Grund- und Leistungskurs
2.1.2 Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung
Unterrichtsvorhaben I:
Thema/ Kontext: Evolution in Aktion - Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel?
Inhaltsfeld: Evolution Inhaltliche Schwerpunkte:
Grundlagen evolutiver Veränderung
Art und Artbildung
Entwicklung der Evolutionstheorie
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können …
UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern.
UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen.
E7 naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Verände-rungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer histori-schen und kulturellen Entwicklung darstellen.
K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilun-gen durch Argumente beleBeurteilun-gen bzw. widerleBeurteilun-gen.
Statt der hier in Übereinstimmung mit dem Beispiel für einen schulinternen Lehrplan im Netz aufgeführten übergeordneten Kompetenzen können auch die folgenden überge-ordneten Kompetenzen schwerpunktmäßig angesteuert werden: UF2, UF4, E6
Mögliche didaktische Leitfragen/
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des Kernlehr-plans
Die Schülerinnen und Schüler …
Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz
Welche genetischen Grundlagen beeinflussen den evolutiven Wan-del?
Wdh. Evolutionstheorie nach Darwin im Vergleich zu La-marck
Genetische Grundlagen des
erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Pro-zess der Evolution unter dem Aspekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4).
erläutern den Einfluss der Evoluti-onsfaktoren (Mutation,
Rekombinati-z. B.: Advance organizer wird aus vorgegebenen Bausteinen zusam-mengesetzt.
An vorgegebenen Materialien zur genetischen Variabilität wird arbeits-teilig und binnendifferenziert gearbeitet.
Materialien zur genetischen Variabilität und ihren Ursachen. Beispiele:
Hainschnirkelschnecke, Zahnkärpfling
evolutiven Wandels
Grundlagen biologischer An-gepasstheit
Populationen und ihre geneti-sche Struktur
ca. 3 Ustd. / 4 Ustd
on, Selektion, Gendrift) auf den Genpool einer Population (UF4, UF1).
beschreiben Biodiversität auf ver-schiedenen Systemebenen (geneti-sche Variabilität, Artenvielfalt, Vielfalt der Ökosysteme) (UF4, UF1, UF2, UF3).
stellen die Synthetische Evolutions-theorie zusammenfassend dar (UF3, UF4).
bestimmen und modellieren mithilfe des Hardy-Weinberg-Gesetzes die Allelfrequenzen in Populationen und geben Bedingungen für die Gültig-keit des Gesetzes an (E6).
Arbeitsmaterialien zu abiotischen und biotischen Selektionsfaktoren (Beispiel: Birkenspanner, Kerguelen-Fliege)
z. B. gruppengleiches Spiel zur Selektion, Durchführung, Auswertung und Reflexion
Das Spiel wird evaluiert.
Das Hardy-Weinberg-Gesetz und seine Gültigkeit werden erarbeitet.
Wie entwickelte sich die Syntheti-sche Evolutionstheorie und ist sie heute noch zu halten?
Synthetische Evolutionstheo-rie in der historischen Diskus-sion
ca. 2 Ustd
stellen Erklärungsmodelle für die Evolution in ihrer historischen Ent-wicklung und die damit verbundenen Veränderungen des Weltbilds dar (E7).
stellen die Synthetische Evolutions-theorie zusammenfassend dar (UF3, UF4).
grenzen die Synthetische Theorie der Evolution gegenüber nicht na-turwissenschaftlichen Positionen zur Entstehung von Artenvielfalt ab und nehmen zu diesen begründet Stel-lung (B2, K4).
Die Faktoren, die zur Entwicklung der Evolutionstheorie führten, werden mithilfe eines wissenschaftlichen Textes kritisch analysiert.
Strukturlegetechnik zur Synthetischen Evolutionstheorie
Eine vollständige Definition der Synthetischen Evolutionstheorie wird entwickelt.
Diskussion über das Thema: Neueste Erkenntnisse der epigenetischen Forschung – Ist die Synthetische Evolutionstheorie noch haltbar?
Die Diskussion wird anhand der Kriterien analysiert.
Wie kann es zur Entstehung unter-schiedlicher Arten kommen?
Isolationsmechanismen
Artbildung
ca. 3 Ustd. / 4 Ustd
erklären Modellvorstellungen zu Art-bildungsprozessen (u.a. allopatri-sche und sympatriallopatri-sche Artbildung) an Beispielen (E6, UF1).
Anhand verschiedener zoologischer und botanischer Beispiele werden Isolationsmechanismen bearbeitet.
Eine tabellarische Übersicht inkl. Modelldarstellungen wird erstellt und eine Definition zur allopatrischen und sympatrischen (und ggf. para-patrischer) Artbildung wird entwickelt.
Messdaten (DNA-Sequenzen (ggf. Wdh. Sequenzierungsmethoden), Verhaltensbeobachtungen, etc.) und Simulationsexperimente zu Hyb-ridzonen bei Hausmäusen/ Rheinfischen (Abituraufgabe Groppen 2009) An-gepasstheit dar (UF2, UF4).
beschreiben Biodiversität auf ver-schiedenen Systemebenen (geneti-sche Variabilität, Artenvielfalt, Vielfalt der Ökosysteme) (UF4, UF1, UF2, UF3).
Ein Konzept zur Entstehung der adaptiven Radiation (z. B. Lemuren auf Madagaskar, Darwinfinken, Kleidervögel, Beuteltiere) wird entwickelt.
Plakate zur Erstellung eines Fachposters oder Simulationsspiel Die Ergebnis-Zusammenstellung auf den Plakaten bzw. des Spiels werden präsentiert.
Welche Ursachen führen zur Coevolution und welche Vorteile ergeben sich?
Coevolution
ca. 2 Ustd. / 2 Ustd
wählen angemessene Medien zur Darstellung von Beispielen zur Coevolution aus und präsentieren die Beispiele (K3, UF2).
beschreiben Biodiversität auf ver-schiedenen Systemebenen (geneti-sche Variabilität, Artenvielfalt, Vielfalt der Ökosysteme) (UF4, UF1, UF2, UF3).
Recherche zu Beispielen für Coevolution und Präsentation mithilfe geeigneter Darstellungsformen
Eine Kosten-Nutzen-Analyse wird erstellt. Texte und Schemata zur Kosten-Nutzen-Analyse
Verschiedene Beispiele der Coevolution werden anhand einer selbst gewählten medialen Darstellung präsentiert.
Mittels eines inhalts- und darstellungsbezogenen Kriterienkatalogs wird die Präsentation beurteilt.
Welchen Vorteil haben Lebewe-sen, wenn ihr Aussehen dem an-derer Arten gleicht?
Selektion
Anpassung
ca. 4 Ustd
belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organis-men [(u.a mithilfe von Daten aus Gendatenbanken)] (E2, E5).
Anhand unterschiedlicher Beispiele wird der Schutz vor Beutegreifern (Mimikry, Mimese, etc.) unter dem Aspekt des evolutiven Wandels von Organismen erarbeitet.
Die erlernten Begriffe werden Beispielen zugeordnet.
Diese Thematik kann ggf. auch im Inhaltsfeld Ökologie aufgegriffen werden.
Wie entwickelte sich die Syntheti-sche Evolutionstheorie und ist sie heute noch zu halten?
Synthetische Evolutionstheo-rie in der historischen Diskus-sion
ca. 1 Ustd. / 1 Ustd
stellen Erklärungsmodelle für die Evolution in ihrer historischen Ent-wicklung und die damit verbundenen Veränderungen des Weltbilds dar (E7).
stellen die Synthetische Evolutions-theorie zusammenfassend dar (UF3, UF4).
grenzen die Synthetische Theorie der Evolution gegenüber nicht na-turwissenschaftlichen Positionen zur Entstehung von Artenvielfalt ab und nehmen zu diesen begründet Stel-lung (B2, K4).
Die Faktoren, die zur Entwicklung der Evolutionstheorie führten, werden mithilfe eines wissenschaftlichen Textes kritisch analysiert.
Strukturlegetechnik zur Synthetischen Evolutionstheorie
Eine vollständige Definition der Synthetischen Evolutionstheorie wird entwickelt.
Diskussion über das Thema: Neueste Erkenntnisse der epigenetischen Forschung – Ist die Synthetische Evolutionstheorie noch haltbar?
Die Diskussion wird anhand der Kriterien analysiert.
Diagnose von Schülerkompetenzen:
KLP-Überprüfungsform: „Darstellungsaufgabe“ (advance organizer concept map), selbstständiges Erstellen eines Evaluationsbogens, KLP-Überprüfungsform: „Beobachtungssaufgabe“ (Podiumsdiskussion)
Leistungsbewertung:
KLP-Überprüfungsform: „Beurteilungsaufgabe“
Ggf. Klausur
Unterrichtsvorhaben II:
Thema/ Kontext: Verhalten – Von der Gruppen- zur Multilevel-Selektion - Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhal-tens?
Inhaltsfeld: Evolution Inhaltliche Schwerpunkte:
Evolution und Verhalten Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können …
UF2 zur Lösung von biologischen Problemen zielführende De-finitionen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet auswählen und anwenden.
E7 naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Verände-rungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer histo-rischen und kulturellen Entwicklung darstellen.
K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurtei-lungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen.
Mögliche didaktische Leit-fragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler …
Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz
Durch welche Strategien wird die evolutionäre Fitness maxi-iert?
Direkte und indirekte Fitness
Sexuelle Selektion ca. 2 Ustd. / 2 Ustd
erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Prozess der Evo-lution unter dem Aspekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4).
Anhand verschiedener Arbeitsmaterialien wird das Konzept der Fitness hinsichtlich Fortpflanzungs- und Lebensstrategien erarbeitet.
Warum setzte sich das Leben
in Gruppen trotz intraspezifi-scher Konkurrenz bei man-chen Arten durch?
analysieren anhand von Daten die evolu-tionäre Entwicklung von Sozialstrukturen (Paarungssysteme, Habitatwahl) unter dem Aspekt der Fitnessmaximierung (E5,
Graphiken / Soziogramme werden aus den gewonnenen Daten und mit Hilfe der Fachliteratur erstellt.
Die Ergebnisse und Beurteilungen werden vorgestellt.
Welche Vorteile haben die kooperativen Sozialstrukturen für den Einzelnen?
Leben in Gruppen
Kooperation
Sexuelle Selektion
Paarungssysteme
Brutpflegeverhalten
Altruismus ca. 2 Ustd
UF2, UF4, K4).
Diagnose von Schülerkompetenzen:
Evaluationsbogen, Erstellen eines Fragenkatalogs zur Fremd- und Selbstkontrolle, Ampelabfrage, Leistungsbewertung:
KLP-Überprüfungsform: „Präsentationsaufgabe“, schriftliche Überprüfung
Unterrichtsvorhaben III:
Thema/ Kontext: Spuren der Evolution – Wie kann man Evolution sichtbar machen?
Inhaltsfeld: Evolution
Inhaltliche Schwerpunkte:
Evolutionsbelege Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können …
E2 Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komple-xer Apparaturen, sachgerecht erläutern.
E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkei-ten Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Über-prüfung ableiten.
Mögliche didaktische Leitfragen/ Se-quenzierung
inhaltlicher Aspekte
Konkretisierte
Kompe-tenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …
Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlun-gen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz
Wie lassen sich Rückschlüsse auf Ver-wandtschaft ziehen?
Verwandtschaftsbeziehungen
Divergente und konvergente Ent-wicklung
Stellenäquivalenz
ca. 3 Ustd. / 5 Ustd
erstellen und analysieren Stammbäu-me anhand von Daten zur Ermittlung der Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5).
deuten Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Merkmalen von Organismen zum Be-leg konvergenter und divergenter Ent-wicklungen (E5).
stellen Belege für die Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biologie [(u.a. Molekularbiologie)] adressaten-gerecht dar (K1, K3).
Die Homologiekriterien werden anhand ausgewählter Beispie-le erarbeitet und formuliert (u.a. auch Entwicklung von Pro-gressions- und Regressionsreihen). Der Unterschied zur kon-vergenten Entwicklung wird diskutiert.
Beispiele in Bezug auf homologe oder konvergente Entwick-lung werden analysiert (Strauß /Nandu, Stachelschwein/
Greifstachler, südamerikanischer /afrikanischer Lungenfisch).
Wie lässt sich evolutiver Wandel auf genetischer Ebene belegen?
Molekularbiologische Evolutions-mechanismen
Epigenetik
stellen Belege für die Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biologie (u.a. Molekularbiologie) adressatenge-recht dar (K1, K3).
beschreiben und erläutern molekulare Verfahren zur Analyse von phylogene-tischen Verwandtschaften zwischen Lebewesen (UF1, UF2).
Unterschiedliche molekulargenetische Methoden werden erar-beitet und mit Stammbäumen, welche auf klassischen Datie-rungsmethoden beruhen, verglichen.
molekulargenetische Untersuchungsergebnisse u. a. am Bsp. der Hypophysenhinterlappenhormone
ca. 3 Ustd. / 5 Ustd
analysieren molekulargenetische Da-ten und deuDa-ten sie mit DaDa-ten aus klas-sischen Datierungsmethoden im Hin-blick auf Verbreitung von Allelen und Verwandtschaftsbeziehungen von Le-bewesen (E5, E6).
belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organismen (u.a. mithilfe von Daten aus Genda-tenbanken) (E2, E5).
Neue Möglichkeiten der Evolutionsforschung werden beurteilt:
Sammeln von Pro- und Contra-Argumenten
Anhand der Materialien werden Hypothesen zur konvergenten und divergenten Entwicklung entwickelt.
Wie lässt sich die Abstammung von Lebewesen systematisch darstellen?
Grundlagen der Systematik
ca. 1 Ustd. / 1 Ustd
beschreiben die Einordnung von Le-bewesen mithilfe der Systematik und der binären Nomenklatur (UF1, UF4).
entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anato-misch-morphologischen und molekula-ren Homologien (E3, E5, K1, K4).
Die Klassifikation von Lebewesen wird eingeführt. Ein Glossar wird erstellt.
Verschiedene Stammbaumanalysemethoden werden vergli-chen.
Diagnose von Schülerkompetenzen:
Selbstevaluation mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe, KLP-Überprüfungsform: „Beobachtungssaufgabe“ („Strukturierte Kontro-verse“
Leistungsbewertung:
Klausur, KLP-Überprüfungsform: „Optimierungsaufgabe“
Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/ Kontext: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch?
Inhaltsfeld: Evolution
Inhaltliche Schwerpunkte:
Evolution des Menschen Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können …
UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen.
E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern.
K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurtei-lungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen.
Mögliche didaktische Leitfra-gen/ Sequenzierung
inhaltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompetenzerwartun-gen des Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler …
Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz
Mensch und Affe – wie nahe verwandt sind sie?
Primatenevolution
ca. 1 Ustd. / 2 Ustd
ordnen den modernen Menschen krite-riengeleitet Primaten zu (UF3).
Tabellarischer Vergleich zur Einordnung des Menschen in den Prima-tenstammbaum
Zoobesuch
Beobachtungsaufgaben zur evolutionären Entwicklung und Verhalten im Zoo
Präsentationen Wie erfolgte die Evolution des
Menschen?
Hominidenevolution
ca. 2 Ustd. / 4 Ustd
diskutieren wissenschaftliche Befunde (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hypothe-sen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7).
Die Unterschiede und Gemeinsamkeiten früherer Hominiden und Sonderfälle (Flores, Dmanisi) werden erarbeitet.
Die Hominidenevolution wird anhand von Weltkarten, Stammbäumen, etc. zusammengefasst.
Exkursion Neandertalmuseum (Workshop zur Hominidenevolution) Bewerten der Zuverlässigkeit von wissenschaftlichen Quellen/ Unter-suchungen
Wieviel Neandertaler steckt in uns?
Homo sapiens sapiens und Neandertaler
ca. 1 Ustd. / 1 Ustd
diskutieren wissenschaftliche Befunde und Hypothesen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7).
Wissenschaftliche Untersuchungen werden kritisch analysiert.
Materialien zu molekularen Untersuchungsergebnissen (Neanderta-ler, Homo sapiens sapiens)
Wie lässt sich Rassismus biolo-gisch widerlegen?
Menschliche Rassen gestern und heute
(ca. 1 Ustd. / 1 Ustd)
bewerten die Problematik des Rasse-Begriffs beim Menschen aus histori-scher und gesellschaftlicher Sicht und nehmen zum Missbrauch dieses Be-griffs aus fachlicher Perspektive Stel-lung (B1, B3, K4).
Argumente werden mittels Belegen aus der Literatur erarbeitet und diskutiert.
Die Podiumsdiskussion wird anhand des Kriterienkatalogs reflektiert.
Texte über historischen und gesellschaftlichen Missbrauch des Ras-se-Begriffs
Podiumsdiskussion
Kriterienkatalog zur Auswertung von Podiumsdiskussionen Diagnose von Schülerkompetenzen:
KLP-Überprüfungsform: „Präsentationsaufgabe“ (Podiumsdiskussion) Leistungsbewertung:
KLP-Überprüfungsform: „Analyseaufgabe“ (angekündigte schriftliche Überprüfung)
Inhaltsfeld 4: Neurobiologie
Unterrichtsvorhaben V: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung – Wie ist das Nervensystem des Men-schen aufgebaut und wie funktioniert es?
Unterrichtsvorhaben VI: Fototransduktion – Wie entsteht aus der Erregung durch einfallende Lichtreize ein Sinneseindruck im Gehirn?
Unterrichtsvorhaben VII: Aspekte der Hirnforschung – Welche Faktoren beeinflussen das Gehirn?
Inhaltliche Schwerpunkte:
Aufbau und Funktion von Neuronen
Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung
Leistungen der Netzhaut
Plastizität und Lernen
Methoden der Neurobiologie
Basiskonzepte:
System
Neuron, Membran, Ionenkanal, Synapse, Gehirn, Netzhaut, Fototransduktion, Farbwahrnehmung, Kontrastwahrnehmung
Struktur und Funktion
Neuron, Natrium-Kalium-Pumpe, Potentiale, Amplituden- und Frequenzmodulati-on, Synapse, Neurotransmitter, HormFrequenzmodulati-on, second messenger, Reaktionskaskade, Fototransduktion, Sympathikus, Parasympathikus, Neuroenhancer
Entwicklung
Neuronale Plastizität
Zeitbedarf:
ca. 22 UStd. à 67,5 Minuten (Grundkurs) ca. 33 UStd. à 67,5 Minuten (Leistungskurs)
Unterrichtsvorhaben V
Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung – Wie ist das Nervensystem des Menschen aufgebaut und wie funktioniert es?
Inhaltsfeld 4: Neurobiologie
Inhaltliche Schwerpunkte:
Aufbau und Funktion von Neuronen
Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung (Teil 1)
Methoden der Neurobiologie (Teil 1)
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können…
UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläu-tern.
UF2 zur Lösung von biologischen Problemen zielführende Definitionen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet auswählen und an-wenden.
UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen.
E2 Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Appara-turen, sachgerecht erläutern.
E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern.
E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologi-sche sowie biotechnibiologi-sche Prozesse erklären oder vorhersagen.
Mögliche didaktische Leitfragen/
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kern-lehrplans
Die Schülerinnen und Schüler…
Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindli-chen
Absprachen der Fachkonferenz Neuronale Regulation -
Wie reagiert der Körper auf ver-schiedene Reize?
zentrales Nervensystem, peripheres Nervensystem (vegetatives NS und somatisches NS)
vegetatives NS – Sympathikus und Parasympathikus
Reiz-Reaktionsschema
ca. 2 Ustd. / 2 Ustd
stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausge-lösten Erregung von Sinneszellen bis zur Entstehung des Sinneseindrucks bzw. der Wahrnehmung im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Darstel-lungsformen in Grundzügen dar (K1, K3).
erklären die Rolle von Sympathikus und Parasympathikus bei der neuronalen und hormonellen Regelung von phy-siologischen Funktionen an Beispielen (UF4, E6, UF2, UF1).
Experiment:
Simulation zur antagonistischen Arbeitsweise von Sympathikus und Parasympathikus: Kaltwasser-Stresstest (Ermittlung des Blutdrucks und Puls-schlags in Abhängigkeit von der Zeit)
Ggf. Versuch in Gruppenarbeit:
Messung der Leitungsgeschwindigkeit der Erre-gung beim Patella-Reflex (Muskeldehnungsreflex) in: Unterricht Biologie 228 (1997)
oder qualitative Untersuchung:
http://www.schulentwicklung.nrw.de/materialdatenb ank/nutzersicht/materialeintrag.php?matId=5375&
marker=quadrizeps
Linealexperiment in Abhängigkeit von verschie-denen Parametern
Erstellung eines Reiz-Reaktions-Schemas
Ggf.: SuS ermitteln den funktionellen Zusammenhang zwischen Afferenz und Efferenz.
Anknüpfung an Sekundarstufe I-Kenntnisse
Mögliche didaktische Leitfragen/
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler…
Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfeh-lungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz
Das Neuron - Wie wird ein Reiz im Neuron verarbeitet?
Aufbau und Funktion eines Neu-rons
Ggf. Wdh. Ionenbegriff, Brownsche Molekularbewegung, Diffusi-on/Osmose
Bioelektrizität
Ruhepotential
Aktionspotential
Leitungsgeschwindigkeiten
beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1).
erklären Ableitungen von Potentialen mittels
Mes-selektroden an
Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vorgänge an Biomembranen aus (E5, E2, UF1, UF2).
vergleichen die Weiterleitung des Aktionspotentials an myelinisierten und nicht myelinisierten Axonen miteinander und stellen diese unter dem Aspekt der Leitungsgeschwindigkeit in einen funktionellen Zu-sammenhang (UF2, UF3, UF4).
SuS knüpfen an Vorwissen aus der Sekundarstufe I an und erweitern und vertiefen ihre Kenntnisse zum Aufbau und der Funktion eines (Wirbeltier-)Neurons.
Simulation des elektrischen und chemischen Potentials zur Einführung des Ruhepotentials
SuS lernen durch den Einsatz eines beweglichen Modells die Grundlagen der Bioelektrizität in Abhängigkeit von der Ionenbeweglichkeit und dem Konzentrationsgradienten kennen.
Vorgänge am Axon während eines Aktionspotentials
Experiment von VON HELMHOLTZ zur Bestimmung der Lei-tungsgeschwindigkeit im Axon
Elektrophysiologische Untersuchungen von HODGKIN und HUXLEY an Riesenaxonen des Loligo
Modelldarstellung zur saltatorischen Erregungsleitung (z.
B. Domino-Modell)
SuS lernen die Abhängigkeit der Leitungsgeschwindigkeit vom Durchmesser der Neuronen kennen und unterschei-den die kontinuierliche von der saltatorischen Erregungs-leitung.
Mögliche didaktische Leitfragen/
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler…
Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfeh-lungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz
Saltatorische und kontinuierliche Erregungsleitung
ca. 5 Ustd. / 5 Ustd
Patch Clamp-Technik
ca. 2 Ustd
leiten aus Messdaten der Patch-Clamp-Technik Veränderungen von Ionenströmen durch Ionenka-näle ab und entwickeln dazu Modellvorstellungen (E5, E6, K4).
Informationstext zu den Einzelkanalexperimenten (Gi-gaseal) von NEHER und SAKMAN
SuS stellen die Einzelkanalexperimente als Referat nach vorgegebener Literatur z. B. in Form einer Powerpoint-Präsentation vor.
Die Synapse – Wie wird das Signal von Neuron zu Neuron und vom Neu-ron auf den Muskel übertragen?
Aufbau und Funktion einer chemi-schen Synapse
Verschaltung von Neuronen
erregende und hemmende Synap-sen
Frequenz- und
Amplitudenmodu-erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterleitung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Synapsen auf mo-lekularer Ebene (UF1, UF3).
erklären Ableitungen von Potentialen mittels Mes-selektroden an Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vorgänge an Biomembranen aus (E5, E2, UF1, UF2).
SuS gewinnen einen ersten Eindruck von der Verschal-tung von Neuronen und von der strukturellen und funktio-nalen Plastizität neuronaler Strukturen.
Einsatz von selbst erstellten, großen Schaubildern mit beweglichen Einzelteilen (Modelle, z. B. Moosgummi) zum Aufbau des Wirbeltierneurons und der Synapse
Mögliche didaktische Leitfragen/
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler…
Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfeh-lungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz
lation
Verrechnung von Potentialen (EPSP und IPSP)
ca. 5 Ustd. / 5 Ustd
endo- und exogene Stoffe
dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exogenen Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an kon-kreten Beispielen (K1, K3, UF2).
leiten Wirkungen von endo- und exogenen Sub-stanzen (u. a. von Neuroenhancern) auf die Ge-sundheit ab und bewerten mögliche Folgen für Indi-viduum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF2, UF4).
Bzw. für den Grundkurs:
Erklären Wirkungen von exogenen Substanzen auf den Körper und bewerten mögliche Folgen für Indi-viduum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF4).
Arbeitsblatt mit Übungsaufgaben zur neuronalen Ver-rechnung unter Berücksichtigung von EPSP und IPSP SuS lernen die Unterschiede zwischen zeitlicher und räumlicher Summation kennen.
Informationstexte und Messdaten zu erregenden und hemmenden Neurotransmittern und zu Eigenschaften von Neurotransmittern
Lerntempoduett (oder Lerntempoquartett) zu den An-griffspunkten verschiedener Drogen und Gifte
SuS differenzieren zwischen Aktionspotential, erregendem postsynaptischen Potential und Endplattenpotential.
SuS ordnen Ableitungen zu den verschiedenen Stellen im Perikaryon und Axon zu und bilden Hypothesen zu den Spannungsverläufen an ausgewählten Stellen des Neu-rons.
SuS ermitteln die Eigenschaften der Neurotransmitter und
Mögliche didaktische Leitfragen/
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler…
Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfeh-lungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz
Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfeh-lungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz