• Keine Ergebnisse gefunden

Thema/ Kontext: Spuren der Evolution – Wie kann man Evolution sichtbar machen?

Inhaltsfeld: Evolution Inhaltliche Schwerpunkte:

 Evolutionsbelege

Zeitaufwand: 6 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Die Schülerinnen und Schüler können …

UF 1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern.

E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten.

E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder

Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern.

Mögliche didaktische Leitfragen/

Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler

Empfohlene Lehrmittel/

Materialien/ Methoden

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der

verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz

Wie kann man verwandtschaftliche Beziehungen zwischen Lebewesen belegen?

 Verwandtschaftsbeziehungen

 Divergente und konvergente Entwicklung

erstellen und analysieren Stammbäume anhand von Daten zur Ermittlung der Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5).

deuten Daten zu

anatomisch-Zoobesuch

Zeichnungen und Bilder zur konvergenten und divergenten Entwicklung

Auswertung der Ergebnisse Erarbeitung der

Homologiekriterien anhand ausgewählter Beispiele;

Unterschied zur

konvergenten Entwicklung wird diskutiert

 Stellenäquivalenz morphologischen und molekularen Merkmalen von Organismen zum Beleg konvergenter und

divergenter Entwicklungen (E5).

stellen Belege für die

Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biologie [(u.a.

Molekularbiologie)]

adressatengerecht dar (K1, K3).

Gruppenpuzzle oder Lerntempoterzett (Texte, Tabellen und Diagramme)

Beispiele in Bezug auf homologe oder konvergente Entwicklung werden

analysiert (z. B. Strauß /Nandu, Stachelschwein/

Greifstachler, südamerikanischer

/afrikanischer Lungenfisch).

Wie lässt sich Evolution genetisch belegen?

 Molekularbiologische Evolutionsmechanismen

 Epigenetik

stellen Belege für die

Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biologie (u.a.

Molekularbiologie)

adressatengerecht dar (K1, K3).

beschreiben und erläutern molekulare Verfahren zur Analyse von

phylogenetischen

Verwandtschaften zwischen Lebewesen (UF1, UF2).

analysieren

molekulargenetische Daten und deuten sie mit Daten aus

molekulargenetische

Untersuchungsergebnisse am Bsp. der

Hypophysenhinterlappenhormone

Strukturierte Kontroverse (WELL)

Fishbowl

Materialien zu Atavismen, Rudimenten und zur

Erarbeitung unterschiedlicher molekulargenetischer

Methoden mit Vergleich zu Stammbäumen, welche auf klassischen

Datierungsmethoden beruhen Sammeln und Beurteilung von Pro- und Contra-Argumenten Sammeln, Diskutieren und Beurteilen von Pro- und Contra-Argumenten

Entwicklung von Hypothesen zur konvergenten und divergenten Entwicklung

klassischen

Datierungsmethoden im Hinblick auf Verbreitung von Allelen und

Verwandtschaftsbeziehungen von Lebewesen (E5, E6).

belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organismen (u.a.

mithilfe von Daten aus Gendatenbanken) (E2, E5).

biogenetischen Grundregel (u.a.

auch Homöobox-Gene)

Wie lässt sich die Abstammung von Lebewesen systematisch darstellen?

 Grundlagen der Systematik

beschreiben die Einordnung von Lebewesen mithilfe der Systematik und der binären Nomenklatur (UF1, UF4).

entwickeln und erläutern Hypothesen zu

phylogenetischen

Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4).

Daten und Abbildungen zu morphologischen Merkmalen Ergebnisse/Daten von

molekulargenetischer Analysen Bilder und Texte

Lernplakat mit Stammbaumentwurf Informationstexte Materialien zu

Wirbeltierstammbäumen

Auswertung von Daten

Erstellung von

Stammbäumen; Diskussion der Ergebnisse

Erstellung eines Glossars

;

Vergleich verschiedener Stammbaumanalysemethoden

Unterrichtsvorhaben IV:

Thema/ Kontext: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch?

Inhaltsfeld: Evolution

Inhaltliche Schwerpunkte:

 Evolution des Menschen

Zeitaufwand: 14 Std. à 45 Minuten

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 Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen.

Mögliche didaktische Leitfragen/

Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler

Empfohlene Lehrmittel/

Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Was sind Primaten und wie

nah sind sie untereinander verwandt?

 Merkmale von Primaten

ordnen den modernen Menschen kriteriengeleitet Primaten zu (UF3).

Stammbäume

DNA-Sequenzanalysen verschiedener Primaten

Tabelle: Überblick über Parasiten verschiedener Primaten

Film

Erstellung eines

Stammbaums auf Basis von Datenauswertung und Hypothesen

Vergleich von Mensch und

 Systematik der

Primaten Zoobesuch „Evolution der

Primaten“

Quellen aus Fachzeitschriften Fragebogen / Quiz

Schimpanse

Selbstständige Erarbeitung und Auswertung der Merkmale von Primaten und deren

Systematisierung Wer waren die Vorfahren des

Menschen?

 Hominiden

diskutieren

wissenschaftliche Befunde (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hypothesen zur

Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7).

Internetrecherche oder Film Tabelle zu Unterschieden und Gemeinsamkeiten früherer Hominiden und Sonderfälle (Flores, Dmanisi);

Zusammenfassung der Ergebnisse anhand von Weltkarten,

Stammbäumen, etc.

Wie nah ist der Mensch mit dem Neandertaler verwandt?

 Gattung Homo

Homo sapiens sapiens und Neandertaler

diskutieren

wissenschaftliche Befunde und Hypothesen zur

Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7).

Materialien zu molekularen Untersuchungsergebnissen

(Neandertaler, Homo sapiens sapiens)

Kritische Analyse wissenschaftlicher

stellen Belege für die

Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biologie (u.a.

Molekularbiologie)

adressatengerecht dar. (K1, K3).

Unterrichtsvortrag oder

Informationstext über testikuläre Feminisierung

Materialien zur Evolution des Y-Chromosoms

Arbeitsblatt

Auswertung der

Materialien; Diskussion der Ergebnisse

erklären mithilfe molekulargenetischer Modellvorstellungen zur Evolution der Genome die genetische Vielfalt der Lebewesen. (K4, E6).

diskutieren

wissenschaftliche Befunde und Hypothesen zur

Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch- konstruktiv (K4, E7).

Wie lässt sich Rassismus biologisch widerlegen?

 Menschliche Rassen

bewerten die Problematik des Rasse-Begriffs beim Menschen aus historischer und gesellschaftlicher Sicht und nehmen zum

Missbrauch dieses Begriffs aus fachlicher Perspektive Stellung (B1, B3, K4).

Informationstexte Podiumsdiskussion Rollenspiel

Fishbowl

Kriterienkatalog zur Auswertung von Diskussionen

Erarbeitung von Argumenten mit anschließender

Anwendung und Vertiefung in einer Diskussion

Kritische Reflektion durch Kriterienkatalog

Diagnose von Schülerkompetenzen z. B. durch:

Darstellungsaufgabe (concept map, advance organizer)

Erstellen eines Fragenkatalogs zur Fremd- und Selbstkontrolle, Ampelabfrage, Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens

Methoden der Diskussion Leistungsbewertung z. B. durch

Beurteilungsaufgabe, Analyseaufgabe, Beobachtungsaufgabe (z. B. bei Diskussionen), Präsentationsaufgabe

Klausur, Test oder mündliche Überprüfung

Qualifikationsphase 2 - Leistungskurs - 2. Halbjahr:

Neurobiologie

Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie)

Unterrichtsvorhaben V: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung – Wie ist das Nervensystem des Menschen aufgebaut und wie ist organisiert?

Unterrichtsvorhaben VI: Fototransduktion – Wie entsteht aus der Erregung einfallender Lichtreize ein Sinneseindruck im Gehirn?

Unterrichtsvorhaben VII: Aspekte der Hirnforschung – Welche Faktoren beeinflussen unser 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 Frequenzmodulation, Synapse, Neurotransmitter, Hormon, second messenger, Reaktionskaskade, Fototransduktion,

Sympathicus, Parasympathicus, Neuroenhancer Entwicklung

Neuronale Plastizität

Zeitbedarf: ca. 50 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben V:

Thema/Kontext:

Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung – Wie ist das Nervensystem des Menschen aufgebaut und wie organisiert?

Inhaltsfeld: Neurobiologie Inhaltliche Schwerpunkte:

 Aufbau und Funktion von Neuronen

 Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung (Teil 1)

 Methoden der Neurobiologie (Teil 1)

Zeitbedarf: ca. 22 à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Die Schülerinnen und Schüler können …

UF1: biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern.

UF2: zur Lösung von biologischen Problemen zielführende Definitionen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet auswählen und anwenden.

E2: Beobachtungen, Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, 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 biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen.

K4: sich mit anderen über biologische Sachverhalten kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen.

Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte

Kompetenzerwartung en des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/

Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz

Neuronen verarbeiten Informationen

 Bau und Funktion von Nervenzellen

 Elektrophysiologische

beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1)

Selbsttest: Grundlagen und Funktion Nervenzelle

Erarbeitung: Allgemeine Übersicht über die verschiedenen Abschnitte.

erklären Ableitungen Demonstrations-Modellversuch Besprechung des Versuchsaufbaus zur Ableitung

Untersuchungsmethoden

 Erregungsbildung (Ruhe- und Aktionspotenzial)

 Erregungsleitung

 Synaptische Verschaltung und Verrechnung

 Wirkmechanismen von Giften, Drogen und Arzneimitteln

 Signaltransduktion (Vertiefung. im Zusammenhang mit UV VI)

 Vom Reiz zum Sinneseindruck

von Potentialen mittels Messelektroden an Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der

molekularen Vorgänge an Biomembranen aus (E5, E2, UF1, UF2)

zum Ruhepotenzial an einem Riesenaxon

Erarbeitung der Grundlagen der Bioelektrizität, der Entstehung und Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials und der Eigenschaften des Aktionspoten-zials.

Modellversuch zum Gleichgewichtspotenzial.

leiten aus den Messdaten der Patch-Clamp-Technik Veränderungen von Ionenströmen durch Ionenkanäle ab und entwickeln dazu Modellvorstellungen (E5, E6, K4)

Informationstexte,

Internetrecherche Erarbeitung der Patch-Clamp-Methode,

Auswertung und Deutung von Messergebnissen mithilfe der Kenntnisse zum Membranaufbau.

vergleichen die Weiterleitung des Aktionspotenzials an myelinisierten und nicht myelinisierten Axonen miteinander und stellen diese unter dem Aspekt der

Leitungsgeschwindigkei t in einen funktionellen Zusammenhang (UF2,

Dominosteinmodell zur Erläuterung der

Weiterleitungsarten.

Modellkritik

Erarbeitung der saltatorischen Erregunsleitung, Vergleich der Leitungsgeschwindigkeiten verschiedener Axone: Erklärung aufgrund der passiven/kontinuierlichen und saltatorischen Erregungsleitung.

UF3, UF4).

erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterleitung und der Verrechnung von Potenzialen mit der Funktion der Synapse auf molekularer Ebene (UF1, UF3).

Funktionsmodell zur synaptischen Integration.

Selbsttest: Erregungsübertragung an Synapsen (AB)

Erarbeitung der Vorgänge bei der Erregungsübertragung an Synapsen.

Erläuterung der Vorgänge an hemmenden Synapsen und deren Verrechnung.

dokumentieren und präsentieren die

Wirkung von endogenen und exogenen Stoffen am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an konkreten Beispielen (K1, K3, UF2)

Gruppenpuzzle Nervengifte, Informationstexte, Kurzvorträge

Darstellung der Wirkung von Stoffen an verschiedenen Angriffspunkten im Nervensystem

leiten Wirkungen von endo- und exogenen Substanzen auf die Gesundheit ab und bewerten mögliche Folgen für Individuum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF2, UF4)

Lerntempoduett: Psychoaktive Stoffe.

Advanced Organizer:

Medikamentöse Schmerztherapie

Darstellung der Wirkungen und Folgen von Drogenkonsum bzw. Medikamenteneinnahme.

stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung von Sinneszellen bis zur Entstehung des

Sinneseindrucks bzw.

der Wahrnehmung im Gehirn unter

Verwendung fachspezifischer Darstellungsformen in Grundzügen dar (K1, K3).

Darstellung z.B. als Fließdiagramm. Im Zusammenhang zum Thema Fototransduktion einsetzen.

Diagnose von Schülerkompetenzen:

 Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens

KLP-Überprüfungsform: „Präsentationsaufgabe“: Wie und wo wirken Nervengifte?

KLP-Überprüfungsform: „Dokumentationsaufgabe“: Glossarführung

KLP-Überprofungsform: „Darstellungsaufgabe“: Strukturlegetechnik – Begriffsnetz zu UV IV erstellen

KLP-Überprüfugsform: „Bewertungsaufgabe“: Modellkritik

KLP-Überprüfungsform: „Bewertungsaufgabe“ (z.B. zum Thema: Psychoaktive Stoffe – Gefahren)

KLP-Überprüfungsform: „Präsentationsaufgabe“ – Ansatzpunkte der medikamentösen Schmerztherapie

KLP-Überprüfungsform: „Darstellungsaufgabe“ – Fließdiagramm erstellen Leistungsbewertung:

 angekündigte Kurztests

 Transferaufgabe zu Synapsenvorgängen

 ggf. Klausur

Unterrichtsvorhaben VI:

Thema/Kontext:

Fototransduktion – Wie entsteht aus der Erregung einfallender Lichtreize ein Sinneseindruck im Gehirn?

Inhaltsfeld: Neurobiologie Inhaltliche Schwerpunkte:

 Leistungen der Netzhaut

 Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung (Teil 2)

Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Die Schülerinnen und Schüler können …

UF4: Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens erschließen und aufzeigen.

K1: bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimenten, theoretischen Überlegungen und Problemlösungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche Darstellungsweisen verwenden.

E1: selbständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren.

E6: Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen.

Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte

Kompetenzerwartung en des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/

Materialien/ Methoden

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz

Unsere Augen – die Fenster zur Welt?

 Reizwandlung und Verstärkung in Rezeptoren

 Aufbau (des Auges (Wdh) und) der Netzhaut

stellen die

Veränderungen der Membranspannung an Lichtsinneszellen anhand von Modellen dar und beschrieben die Bedeutung des second

Fototransduktion mithilfe der Netzwerk-Methode darstellen (Material: Karten)

Szenen zur Fototransduktion projizieren: Bilder in die Richtige Reihenfolge bringen, erläutern

Erarbeitung der Bedeutung der Sinneszelle als Reizwandler.

Vertiefung durch Erläuterung der Vorgänge bei der Fotorezeption.

Material z.B. unter gida.de, ggf. auch Video dazu (Auge und optischer Sinn II, 6 Filme)

 Bildverarbeitung in der Netzhaut messengers und der Reaktionskaskade bei der Fototransduktion (E6, E1)]

(modellhaft)

Prozesse zur Fototransduktion mit Hilfe eines Modells, z.B. Knet- modell, darstellen lassen.

erläutern den Aufbau und die Funktion der Netzhaut unter den Aspekten der Farb- und Kontrastwahrnehmung (UF3, UF4).

Versuche zur Verteilung von Stäbchen und Zapfen auf der Netzhaut mit einem Perimeter.

Aufbau der Netzhaut, Vergleich der Absorptionsspektren, Erläuterung der Gittertäuschung aufgrund der lateralen Hemmung.

Diagnose von Schülerkompetenzen

KLP-Überprüfungsform „Präsentationsaufgabe“: Kriteriengeleiteter Kurzvortrag zu Arbeitsergebnissen (Fototransduktion).

KLP-Überprüfungsform „Analyseaufgabe“: Auswerten von Szenen zur Fototransduktion und deren Einordnung.

KLP-Überprüfungsform „Experimentelle Aufgabe“: Überprüfen von Hypothesen mit Hilfe von Versuchen (z.B. Perimeter) Leistungsbewertung:

 angekündigte Kurztests

 Transferaufgaben

 ggf. Klausur

Unterrichtsvorhaben VII: