen und
Schülern wird über edmond.nrw ein Zugang zu bereits im Unterricht verwendeten digitalen Medien
ermöglicht. Die Lehrerbesetzung und die übrigen Rahmenbedingungen der Schule ermöglichen einen
ordnungsgemäßen laut Stundentafel der Schule vorgesehen Biologieunterricht.
In der Oberstufe befinden sich durchschnittlich ca. 110 Schülerinnen und Schüler in jeder Stufe. Das
Fach Biologie ist in der Einführungsphase in der Regel mit 3 – 4 Grundkursen vertreten. In der
Qualifikationsphase können auf Grund der Schülerwahlen in der Regel 2 – 3 Grundkurse und ein
Leistungskurs gebildet werden.
Die Verteilung der Wochenstundenzahlen in der Sekundarstufe I und II ist wie folgt:
Jgst. Fachunterricht von 5 bis 6
5 Fach Naturwissenschaften (3) / Profilklasse Naturwissenschaften (5)
6 Fach Naturwissenschaften (3) / Profilklasse Naturwissenschaften (5)
Fachunterricht von 7 bis 9
7 Biolgie (0)
8 Biologie (2)
9 Biologie (2)
Fachunterricht in der EF und Q1/Q2
EF Biologie (3)
Q1 Biologie Grundkurs (3) / Biologie LK (5)
Q2 Biologie Grundkurs (3) / Biologie LK (5)
In der Unterstufe (Jgst. 5 und 6) wird das Fach Naturwissenschaften unterrichtet. Unterrichtsinhalte
richten sich nach den Kernlehrplänen des Fachs Biologie und Physik, wobei naturwissenschaftliche
Phänomene ganzheitlich betrachtet werden. Die Fachkollegen treffen sich regelmäßig zur
Weiterentwicklung des Fachunterrichts. In der Mittelstufe werden die Schülerinnen wieder in Biologie
unterrichtet, sodass der Schwerpunkt in den biologischen Themen liegt. Von der 5. Jgst. bis zur 9.
Jgst. werden Lernzielüberprüfungen als schriftliche und mündliche Leistungsüberprüfungen
durchgeführt. Erst ab der EF werden Klausuren geschrieben. In der EF werden die Klausuren
zweistündig, ab der Q1 und Q2 dann dreistündig (für den LK vierstündig) geschrieben. Die
Unterrichtstaktung an der Schule folgt einem 45 Minutenraster, wobei angestrebt wird, dass der
Unterricht in naturwissenschaftlichen Fächern möglichst in Doppelstunden stattfindet. In möglichst
vielen 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, so dass ein individualisiertes Lernen in der Sekundarstufe II kontinuierlich
unterstützt wird. Hierzu eignen sich besonders Doppelstunden.
2. Aufgaben und Ziele des Biologieunterrichts
Der Biologieunterricht soll Interesse an naturwissenschaftlichen Fragestellungen wecken,
Selbstständigkeit und Kritikfähigkeit fördern 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 verantwortliches Handeln im Sinne der Scientific
Literacy 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.
Schülerinnen und Schüler haben die Möglichkeit im Rahmen der „Schülerakademie“ selbstständig vom
Unterricht unabhängige naturwissenschaftliche Projekte durchzuführen. Für Schülerinnen und Schüler
2der Oberstufe wird zudem die Teilnahme an Kursen der Universitäten Köln oder Bonn angeboten. Im
nächsten Schuljahr ist angedacht Veranstaltungen der Kinderuni gemeinsam mit interessierten
Schülerinnen und Schüler zu besuchen.
3. Entwicklung durch Evaluation der Hauscurricula
Die Fachkonferenzen werden als Anlass genommen, gemeinsam über das Arbeiten mit den
schulinternen Curricula zu reflektieren. Für eine kontinuierliche Evaluation nutzt die Fachschaft ein
Mittteilungsheft, welches in 00.14 für alle zugänglich ist.
Aus der Fachkonferenz entwickeln sich eigene Arbeitsgruppen, um gemeinsam Unterrichteinheiten für
die einzelnen Jahrgangsstufen zu entwickeln. Diese Einheiten werden für alle in Form eines Ordners
zur Verfügung gestellt und können genutzt werden.
Der Lehrplan für die Sekundarstufe I nach der Umstellung auf G9 wird nach den Sommerferien
angepasst.
28.02.2019
3Schulprogramm
Schulinterne Lehrpläne
EMIL-FISCHER-GYMNASIUM Biologie
Schulinterner Lehrplan
für das Fach
Biologie
Sekundarstufe II
EF
Stand 2016
4Unterrichtsvorhaben
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
organisiert? Zellkern 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 ⬥ Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1) ⬥ Funktion des Zellkerns ⬥ Zellverdopplung und DNA
Zeitbedarf: ca. 11 Std. Zeitbedarf: ca. 12 Std.
5Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung haben Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in
technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung? unserem 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 zwischen Kompartimenten (Teil 2) ⬥ Enzyme
Zeitbedarf: ca. 22 Std. Zeitbedarf: ca. 19 Std.
6Unterrichtsvorhaben 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 Std.
7Unterrichtsvorhaben 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 eingegrenzten
Zeitbedarf: ca. 11 Std. Bereichen auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem
unterscheiden.
• K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten
strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge.
Mögliche didaktische Leitfragen / Konkretisierte mögliche Lehrmittel/ Materialien/ Didaktisch-methodische
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Kompetenzerwartungen des Methoden Anmerkungen
Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler …
8SI-Vorwissen muliple-choice-Test zu Zelle, Gewebe, Verbindlicher Beschluss der
Organ und Organismus Fachkonferenz:
SI-Vorwissen wird ohne Benotung
ermittelt (z.B.
Informationstexte Selbstevaluationsbogen)
einfache, kurze Texte zum notwendigen
Basiswissen Möglichst selbstständiges
Aufarbeiten des Basiswissens zu
den eigenen Test-Problemstellen.
Zelltheorie – Wie entsteht aus einer stellen den wissenschaftlichen Advance Organizer zur Zelltheorie Zentrale Eigenschaften
zufälligen Beobachtung eine Erkenntniszuwachs zum naturwissenschaftlicher Theorien
wissenschaftliche Theorie? Zellaufbau durch technischen Filmmaterial (Nature of Science) werden
Fortschritt an Beispielen (durch beispielhaft erarbeitet.
• Zelltheorie Licht-, Elektronen- und
Fluoreszenzmikroskopie) dar
• Organismus, Organ, Gewebe, (E7).
Zelle
9Was sind pro- und eukaryotische beschreiben den Aufbau pro- und elektronenmikroskopische Bilder Gemeinsamkeiten und Unterschiede
Zellen und worin unterscheiden sie eukaryotischer Zellen und stellen sowie 2D-Modelle zu tierischen, der verschiedenen Zellen werden
sich grundlegend? die Unterschiede heraus (UF3). pflanzlichen und bakteriellen Zellen erarbeitet. EM-Bild wird mit Modell
verglichen.
• Aufbau pro- und
eukaryotischer Zellen
10Wie ist eine Zelle organisiert und wie beschreiben Aufbau und Funktion Stationenlernen zu Zellorganellen und Erkenntnisse werden in einem
gelingt es der Zelle so viele der Zellorganellen und erläutern zur Dichtegradientenzentrifugation Protokoll dokumentiert.
verschiedene Leistungen zu die Bedeutung der Darin enthalten u.a.:
erbringen? Zellkompartimentierung für die • Station: Arbeitsblatt Golgi-
Bildung unterschiedlicher Apparat („Postverteiler“ der
• Aufbau und Funktion von Reaktionsräume innerhalb einer Zelle)
Zelle (UF3, UF1). • Station: Arbeitsblatt Cytoskelett Analogien zur
Zellorganellen
• Station: Modell-Experiment zur Dichtegradientenzentrifugation
• Zellkompartimentierung Dichtegradientenzentrifugation werden erläutert.
(Tischtennisbälle gefüllt mit
• Endo – und Exocytose
unterschiedlich konzentrierten
• Endosymbiontentheorie Kochsalzlösungen in einem
Gefäß mit Wasser)
präsentieren adressatengerecht • Station: Erstellen eines
die Endosymbiontentheorie selbsterklärenden Mediums zur Hierzu könnte man wie folgt
mithilfe angemessener Medien Erklärung der vorgehen:
(K3, K1, UF1). Endosymbiontentheorie für Eine „Adressatenkarte“ wird per
zufällig gewählte Adressaten. Zufallsprinzip ausgewählt. Auf dieser
erläutern die erhalten die SuS Angaben zu ihrem
membranvermittelten Vorgänge fiktiven Adressaten (z.B.
der Endo- und Exocytose (u. a. Fachlehrkraft, fachfremde Lehrkraft,
am Golgi-Apparat) (UF1, UF2). Mitschüler/in, SI-Schüler/in etc.). Auf
diesen richten sie ihr Lernprodukt
erläutern die Bedeutung des aus. Zum Lernprodukt gehört das
Cytoskeletts für den Medium (Flyer, Plakat, Podcast etc.)
intrazellulären Transport [und die selbst und eine stichpunktartige
Mitose] (UF3, UF1). Erläuterung der berücksichtigten
Kriterien.
11Zelle, Gewebe, Organe, Organismen – ordnen differenzierte Zellen auf Mikroskopieren von verschiedenen Verbindlicher Beschluss der
Welche Unterschiede bestehen Grund ihrer Strukturen Zelltypen Fachkonferenz: Mikroskopieren
zwischen Zellen, die verschiedene spezifischen Geweben und von Fertigpräparaten
Funktionen übernehmen? Organen zu und erläutern den verschiedener Zelltypen an
Zusammenhang zwischen ausgewählten Zelltypen
• Zelldifferenzierung Struktur und Funktion (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
12Unterrichtsvorhaben 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:
Die Schülerinnen und Schüler können …
• • Funktion des Zellkerns • UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und
Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren.
• • Zellverdopplung und DNA
• E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teilprobleme
zerlegen und dazu biologische Fragestellungen formulieren.
Zeitbedarf: ca. 12 Std.
• K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und
überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren.
• B4 Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen mit
Bezug auf die Zielsetzungen der Naturwissenschaften darstellen.
Mögliche didaktische Konkretisierte Mögliche Lehrmittel/ Materialien/ Didaktisch-methodische An-merkungen und
Leitfragen / Sequenzierung Kompetenzerwartungen des Methoden Empfehlungen
inhaltlicher Aspekte Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler
…
13Erhebung und Reaktivierung Strukturlegetechnik bzw. Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz:
von SI-Vorwissen Netzwerktechnik SI-Vorwissen wird ermittelt und
reorganisiert.
Empfehlung: Zentrale Begriffe werden von den
SuS in eine sinnvolle Struktur gelegt, aufgeklebt
und eingesammelt, um für den Vergleich am
Ende des Vorhabens zur Verfügung zu stehen.
Was zeichnet eine benennen Fragestellungen Plakat zum wissenschaftlichen Naturwissenschaftliche Fragestellungen werden
naturwissenschaftliche historischer Versuche zur Erkenntnisweg kriteriengeleitet entwickelt und Experimente
Fragestellung aus und welche Funktion des Zellkerns und ausgewertet.
Fragestellung lag den stellen Versuchsdurchführungen Acetabularia-Experimente von
Acetabularia und den Xenopus- und Erkenntniszuwachs dar (E1, Hämmerling
Experimenten zugrunde? E5, E7).
Recherche Nobelpreis
• Erforschung der werten Klonierungsexperimente
Funktion des Zellkerns in (Kerntransfer bei Xenopus) aus
der Zelle und leiten ihre Bedeutung für die Experiment zum Kerntransfer bei
Stammzellforschung ab (E5). Xenopus
14Welche biologische Bedeutung begründen die biologische Informationstexte und Abbildungen Die Funktionen des Cytoskeletts werden
hat die Mitose für einen Bedeutung der Mitose auf der Filme/Animationen zu zentralen erarbeitet, Informationen werden in ein Modell
Organismus? Basis der Zelltheorie (UF1, Aspekten: übersetzt, das die wichtigsten Informationen
UF4). 1. exakte Reproduktion sachlich richtig wiedergibt.
• Mitose (Rückbezug auf 2. Organ- bzw. Gewebewachstum
erläutern die Bedeutung des und Erneuerung (Mitose)
Zelltheorie)
Cytoskeletts für [den 3. Zellwachstum (Interphase)
• Interphase intrazellulären Transport und]
die Mitose (UF3, UF1).
15Wie ist die DNA aufgebaut, wo ordnen die biologisch Modellbau
findet man sie und wie wird sie bedeutsamen Makromoleküle Der DNA-Aufbau und die Replikation werden
kopiert? [Kohlenhydrate, Lipide, lediglich modellhaft erarbeitet. Die
Proteine,] Nucleinsäuren den Modellbaukasten zur DNA Komplementarität wird dabei herausgestellt.
• DNA-Zustandsformen verschie-denen zellulären Struktur
Strukturen und Funktionen zu
und erläu-tern sie bezüglich
ihrer we-sentlichen chemischen
Ei-genschaften (UF1, UF3).
erklären den Aufbau der DNA
mithilfe eines Strukturmodells
(E6, UF1).
beschreiben den
semikonservativen
Mechanismus der DNA-
Replikation (UF1, UF4).
16Verdeutlichung des Strukturlegetechnik bzw. Methode wird mit denselben Begriffen wie zu
Lernzuwachses Netzwerktechnik Beginn des Vorhabens erneut wiederholt.
Ergebnisse werden verglichen.
SuS erhalten anschließend individuelle
Wiederholungsaufträge.
zeigen Möglichkeiten und Informationsblatt zu Zellkulturen in Zentrale Aspekte werden herausgearbeitet.
Grenzen der Zellkulturtechnik in der Biotechnologie und Medizin- und
der Biotechnologie und Pharmaforschung
Biomedizin auf (B4, K4). Argumente werden erarbeitet und
Rollenkarten zu Vertretern Argumentationsstrategien entwickelt.
unterschiedlicher SuS, die nicht an der Diskussion beteiligt sind,
Interessensverbände (Pharma- sollten einen Beobachtungsauftrag bekommen.
Industrie, Forscher, PETA-Vertreter Nach Reflexion der Diskussion können
etc.) Leserbriefe verfasst werden.
Pro und Kontra-Diskussion zum
Thema:
„Können Zellkulturen Tierversuche
ersetzen?“
17Diagnose 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 Versuchsdesign auf die
zugrunde liegende Fragestellung schließen) zur Ermittlung der Fragestellungskompetenz (E1)
• ggf. Klausur
18Unterrichtsvorhaben 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:
Die Schülerinnen und Schüler können …
• Biomembranen • K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert
• K2 in vorgegebenen Zusammenhängen kriteriengeleitet biologisch-technische
• Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2)
Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und anderen Quellen bearbeiten.
• K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse
adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen
Zeitbedarf: ca. 22 Std. oder kurzen Fachtexten darstellen.
• E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren und
Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben.
• E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vor-gänge
begründet auswählen und deren Grenzen und Gültigkeitsbereiche angeben.
• E7 an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit
biologischer Modelle und Theorien beschreiben.
19Mögliche didaktische Leitfragen / Konkretisierte Mögliche Lehrmittel/ Materialien/ Didaktisch-methodische An-
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Kompetenzerwartungen des Methoden merkungen
Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler …
20Weshalb und wie beeinflusst die führen Experimente zur Diffusion Plakat zum wissenschaftlichen Das Plakat soll den SuS prozedurale
Salzkonzentration den Zustand von und Osmose durch und erklären Erkenntnisweg Transparenz im Verlauf des
Zellen? diese mit Modellvorstellungen auf Unterrichtsvorhabens bieten.
Teilchenebene (E4, E6, K1, K4).
• Exo- und Endocytose
führen mikroskopische Zeitungsartikel z.B. zur fehlerhaften SuS formulieren erste Hypothesen,
• Brownsche- Untersuchungen zur Plasmolyse Salzkonzentration für eine Infusion in den planen und führen geeignete
hypothesengeleitet durch und Unikliniken Experimente zur Überprüfung ihrer
Molekularbewegung interpretieren die beobachteten Vermutungen durch.
• Diffusion Vorgänge (E2, E3, E5, K1, K4).
Experimente mit der roten Zwiebel und Versuche zur Überprüfung der
• Osmose recherchieren Beispiele der mikroskopische Untersuchungen Hypothesen
• Plasmolyse Osmose und Osmoregulation in
unterschiedlichen Quellen und Rettichversuch
dokumentieren die Ergebnisse in
einer eigenständigen Versuche zur Generalisierbarkeit der
Zusammenfassung (K1, K2). Kartoffel-Experimente Ergebnisse werden geplant und
a) ausgehöhlte Kartoffelhälfte mit durchgeführt.
Zucker, Salz und Stärke
b) Kartoffelstäbchen (gekocht und
ungekocht)
Phänomen wird auf Modellebene
Informationstexte, Animationen und erklärt (direkte Instruktion).
Lehrfilme zur Brownschen
Molekularbewegung (physics-
animations.com)
Demonstrationsexperimente mit Tinte
oder Deo zur Diffusion Weitere Beispiele (z. B. Salzwiese,
Niere) für Osmoregulation werden
Arbeitsaufträge zur Recherche recherchiert.
osmoregulatorischer Vorgänge
Verbindlicher
Fachkonferenzbeschluss:
Informationsblatt zu Anforderungen an Ein Lernplakat zur Osmose wird
ein Lernplakat (siehe LaBudde 2010) kriteriengeleitet erstellt.
21Checkliste zur Bewertung eines Lernplakate werden gegenseitig Lernplakats beurteilt und diskutiert. Arbeitsblatt mit Regeln zu einem sachlichen Feedback 22
Wie werden gelöste Stoffe durch beschreiben Transportvorgänge Gruppenarbeit: SuS können entsprechend der
Biomembranen hindurch in die Zelle durch Membranen für Informationstext zu verschiedenen Informationstexte 2-D-Modelle zu den
bzw. aus der Zelle heraus verschiedene Stoffe mithilfe Transportvorgängen an realen Beispielen unterschiedlichen Transportvorgängen
transportiert? geeigneter Modelle und geben erstellen.
die Grenzen dieser Modelle an
• Passiver Transport (E6).
• Aktiver Transport
Warum löst sich Öl nicht in Wasser? ordnen die biologisch Demonstrationsexperiment zum Phänomen wird beschrieben.
bedeutsamen Makromoleküle Verhalten von Öl in Wasser
• Aufbau und Eigenschaften von ([Kohlenhydrate], Lipide,
Lipiden und Phospholipiden Proteine, [Nucleinsäuren]) den Informationsblätter Das Verhalten von Lipiden und
verschiedenen zellulären • zu funktionellen Gruppen Phospholipiden in Wasser wird mithilfe
Strukturen und Funktionen zu • Strukturformeln von Lipiden und ihrer Strukturformeln und den
und erläutern sie bezüglich ihrer Phospholipiden Eigenschaften der funktionellen
wesentlichen chemischen • Modelle zu Phospholipiden in Gruppen erklärt.
Eigenschaften (UF1, UF3). Wasser
Einfache Modelle (2-D) zum Verhalten
von Phospholipiden in Wasser werden
erarbeitet und diskutiert.
23Welche Bedeutung haben technischer stellen den wissenschaftlichen Verbindlicher Beschluss der
Fortschritt und Modelle für die Erkenntniszuwachs zum Aufbau Fachkonferenz:
Erforschung von Biomembranen? von Biomembranen durch Durchführung eines
• Erforschung der Biomembran technischen Fortschritt an wissenschaftspropädeutischen
(historisch-genetischer Ansatz) Beispielen dar und zeigen daran Schwerpunktes zur Erforschung der
die Veränderlichkeit von Biomembranen.
Modellen auf (E5, E6, E7, K4).
Plakat(e) zu Biomembranen Folgende Vorgehensweise wird
empfohlen: Der wissenschaftliche
- Bilayer-Modell Versuche von Gorter und Grendel mit Erkenntniszuwachs wird in den
Erythrozyten (1925) zum Bilayer-Modell Folgestunden fortlaufend dokumentiert
und für alle Kursteilnehmerinnen und
Kursteilnehmer auf Plakaten
Modellbeurteilung festgehalten.
Arbeitsblatt zur Arbeit mit Modellen Der Modellbegriff und die Vorläufigkeit
von Modellen im Forschungsprozess
Animationsfilme werden verdeutlicht.
Recherche Auf diese Weise kann die Arbeit in
einer scientific community
nachempfunden werden.
- Sandwich-Modelle Die „neuen“ Daten legen eine
Partnerpuzzle zu Sandwich-Modellen Modifikation des Bilayer-Modells von
Arbeitsblatt 1: Erste Befunde durch die Gorter und Grendel nahe und führen zu
Elektronenmikroskopie (G. Palade, neuen Hypothesen (einfaches
1950er) Sandwichmodell / Sandwichmodell mit
Arbeitsblatt 2: Erste Befunde aus der eingelagertem Protein /
Biochemie (Davson und Danielli, 1930er) Sandwichmodell mit integralem
Protein).
Das Membranmodell muss erneut
modifiziert werden.
Abbildungen auf der Basis von
Gefrierbruchtechnik und
ordnen die biologisch Elektronenmikroskopie
- Fluid-Mosaik-Modell bedeutsamen Makromoleküle
24(Kohlenhydrate, Lipide, Proteine, Partnerpuzzle zum Flüssig-Mosaik-Modell
[Nucleinsäuren]) den Arbeitsblatt 1:
verschiedenen zellulären Original-Auszüge aus dem Science-Artikel
Strukturen und Funktionen zu von Singer und Nicolson (1972)
und erläutern sie bezüglich ihrer Arbeitsblatt 2:
wesentlichen chemischen Heterokaryon-Experimente von Frye und
Eigenschaften (UF1, UF3). Edidin (1972) Das Fluid-Mosaik-Modell muss
erweitert werden.
- Erweitertes Fluid-Mosaik- recherchieren die Bedeutung und Experimente zur Aufklärung der Lage von
Modell (Kohlenhydrate in der die Funktionsweise von Tracern Kohlenhydraten in der Biomembran
Biomembran) für die Zellforschung und stellen
ihre Ergebnisse graphisch und Checkliste mit Kriterien für seriöse
mithilfe von Texten dar (K2, K3). Quellen Quellen werden ordnungsgemäß
notiert (Verfasser, Zugriff etc.).
recherchieren die Bedeutung der Animationsfilm
Außenseite der Zellmembran und Die biologische Bedeutung (hier nur die
ihrer Oberflächenstrukturen für Lernplakat (fertig gestellt) zu den proximate Erklärungsebene!) der
die Zellkommunikation (u. a. Biomembranen Glykokalyx (u.a. bei der Antigen-Anti-
Antigen-Antikörper-Reaktion) und Körper-Reaktion) wird recherchiert.
stellen die Ergebnisse
adressatengerecht dar (K1, K2, Historisches Modell wird durch
K3). aktuellere Befunde zu den Rezeptor-
Inseln erweitert.
Ein Reflexionsgespräch auf der
Grundlage des entwickelten Plakats zu
Biomembranen wird durchgeführt.
Wichtige wissenschaftliche Arbeits- und
Denkweisen sowie die Rolle von
Modellen und dem technischen
Fortschritt werden herausgestellt.
25Diagnose von Schülerkompetenzen:
• Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
• Selbstevalutation - Aufgaben Lehrbuch
• KLP-Überprüfungsform: „Dokumentationsaufgabe“ und „Reflexionsaufgabe“ zur Ermittlung der Dokumentationskompetenz (K1) und der
Reflexionskompetenz (E7)
• Modellbau
Leistungsbewertung:
• KLP-Überprüfungsform: „Beurteilungsaufgabe“ und „Optimierungsaufgabe“ (z.B. Modellkritik an Modellen zur Biomembran oder zu
Transportvorgängen) zur Ermittlung der Modell-Kompetenz (E6)
• ggf. Klausur
26Unterrichtsvorhaben 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:
Die Schülerinnen und Schüler können …
• Enzyme • E2 kriteriengeleitet beobachten und messen sowie gewonnene Ergebnisse
objektiv und frei von eigenen Deutungen beschreiben.
Zeitbedarf: ca. 19 Std. • E4 Experimente und Untersuchungen zielgerichtet nach dem Prinzip der
Variablenkontrolle unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften planen und
durchführen und dabei mögliche Fehlerquellen reflektieren.
• E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und
einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen
beschreiben.
Mögliche didaktische Leitfragen / Konkretisierte Mögliche Lehrmittel/ Materialien/ Didaktisch-methodische
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Kompetenzerwartungen Methoden Anmerkungen
des Kernlehrplans
Die Schülerinnen und
Schüler …
27Wie sind Proteine aufgebaut und wo spielen sie ordnen die biologisch Haptische Modelle (z.B. Legomodelle) zum Der Aufbau von Proteinen wird
eine Rolle? bedeutsamen Makromoleküle Proteinaufbau erarbeitet.
([Kohlenhydrate, Lipide],
• Aminosäuren Proteine, [Nucleinsäuren]) Informationstexte zum Aufbau und der Die Quartärstruktur wird am
den verschiedenen zellulären Struktur von Proteinen Beispiel von Hämoglobin
• Peptide, Proteine Strukturen und Funktionen zu veranschaulicht.
• Primär-, Sekundär-, Tertiär-, und erläutern sie bezüglich Gruppenarbeit
ihrer wesentlichen Lernplakate zum Aufbau von Proteinen Lernplakate werden erstellt und
Quartärstruktur chemischen Eigenschaften auf ihre Sachrichtigkeit und
(UF1, UF3). Anschaulichkeit hin diskutiert und
ggf. modifiziert.
Sie bleiben im Fachraum hängen
und dienen der späteren
Orientierung.
28Welche Bedeutung haben Enzyme im beschreiben und erklären Experimentelles Gruppenpuzzle: Die Substrat- und
menschlichen Stoffwechsel? mithilfe geeigneter Modelle a) Ananassaft und Quark oder Wirkungsspezifität werden
Enzymaktivität und Götterspeise und frischgepresster veranschaulicht.
• Aktives Zentrum Enzymhemmung (E6). Ananassaft in einer
Verdünnungsreihe Die naturwissenschaftlichen
• Allgemeine Enzymgleichung b) Lactase und Milch sowie Fragestellungen werden vom
Glucoseteststäbchen Phänomen her entwickelt.
• Substrat- und Wirkungsspezifität (Immobilisierung von Lactase mit
Alginat) Hypothesen zur Erklärung der
c) Peroxidase mit Kartoffelscheibe oder Phänomene werden aufgestellt.
Kartoffelsaft/ Hefe Experimente zur Überprüfung der
(Verdünnungsreihe) Hypothesen werden geplant,
d) Urease und Harnstoffdünger durchgeführt und abschließend
(Indikator Rotkohlsaft/ werden mögliche Fehlerquellen
Phenophthalein) ermittelt und diskutiert.
Die gestuften Hilfen (Checklisten)
sollen Denkanstöße für jede
Hilfekarten (gestuft) für die vier Schlüsselstelle im
verschiedenen Experimente Experimentierprozess geben.
Vorgehen und Ergebnisse werden
auf Plakaten präsentiert.
Checklisten mit Kriterien für
- naturwissenschaftliche SuS erhalten Beobachtungsbogen
Fragestellungen, für den Museumsgang und
- Hypothesen, verteilen Punkte. Anschließend
- Untersuchungsdesigns. wird das beste Plakat gekürt.
Plakatpräsentation/ Gruppenrallye mit Modelle zur Funktionsweise des
Anwendungsbeispielen zu je einem Beispiel aktiven Zentrums werden erstellt.
aus dem anabolen und katabolen
Stoffwechsel. Hier bietet sich an die Folgen einer
veränderten Aminosäuresequenz,
z. B. bei Lactase mithilfe eines
Modells zu diskutieren.
29Welche Wirkung / Funktion haben Enzyme? erläutern Struktur und Schematische Darstellungen von Die zentralen Aspekte der
• Katalysator Funktion von Enzymen und Reaktionen unter besonderer Biokatalyse werden erarbeitet:
• Biokatalysator ihre Bedeutung als Berücksichtigung der Energieniveaus 1. Senkung der
• Endergonische und exergonische Biokatalysatoren bei Aktivierungsenergie
Reaktion Stoffwechselreaktionen (UF1, 2. Erhöhung des
• Aktivierungsenergie, UF3, UF4). Stoffumsatzes pro Zeit
Aktivierungsbarriere /
Reaktionsschwelle
• Enzymklassen
30Was beeinflusst die Wirkung / Funktion von beschreiben und Checkliste mit Kriterien zur Beschreibung Verbindlicher Beschluss der
Enzymen? interpretieren Diagramme zu und Interpretation von Diagrammen Fachkonferenz:
• pH-Abhängigkeit enzymatischen Reaktionen Das Beschreiben und
• Temperaturabhängigkeit (E5). Experimente mithilfe von Interaktionsboxen Interpretieren von Diagrammen
• Schwermetalle zum Nachweis der Konzentrations-, wird geübt.
stellen Hypothesen zur Temperatur- und pH-Abhängigkeit (Lactase
• Substratkonzentration / Wechselzahl Abhängigkeit der und Bromelain) Experimente zur Ermittlung der
Enzymaktivität von Abhängigkeiten der Enzymaktivität
verschiedenen Faktoren auf Modellexperimente werden geplant und durchgeführt.
und überprüfen sie Schere/Kleber/Papier Wichtig: Denaturierung im Sinne
experimentell und stellen sie einer irreversiblen Hemmung
graphisch dar (E3, E2, E4, durch Temperatur, pH-Wert und
E5, K1, K4). Schwermetalle muss
herausgestellt werden.
Die Wechselzahl wird
problematisiert.
Verbindlicher Beschluss der
Fachkonferenz:
Durchführung von
Experimenten zur Ermittlung
von Enzymeigenschaften an
ausgewählten Beispielen.
31Wie wird die Aktivität der Enzyme in den Zellen beschreiben und erklären Experimente / Gruppenarbeit Wesentliche Textinformationen
reguliert? mithilfe geeigneter Modelle Informationsmaterial zu Trypsin werden in einem begrifflichen
• kompetitive Hemmung, Enzymaktivität und (allosterische Hemmung) und Allopurinol Netzwerk zusammengefasst.
• allosterische (nicht kompetitive) Enzymhemmung (E6). (kompetitive Hemmung) Die kompetitive Hemmung wird
Hemmung simuliert.
Modellexperimente mit Fruchtgummi und
• Substrat und Endprodukthemmung Smarties/mithilfe einer Interaktionsbox mit Modelle zur Erklärung von
Materialien (Knete, Moosgummi, Styropor Hemmvorgängen werden
etc.) entwickelt.
Checkliste mit Kriterien zur Modellkritik
Reflexion und Modellkritik
32Wie macht man sich die Wirkweise von recherchieren Informationen (Internet)Recherche Die Bedeutung enzymatischer
Enzymen zu Nutze? zu verschiedenen Reaktionen für z.B.
• Enzyme im Alltag Einsatzgebieten von Veredlungsprozesse und
- Technik Enzymen und präsentieren medizinische Zwecke wird
- Medizin und bewerten vergleichend herausgestellt.
- u. a. die Ergebnisse (K2, K3, K4).
geben Möglichkeiten und Als Beispiel können Enzyme im
Grenzen für den Einsatz von Waschmittel und ihre Auswirkung
Enzymen in biologisch- auf die menschliche Haut
technischen besprochen und diskutiert werden.
Zusammenhängen an und
wägen die Bedeutung für
unser heutiges 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 Fragestellung und/oder
Hypothese) zur Ermittlung der Versuchsplanungskompetenz (E4)
• ggf. Klausur
3334
Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper?
Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können …
• UF3 die Einordnung biologischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene
• Dissimilation
fachliche Strukturen begründen.
• Körperliche Aktivität und Stoffwechsel • B1 bei der Bewertung von Sachverhalten in naturwissenschaftlichen
Zusammenhängen fachliche, gesellschaftliche und moralische
Bewertungskriterien angeben.
Zeitbedarf: ca. 26 Std. à
• B2 in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen Entscheidungsmöglichkeiten
kriteriengeleitet abwägen, gewichten und einen begründeten Standpunkt
beziehen.
• B3 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei
Auseinandersetzungen mit biologischen Fragestellungen sowie mögliche
Lösungen darstellen.
Mögliche didaktische Leitfragen / Konkretisierte Mögliche Lehrmittel/ Materialien/ Didaktisch-methodische
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Kompetenzerwartungen des Methoden Anmerkungen
Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler …
35Wie sind Zucker aufgebaut und wo ordnen die biologisch Informationstexte zu funktionellen Gütekriterien für gute „Spickzettel“
spielen sie eine Rolle? bedeutsamen Makromoleküle Gruppen und ihren Eigenschaften sowie werden erarbeitet (Übersichtlichkeit, auf
(Kohlenhydrate, [Lipide, Kohlenhydratklassen und Vorkommen das Wichtigste beschränkt, sinnvoller
• Monosaccharid Proteine, Nucleinsäuren]) den und Funktion in der Natur Einsatz von mehreren Farben, um Inhalte
verschiedenen zellulären zu systematisieren etc.) werden
• Disaccharid Strukturen und Funktionen zu „Spickzettel“ als legale Methode des erarbeitet.
• Polysaccharid und erläutern sie bezüglich ihrer Memorierens
wesentlichen chemischen
Eigenschaften (UF1, UF3). Beobachtungsbogen mit Kriterien für Der beste „Spickzettel“ kann gekürt und
„gute Spickzettel“ allen SuS über „lo-net“ zur Verfügung
gestellt werden.
36Welche Veränderungen können Münchener Belastungstest oder multi- Begrenzende Faktoren bei
während und nach körperlicher stage Belastungstest. unterschiedlich trainierten Menschen
Belastung beobachtet werden? werden ermittelt.
Selbstbeobachtungsprotokoll zu Herz,
Systemebene: Organismus Lunge, Durchblutung Muskeln
Graphic Organizer auf verschiedenen Damit kann der Einfluss von Training auf
• Belastungstest
Systemebenen die Energiezufuhr, Durchblutung,
• Schlüsselstellen der Sauerstoffversorgung,
Energiespeicherung und
körperlichen Fitness Ernährungsverwertung systematisiert
werden.
Die Auswirkung auf verschiedene
Systemebenen (Organ, Gewebe, Zelle,
Molekül) kann dargestellt und bewusst
gemacht werden.
37Wie reagiert der Körper auf erläutern den Unterschied Partnerpuzzle mit Arbeitsblättern zur Hier können Beispiele von 100-Meter-,
unterschiedliche Belastungssituationen zwischen roter und weißer roten und weißen Muskulatur und zur 400-Meter- und 800-Meter-Läufern
und wie unterscheiden sich Muskulatur (UF1). Sauerstoffschuld analysiert werden.
verschiedene Muskelgewebe präsentieren unter Einbezug
voneinander? geeigneter Medien und unter Bildkarten zu Muskeltypen und Verschiedene Muskelgewebe werden im
Verwendung einer korrekten Sportarten Hinblick auf ihre Mitochondriendichte
Systemebenen: Fachsprache die aerobe und (stellvertretend für den Energiebedarf)
Zelle, Organ und Gewebe anaerobe Energieumwandlung in untersucht / ausgewertet.
• Muskelaufbau Abhängigkeit von körperlichen Muskeltypen werden begründend
• Sauerstoffschuld, Aktivitäten (K3, UF1). Sportarten zugeordnet.
Energiereserve der Muskeln,
Glykogenspeicher überprüfen Hypothesen zur
Abhängigkeit der Gärung von
verschiedenen Faktoren (E3, E2,
E1, E4, E5, K1, K4).
38Wie entsteht ATP und wie wird der C6- präsentieren eine Tracermethode Advance Organizer Grundprinzipien von molekularen Tracern
Körper abgebaut? bei der Dissimilation Arbeitsblatt mit histologischen werden wiederholt.
adressatengerecht (K3). Elektronenmikroskopie-Aufnahmen und
Systemebenen: Zelle, Molekül Tabellen
• Tracermethode erklären die Grundzüge der
• Glykolyse Dissimilation unter dem Aspekt Informationstexte und schematische Experimente werden unter dem Aspekt
• Milchsäure-Gärung der Energieumwandlung mithilfe Darstellungen zu Experimenten von der Energieumwandlung ausgewertet.
• Zitronensäurezyklus einfacher Schemata (UF3). Peter Mitchell (chemiosmotische
• Atmungskette Theorie) zum Aufbau eines Die Milchsäuregärung dient der
überprüfen Hypothesen zur Protonengradienten in den Veranschaulichung anaerober Vorgänge:
Abhängigkeit der Gärung von Mitochondrien für die ATP-Synthase Modellexperiment zum Nachweis von
verschiedenen Faktoren (E3, E2, (vereinfacht) Milchsäure unter anaeroben
E1, E4, E5, K1, K4). Bedingungen wird geplant und
Informationsblatt durchgeführt.
beschreiben und präsentieren Experimente mit Sauerkraut (u.a. pH-
die ATP-Synthese im Wert)
Mitochondrium mithilfe Forscherbox
vereinfachter Schemata (UF2,
K3).
39Wie entsteht und wie gelangt die erläutern die Bedeutung von Arbeitsblatt mit Modellen / Schemata Die Funktion des ATP als Energie-
+
benötigte Energie zu unterschiedlichen NAD und ATP für aerobe und zur Rolle des ATP Transporter wird verdeutlicht.
Einsatzorten in der Zelle? anaerobe Dissimilationsvorgänge
(UF1, UF4).
Systemebene: Molekül
+
• NAD und ATP
40Welche Faktoren beeinflussen den stellen Methoden zur Der Zusammenhang zwischen
Energieumsatz und welche Methoden Bestimmung des Diagramme zum respiratorischem Quotienten und
helfen bei der Bestimmung? Energieumsatzes bei Sauerstoffbindungsvermögen in Ernährung wird erarbeitet.
körperlicher Aktivität Abhängigkeit verschiedener Faktoren
Systemebenen: Organismus, vergleichend dar (UF4). (Temperatur, pH-Wert) und Bohr-Effekt
Gewebe, Zelle, Molekül
• Energieumsatz (Grundumsatz Arbeitsblatt mit Informationstext zur Der quantitative Zusammenhang
und Leistungsumsatz) Erarbeitung des Prinzips der zwischen Sauerstoffbindung und
• Direkte und indirekte Oberflächenvergrößerung durch Partialdruck wird an einer sigmoiden
Kalorimetrie Kapillarisierung Bindungskurve ermittelt.
Welche Faktoren spielen eine Rolle bei Der Weg des Sauerstoffs in die
körperlicher Aktivität? Muskelzelle über den Blutkreislauf wird
• Sauerstofftransport im Blut wiederholt und erweitert unter
• Sauerstoffkonzentration im Blut Berücksichtigung von Hämoglobin und
• Erythrozyten Myoglobin.
• Hämoglobin/ Myoglobin
• Bohr-Effekt
41Wie funktional sind bestimmte erläutern unterschiedliche Fallstudien aus der Fachliteratur Hier können Trainingsprogramme und
Trainingsprogramme und Trainingsformen (Sportwissenschaften) Ernährung unter Berücksichtigung von
Ernährungsweisen für bestimmte adressatengerecht und Trainingszielen (Aspekte z.B. Ausdauer,
Trainingsziele? begründen sie mit Bezug auf die Kraftausdauer, Maximalkraft) und der
Trainingsziele (K4). Organ- und Zellebene
Systemebenen: Organismus, (Mitochondrienanzahl,
Zelle, Molekül Myoglobinkonzentration, Kapillarisierung,
• Ernährung und Fitness erhöhte Glykogenspeicherung)
• Kapillarisierung betrachtet, diskutiert und beurteilt
• Mitochondrien werden.
Systemebene: Molekül erklären mithilfe einer Arbeitsblatt mit einem vereinfachten Verschiedene Situationen können
• Glycogenspeicherung graphischen Darstellung die Schema des Zitronensäurezyklus und „durchgespielt“ (z.B. die Folgen einer
• Myoglobin zentrale Bedeutung des seiner Stellung im Zellstoffwechsel Fett-, Vitamin- oder
Zitronensäurezyklus im (Zusammenwirken von Kohlenhydrat, Zuckerunterversorgung) werden.
Zellstoffwechsel (E6, UF4). Fett und Proteinstoffwechsel)
42Wie wirken sich leistungssteigernde nehmen begründet Stellung zur Anonyme Kartenabfrage zu Doping Juristische und ethische Aspekte werden
Substanzen auf den Körper aus? Verwendung auf die ihnen zugrunde liegenden
leistungssteigernder Substanzen Informationstext zu Werte, Normen, Kriterien reflektiert.
• Atmung aus gesundheitlicher und Fakten
• Ernährung ethischer Sicht (B1, B2, B3). Informationstext zum ethischen
Reflektieren (nach Martens 2003)
Exemplarische Aussagen von
Personen
Informationstext zu EPO Verschiedene Perspektiven und deren
Historische Fallbeispiele zum Einsatz Handlungsoptionen werden erarbeitet,
von EPO (Blutdoping) im Spitzensport deren Folgen abgeschätzt und bewertet.
Weitere Fallbeispiele zum Einsatz Bewertungsverfahren und Begriffe
anaboler Steroide in Spitzensport und werden geübt und gefestigt.
Viehzucht
43Diagnose von Schülerkompetenzen:
• Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
Leistungsbewertung:
• KLP-Überprüfungsform: „Bewertungsaufgabe“ zur Ermittlung der Entscheidungskompetenz (B2) und der Kriterienermittlungskompetenz (B1)
mithilfe von Fallbeispielen
• ggf. Klausur.
44Schulprogramm
Schulinterne Lehrpläne
EMIL-FISCHER-GYMNASIUM Biologie
Schulinterner Lehrplan
für das Fach
Biologie
Sekundarstufe II (Q1 & Q2)
Stand 2019
Stand 28.02.2019
45Q1 Inhaltsfeld IF3: Genetik
Grundkurs und Leistungskurs
• Unterrichtsvorhaben I: Proteinbiosynthese – Wie steuern Gene die Ausprägung von Merkmalen? Welche Konsequenzen haben
Veränderungen der genetischen Strukturen für einen Organismus? Welche regulatorischen Proteine und Prozesse kontrollieren die
Genexpression?
• Unterrichtsvorhaben II: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und
welche ethischen Konflikte treten dabei auf?
Inhaltliche Schwerpunkte:
• Meiose und Rekombination
• Analyse von Familienstammbäumen
• Proteinbiosynthese
• Genregulation
• Gentechnik / Gentechnologie
• Bioethik
Basiskonzepte:
System
Merkmal, Gen, Allel, Genwirkkette, DNA, Chromosom, Genom, Stammzelle, Rekombination, Synthetischer Organismus
Struktur und Funktion
Proteinbiosynthese, Genetischer Code, Genregulation, Transkriptionsfaktor, RNA-Interferenz, Mutation, Proto-Onkogen, Tumor-Suppressorgen,
DNA-Chip
Entwicklung
(Transgener Organismus), Synthetischer Organismus, Epigenese, Zelldifferenzierung, Meiose
46Zeitbedarf:
ca. 43 Ustd. à 45 Minuten (Grundkurs)
ca. 77 Ustd. à 45 Minuten (Leistungskurs)
Hinweise:
Fett gedruckt: Abiturrelevant in AFB I, II und III
Nicht fett gedruckt: nicht abiturrelevant in AFB I (nur ggfs. II und III)
Blau: nur LK
Grau hinterlegt: Vorschläge für möglichen Kompetenzerwerb (nicht fett gedruckt)
47Unterrichtsvorhaben I
Thema/Kontext: Proteinbiosynthese – Wie steuern Gene die Ausprägung von Merkmalen, welche Konsequenzen haben Veränderungen
der genetischen Strukturen für einen Organismus und welche regulatorischen Proteine und Prozesse kontrollieren die
Genexpression?
Inhaltsfeld 3: Genetik
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
• Replikation Die Schülerinnen und Schüler können…
• UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und
• Proteinbiosynthese erläutern.
UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen
• Genregulation bei Prokaryoten und Eukaryoten Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen.
• E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten
• Epigenetik / Epigenetik Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten,
• E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen
Zeitbedarf: Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen
biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen,
ca. 25 Ustd. à 45 Minuten (Grundkurs) • UF4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und
durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vorgängen auf der
ca. 49 Ustd. à 45 Minuten (Leistungskurs) Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens erschließen und
aufzeigen.
Sequenzierung: Didaktisch-methodische Anmerkungen und
Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans
Fragestellungen Empfehlungen
inhaltliche Aspekte Die Schülerinnen und Schüler…
Vorwissen aktivieren und erfassen Begriffsnetz oder andere StrukturtechnikSequenzierung: Didaktisch-methodische Anmerkungen und
Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans
Fragestellungen Empfehlungen
Die Schülerinnen und Schüler…
inhaltliche Aspekte
Welcher chemische Bestandteil der Historischer Einstieg in das Inhaltsfeld Genetik über
Chromosomen ist der Träger der GRIFFITH und AVERY sowie HERSHEY und CHASE [1] o.ä.
Erbinformation? • Problematisierung: DNA oder Protein als Träger der
In diesem Kontext kann auch folgende Kompetenz Erbinformation?
• Bakterien und Viren erworben werden: • Auswertung der Versuche und Wiederholung der
Die SuS begründen die Verwendung bestimmter molekularen Struktur von DNA und Proteinen
• Aufbau und Struktur der DNA (Wh.) Modellorganismen (u.a. E.coli) für besondere
Fragestellungen genetischer Forschung. (E6, E3)
Animationsfilm und Materialien zur Replikation GIDA
Wie wird die DNA im Labor vervielfältigt? erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a.
PCR, Gelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete Einblick in die Forschung:
• semikonservative Replikation (Wh.) (E4, E2, UF1) • Entwicklung der PCR als Werkzeug zur
Vervielfältigung von DNA-Proben auf Grundlage des
• PCR Replikationsmechanismus
ca. 8 Ustd. / 12 Ustd.
Wie entstehen aus Genen Merkmale? Historischer Zugang über Alkaptonurie (Hypothese von
GARROD) und / oder das Experiment von BEADLE und
• Ein-Gen-ein-Polypeptid-Hypothese In diesem Kontext kann auch folgende Kompetenz TATUM
erworben werden: • Definition des Genbegriffs
Die SuS reflektieren und erläutern den Wandel des
Genbegriffs (E7).
• Proteinbiosynthese erläutern wissenschaftliche Experimente zur
Aufklärung der Proteinbiosynthese, generieren
Nachvollzug des Ablaufs der Transkription anhand einer
Hypothesen auf der Grundlage der
Animation [2] / Animationsfilme GIDA
• Mechanismus der Transkription Versuchspläne und interpretieren die
Versuchsergebnisse (E3, E4, E5).Sequenzierung: Didaktisch-methodische Anmerkungen und
Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans
Fragestellungen Empfehlungen
Die Schülerinnen und Schüler…
inhaltliche Aspekte
Erwerb detaillierter Fachkenntnisse zum Ablauf der
Transkription (z.B. Funktion der RNA-Polymerase, Start-
und Stoppsignal, Erkennen der Transkriptionsrichtung;
noch keine umfassende Betrachtung der
benennen Fragestellungen und stellen Transkriptionsfaktoren) mit dem Ziel einer fachsprachlich
Hypothesen zur Entschlüsselung des angemessenen Präsentation des Vorgangs.
• Genetischer Code genetischen Codes auf und erläutern klassische
o Aufklärung Experimente zur Entwicklung der Code-Sonne Analyse der Experimente von NIRENBERG zur
o Eigenschaften (E1, E3, E4). Entschlüsselung des genetischen Codes [3]
erläutern Eigenschaften des genetischen Codes Erarbeitung der Eigenschaften des genetischen
und charakterisieren mit dessen Hilfe Codes
Genmutationen / Mutationstypen (UF1, UF2). g Anwendung der Codesonne wird mehrfach geübt
Erwerb von detaillierten Fachkenntnissen zum Vorgang
der Translation
• Mechanismus der Translation à GIDA – Materialien
Tabellarischer Vergleich der Vorgänge bei der
Proteinbiosynthese von Prokaryonten und Eukaryonten
vergleichen die molekularbiologischen Abläufe in
(Kompartimentierung, Introns/Exons, Prozessierung,
• Vergleich der Proteinbiosynthese der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten
Spleißen, Capping, Tailing, Aufbau der Ribosomen.
bei Prokaryonten und Eukaryonten (UF1, UF3).
alternatives Spleißen und posttranslationale
Modifikationen)
• RNA-Prozessierung
Vgl. Zellstrukturen Pro- und Eukaryoten (Wdh.)
ca. 8Ustd. / 10 Ustd.
Wie entstehen Mutationen auf molekularer Rückbezug auf Alkaptonurie o. a. genetisch bedingte
Ebene und wie wirken sie sich aus? Erkrankung, um zu Mutationen überzuleiten.
erläutern Eigenschaften des genetischen Codes • AB: Übersetzung der DNA bei Genmutationen
• Proteinbiosynthese • Sequenzanalyse nach SANGER als Methode zur
und charakterisieren mit dessen Hilfe
Genmutationen / Mutationstypen (UF1, UF2). Ermittlung von Basenabfolgen
• Genmutationen
Klassifizierung der Mutationstypen [4]Sie können auch lesen
