Weiterbildungskolleg Bonn

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Schulinterner Lehrplan

Weiterbildungskolleg Bonn

Biologie

September 2021

Inhalt Seite

1. Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit 2

2. Unterrichtsvorhaben 2.1 Unterrichtsvorhaben Einführungsphase 3

2.2 Unterrichtsvorhaben Grundkurs 2.2.1 Unterrichtsvorhaben GK Genetik 18

2.2.2 Unterrichtsvorhaben GK Ökologie 30

2.2.3 Unterrichtsvorhaben GK Evolution 44

2.2.4 Unterrichtsvorhaben GK Neurobiologie 56

2.3 Unterrichtsvorhaben Leistungskurs 2.3.1 Unterrichtsvorhaben LK Genetik 63

2.3.2 Unterrichtsvorhaben LK Ökologie 78

2.3.3 Unterrichtsvorhaben LK Evolution 90

2.3.4 Unterrichtsvorhaben LK Neurobiologie 107

2.4 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit 117

2.5 Grundsätze von Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung 119

2.6 Lehr- und Lernmittel 122

3. Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen 123

4. Qualitätssicherung und Evaluation 123

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2 1. Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit

Das Weiterbildungskolleg (WbK) und Abendgymnasium (AG) der Bundesstadt Bonn ist eine Einrichtung des Zweiten Bildungswegs. Es ermöglicht Erwachsenen, Schulabschlüsse nachzuholen. Nach dem 4. Semester kann der Fachhochschulreifeabschluss (schulischer Teil) erreicht werden, nach dem 6. Semester die Allgemeine Hochschulreife.

Die Hauptstelle in Bonn bietet die Bildungsgänge Kolleg, Abendgymnasium und Abitur online an, die Außenstelle in Euskirchen bietet Abendgymnasium und Abitur online an. Je nach Eingangsvoraussetzungen und Neigungen können die Studierenden sich in einem der Bildungsgänge anmelden.

Die Einführungsphase ist von besonderer Bedeutung, weil hier der Übergang aus einer bereits ausgeübten Erwerbstätigkeit oder aus dem Bildungsgang der Abendrealschule (ARS) erfolgt. Häufig auftretende Übergangsprobleme sind: ein von den Studierenden als zu schnell empfundenes Lerntempo bzw. Anforderungen, die als zu hoch eingeschätzt werden, eine nicht vertraute Lernkultur oder eine Gruppendynamik innerhalb des neuen Klassenverbandes, in die sich die Studierenden nicht eingebunden fühlen. Um die Anschlussfähigkeit der Studierenden sicher zu stellen, wird versucht, das Lerntempo der Lerngruppe anzupassen, die Unterrichtsinhalte stofflich zu entlasten, sowie Methoden zur Förderung der Basiskompetenzen durchzuführen und den Klassenverband zu stärken.

Die Lebenswelt der Studierenden ist oftmals durch folgende Aspekte gekennzeichnet:

 Viele Studierende wohnen nicht mehr im Elternhaus, sondern leben in einer eigenen Wohnung bzw. in einer Wohngemeinschaft. Sie erhalten meist Schüler-Bafög

und/oder üben eine geringfügige Beschäftigung aus.

 Für viele Studierende ist Deutsch nicht die Herkunftssprache.

Das Fach Biologie zählt in der Einführungsphase (Kolleg, AG, aol) zum Pflichtunterricht und wird hier als zweistündiger Kurs durchgeführt. In der Qualifikationsphase (Kolleg) kann Biologie entweder als Leistungskurs (5-stündig) oder als Grundkurs (3-stündig) belegt werden. Im Bildungsgang AG und aol wird Biologie in der Qualifikationsphase nur als Grundkurs (3-stündig) angeboten.

Das Fach zählt zum mathematisch-naturwissenschaftlichen Aufgabenfeld, wobei die Biologie als Lehre vom Lebendigen den Focus auf den Aufbau und die Abläufe in lebenden Systemen legt. Neben den Inhalten spielen jedoch auch die Methoden des Faches eine wesentliche Rolle im Unterricht und es ergeben sich auch dadurch Anknüpfungspunkte zu verschiedenen Lebensbereichen der Studierenden.

Die Naturwissenschaften prägen das moderne Leben. Die Einführungsphase kann anknüpfen an Fragen, wie naturwissenschaftliche Erkenntnisse gewonnen werden oder wie wissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt und ausgewertet werden. Zudem sollen in der Einführungsphase wesentliche methodische Kompetenzen in Verbindung mit biologischen Fachinhalten eingeübt werden, die auch fächerübergreifend im Sinne des kumulativen Lernens eingeübt und vertieft werden sollen/können.

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3 2.1 Unterrichtsvorhaben Einführungsphase

Einführungsphase Unterrichtsvorhaben I:

Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und

organisiert?

Schwerpunkte der

Kompetenzentwicklung:

• UF1 Wiedergabe

• UF2 Auswahl

• UF3 Systematisierung

• E3 Hypothesen

• E6 Modelle

• E7 Arbeits- und Denkweisen

• K3 Präsentation

• B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte:

 Zellaufbau und Biomembranen Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 90 Minuten

Unterrichtsvorhaben II:

Thema/Kontext: Wie verlaufen

Nährstoffabbau und Energiegewinnung im menschlichen Körper?

• UF1 Wiedergabe

• UF2 Auswahl

• UF4 Vernetzung

Inhalsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte:

 Dissimilation

Zeitbedarf: ca. 4 Std. à 90 Minuten Unterrichtsvorhaben III:

Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben?

• UF1 Wiedergabe

• UF4 Vernetzung

• K1 Dokumentation

• K2 Recherche

• K4 Argumentation

• E2 Wahrnehmung und Messung

• E3 Hypothesen

• E4 Untersuchungen und Experimente

• E5 Auswertung

• E6 Modelle

• B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte:

 Enzyme

Zeitbedarf: ca. 9 Std. à 90 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV:

Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben?

• UF1 Wiedergabe

• UF4 Vernetzung

• E1 Probleme und Fragestellungen

• E6 Modelle

• B1 Kriterien

• B2 Entscheidungen

• B3 Werte und Normen

Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte:

 Funktion des Zellkerns  Zellverdopplung und DNA

Methodencurriculum:

Ausgehend vom Methodencurriculum, dass die Lehrerkonferenz beschlossen hat, sollen in der Einführungsphase folgende Methoden in Verbindung mit biologischen Fachinhalten eingeübt werden:

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4

• Im 1. Semester sollen die Funktion von Feedback und konkrete

Feedbackregeln erarbeitet werden. Zudem soll ausgehend davon eingeübt werden, konkretes Feedback zu geben,

• Im 2. Semester sollen die Recherche sowie die Auswahl von Informationen anhand biologischer Fachinhalte eingeübt werden.

Das Fach Biologie fungiert zudem als Ergänzungsfach für die Fächer Mathematik und Englisch. Folgende Methoden sollen demnach im Biologieunterricht weiter eingeübt und vertieft werden.

• 1. Semester: Analyse von Daten und Diagrammen

• 2. Semester: Kurzvorträge

(Es liegen Methodenblätter zur Einführung der jeweiligen Methode im Lehrerzimmer bei Moodle vor.)

Medienkonzept:

Ausgehend vom Medienkompetenzrahmen NRW, der sechs Kompetenzbereiche umfasst, in denen die Medienkompetenz der SuS entwickelt werden soll, soll im Fachunterricht Biologie im Bereich 4 „Produzieren und Präsentieren“ Kompetenzen bei den Studierenden gefördert werden, indem im Unterrichtsvorhaben III der Einführungsphase „Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben?“ digitale Lernprodukte produziert und präsentiert werden.

Summe Einführungsphase: 31 Stunden

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Einführungsphase UVI: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert?

5 Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben I:

Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert?

Inhaltsfeld: IF 1 Biologie der Zelle Inhaltliche Schwerpunkte:

• Zellaufbau und Biomembranen

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Die Studierenden können …

• UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben.

• UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen auswählen und dabei

Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden.

• UF3 die Einordnung biologischer Sachverhalte und

Erkenntnisse in gegeben fachliche Strukturen begründen.

• E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren und Möglichkeiten zur ihrer Überprüfung angeben.

• E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vorgänge begründet auswählen und deren Grenzen und Gültigkeitsbereiche angeben.

• E7 an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit biologischer Modelle und Theorien

beschreiben.

• K2 in vorgegebenen Zusammenhängen kriteriengeleitet biologisch-technische Fragestellungen mit Hilfe von Fachbüchern und anderen Quellen bearbeiten.

• K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen

Fachtexten darstellen.

• B2 in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen

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6 Entscheidungsmöglichkeiten kriteriengeleitet Argumente abwägen, gewichten und einen begründeten Standpunkt beziehen.

Mögliche didaktische Leitfragen/Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte

Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans

Die Studierenden können…

Empfohlene

Lehrmittel/Materialien/Methoden

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen

Einführung:

Womit beschäftigt sich die Biologie?

• Zelle, Gewebe, Organ

Informationsblatt/Lehrervortag zur Zelltheorie/kurze

Informationstexte

muliple-choice-Test zu Zelle, Gewebe, Organ und Organismus – Aktivierung möglichen Vorwissens

Basisinformationen zu den nebenstehenden Begriffen werden durch die

Studierenden erarbeitet.

Die Zelltheorie wird kurz als bedeutendes Konzept vorgestellt.

Was sind pro- und eukaryotische Zellen und worin unterscheiden sie sich grundlegend?

• Aufbau pro- und eukaryotischer Zellen

• Zellkompartimentierung

• Zellorganellen (Mitochondrium, Chloroplasten)

• Zelldifferenzierung

• Zellkulturen

- den Aufbau pro- und eukaryotischer Zellen beschreiben und die Unterschiede

herausstellen (UF3).

Mikroskopieren von Zwiebel- und Mundschleimhautzellen

Elektronenmikroskopische Bilder sowie 2D-Modelle zu tierischen, pflanzlichen und bakteriellen Zellen

Einüben der Fachsprache insbesondere am Beispiel von Mitochondrien und Chloroplasten:

Beschreibung komplexer Strukturen

Gemeinsamkeiten und Unterschiede der verschiedenen Zellen werden erarbeitet. EM-Bild wird mit Modell verglichen.

Erkenntnisse werden in einem Protokoll oder Plakaten dokumentiert.

Video zum Aufbau der Zelle Zellmodelle als

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7 Unterstützung.

Weshalb und wie beeinflusst die Salzkonzentration den Zustand von Zellen?

• Plasmolyse

• Diffusion

• Osmose

- die Vorgänge der Diffusion und Osmose beschreiben und diese mit Modellvorstellungen auf Teilchenebene erklären (E4, E6).

- Beispiele der Osmose und Osmoregulation in unterschiedlichen Quellen recherchieren und die Ergebnisse in einer eigenständigen Zusammenfassung (K1, K2).

Mikroskopische Übung zur Plasmolyse bei roten Zwiebeln

Studierende formulieren erste Hypothesen, planen und führen geeignete Experimente zur Überprüfung ihrer Vermutungen durch.

Versuche zur Überprüfung der Hypothesen

Woraus bestehen Biomembranen?

• Aufbau und Eigenschaften von Lipiden und

Phospholipiden

- die biologisch bedeutsamen

Makromoleküle (hier v.a.

Lipide) den

verschiedenen zellulären Strukturen und

Funktionen zuordnen und sie bezüglich ihrer wesentlichen

chemischen

Eigenschaften erläutern (UF1, UF3).

Informationsblätter bzw.

Informationen im Buch

• Struktur von Lipiden und Phospholipiden

• Verhalten von

Phospholipiden in Wasser

• Dipolcharakter von Wasser

Phänomen wird beschrieben.

Das Verhalten von Lipiden und Phospholipiden in Wasser wird mithilfe ihrer Strukturformeln und Eigenschaften erklärt.

Einfache Modelle (2-D) zum Verhalten von

Phospholipiden in Wasser werden erarbeitet und

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8 diskutiert.

Demonstrationsexperiment zum Verhalten von Öl in Wasser

Molekülbaukasten

Film: Biomoleküle (Lipide) Wie sind Biomembranen

aufgebaut und welche Transportvorgänge über Membranen gibt es?

• Aufbau von Biomembranen (Modellvorstellungen)

• Transport

- die Transportvorgänge durch Membranen für verschiedene Stoffe mithilfe geeigneter

Modelle beschreiben und die Grenzen dieser Modelle angeben (E6).

Informationen zu Biomembranen

• Flüssig-Mosaik-Modell

• Aquaporine als neue Erkenntnis

Der Modellbegriff und die Vorläufigkeit von Modellen im Forschungsprozess werden verdeutlicht.

Wichtige wissenschaftliche Arbeits- und Denkweisen sowie die Rolle von Modellen und dem technischen Fortschritt werden herausgestellt.

Mögliche Diagnose von Studierendenkompetenzen:

• Selbstevaluationsbogen mit Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe Mögliche Formen der Leistungsbewertung:

• multiple-choice-Tests zu Zelltypen und Struktur und Funktion von Zellbestandteilen

• schriftliche Modellkritik (E6)

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Einführungsphase UV II: Wie verlaufen Nährstoffabbau und Energiegewinnung im menschlichen Körper?

9 Unterrichtsvorhaben II:

Thema/Kontext: – Wie verlaufen Nährstoffabbau und Energiegewinnung im menschlichen Körper?

Inhaltsfelder: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte:

• Dissimilation

• UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in

eingegrenzten Bereichen auswählen und dabei wesentliches von unwesentlichem unterscheiden.

• UF3 die Einordnung biologischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene fachliche Strukturen begründen.

• UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren.

• K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen.

Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte

Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans

Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/

Methoden

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen Wie wird aus Nährstoffen

Energie gewonnen?

• Dissimilation

• Zitronensäurezyklus

• Mitochondrium

- die Grundzüge der Dissimilation unter dem Aspekt der Energieumwandlung mithilfe einfacher Schemata erklären (UF3).

Zusammenhänge anhand einfacher Schemata beschreiben und begründen.

u.a.: zum Abbau des C-Körpers (Abbildungen, Schroedel Grüne Reihe Biologie)

verschiedene

Visualisierungshilfen für Präsentationen (OHP-Folien, ggf. kombiniert mit

Placematmethode / Plakate / PPT / etc)

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Einführungsphase UV II: Wie verlaufen Nährstoffabbau und Energiegewinnung im menschlichen Körper?

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• Energieumwandlung

• ATP und NAD⁺/NADPH + H⁺

• Tracer

- die Bedeutung von NAD⁺ und ATP für aerobe und anaerobe Dissimilationsvorgänge erläutern (UF1, UF4).

- die ATP-Synthese im Mitochondrium mithilfe einfacher Schemata beschreiben und präsentieren (UF2, K3).

- eine Tracermethode bei der Dissimilation adressatengemäß präsentieren (K3).

Mögliche Diagnose von Schülerkompetenzen:

• Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe Mögliche Leistungsbewertung:

• Test(s)

• ggf. Ampelabfragen

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Einführungsphase UV III: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben?

11 Unterrichtsvorhaben III:

Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben?

• Enzyme

• UF3 die Einordnung biologischer Sachverhalte und

Erkenntnisse in gegebene fachliche Strukturen begründen.

• UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und

reorganisieren.

• K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge.

• K2 in vorgegebenen Zusammenhängen kriteriengeleitet biologisch-technische Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und anderen Quellen bearbeiten.

• K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und

Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen.

• K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw.

kritisieren.

• E2 kriteriengeleitet beobachten und messen sowie gewonnene Ergebnisse objektiv und frei von eigenen Deutungen beschreiben.

• E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen

(12)

12 formulieren und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben.

• E4 Experimente und Untersuchungen zielgerichtet nach dem Prinzip der Variablenkontrolle unter Beachtung der

Sicherheitsvorschriften planen und durchführen und dabei mögliche Fehlerquellen reflektieren.

• E5 Daten bezügliche einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben.

• E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vorgänge begründet auswählen und deren Grenzen und Gültigkeitsbereiche angeben.

• E7 an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit biologischer Modelle und Theorien beschreiben.

• B4 Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen mit Bezug auf die Zielsetzungen der

Naturwissenschaften darstellen. Mögliche didaktische

Leitfragen/Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte

Empfohlene

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen Welche Makromoleküle sind von

biologischer Bedeutung für den Energiestoffwechsel?

• Proteine (Aufbau und Funktion)

- die biologisch bedeutsamen

Makromoleküle (hier v.a.

Kohlenhydrate und Proteine) den

verschiedenen zellulären Strukturen und

Funktionen zuordnen und sie bezüglich ihrer wesentlichen

chemischen

Film: Biomoleküle

(Kohlenhydrate, Proteine, ggf.

Wiederholung Lipide)

Ggf. Molekülbaukasten

Funktionen und Einteilung der Stoffgruppen werden anhand des Films erarbeitet Aminosäuren und

Monosaccharide (Glucose) als Bausteine mit Hilfe von Molekülmodellen

veranschaulicht

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13 Eigenschaften erläutern

(UF1, UF3).

Welche Bedeutung haben Enzyme im menschlichen

Stoffwechsel? Welche Wirkung / Funktion haben Enzyme?

• Katalysator

• Biokatalysator

• Aktivierungsenergie

• Aktives Zentrum

• Allgemeine Enzymgleichung

• Substrat- und Wirkungsspezifität

- Struktur und Funktion von Enzymen und ihre Bedeutung als

Biokatalysatoren bei Stoffwechselreaktionen erläutern (UF1, UF3, UF4).

- mithilfe geeigneter Modelle Enzymaktivität [und Enzymhemmung]

beschreiben und erklären (E6).

Schematische Darstellungen von Reaktionen unter besonderer Berücksichtigung der

Energieniveaus anhand von verschiedenen Abbildungen / Graphen.

Ggf. Film Enzyme (Sammlung, z.B. Telekolleg Biologie)

Modellexperimente zum

Schlüssel-Schloss-Prinzip (Knete, Papier, LEGO – Dokumentation z.B. als Minifilm mittels

Handykamera)

Experimentelles Arbeiten:

z.B. Peroxidase mit

Kartoffelscheibe oder Kartoffelsaft (Verdünnungsreihe)

oder Katalasevesuche (Kartoffeln), Versuche mit Braunstein und H2O2

ggf. Plakatpräsentation

Die Substrat- und

Wirkungs-spezifität werden veran-schaulicht.

Die zentralen Aspekte der Biokatalyse werden

erarbeitet:

1. Senkung der

Aktivierungsenergie 2. Erhöhung des

Stoffumsatzes pro Zeit

Modelle zur Funktionsweise des aktiven Zentrums werden erstellt.

Die naturwissenschaftlichen Fragestellungen werden vom Phänomen her entwickelt.

Hypothesen zur Erklärung der Phänomene werden aufgestellt [z.B. Welches Gas entsteht bei dem Versuch mit H2O2? Wie lässt es sich nachweisen?]

Experimente zur Überprüfung der Hypothesen werden geplant, durchgeführt und abschließend werden mögliche Fehlerquellen

(14)

14 ermittelt und diskutiert.

Was beeinflusst die Wirkung / Funktion von Enzymen?

• pH-Abhängigkeit

• Temperaturabhängigkeit

• (Einfluss der)

Substratkonzentration/

Wechselzahl [Km-Wert]

- Hypothesen zur Abhängigkeit der Enzymaktivität von verschiedenen Faktoren aufstellen, sie anhand vorgegebener

Versuchsergebnisse überprüfen und sie graphisch darstellen (E3, E2, E4, E5, K1, K4).

Auswertung von Diagrammen mit Kriterien zur Beschreibung und Interpretation

Ggf. Animation zur

Enzymaktivität in Abhängigkeit vom pH-Wert (abitur-online- Bibliothek Biologie)

Das Beschreiben und Interpretieren von

Diagrammen wird geübt.

Wichtig: Denaturierung im Sinne einer irreversiblen Hemmung durch

Temperatur und pH-Wert soll herausgestellt werden, wenn möglich RGT-Regel.

Wie wird die Aktivität der Enzyme in den Zellen reguliert?

• kompetitive Hemmung

• allosterische (nicht kompetitive) Hemmung

• Substratinduktion und Endprodukthemmung

- mithilfe geeigneter Modelle Enzymaktivität und Enzymhemmung beschreiben und erklären (E6).

Informationsmaterial z.B. zur Behandlung einer

Methanolvergiftung mittels Ethanol (kompetitive Hemmung) Modellexperimente [s.o.]

Wesentliche

Textinformationen werden in einem begrifflichen Netzwerk

zusammengefasst.

Die kompetitive Hemmung wird simuliert.

Modelle zur Erklärung von Hemmvorgängen werden entwickelt.

Wie macht man sich die Wirkweise von Enzymen zu Nutze?

• Enzyme im Alltag, z.B. in Technik und Medizin

- selbstständig Informationen zu verschiedenen Einsatzgebieten von Enzymen recherchieren und die Ergebnisse vergleichend

präsentieren und bewerten (K2, K3, K4).

- Möglichkeiten und Grenzen für den Einsatz

(Internet)-Recherche - Enzyme im Alltag/Erstellung einer

Präsentation/eines Lernplakates Produktion und Präsentation eines digitalen Lernproduktes (vgl.

Medienkonzept)

Die Bedeutung

enzymatischer Reaktionen für Haushalt und

medizinische Zwecke wird herausgestellt.

(Als Beispiel können Enzyme im Waschmittel und ihre Auswirkung auf die menschliche Haut

besprochen und diskutiert werden).

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15 von Enzymen in

biologisch-technischen Zusammenhängen angeben und die Bedeutung für unser heutiges Leben abwägen (B4).

Mögliche Diagnose von Schülerkompetenzen:

• Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe

• KLP-Überprüfungsform: „Dokumentationsaufgabe“ und „Reflexionsaufgabe“ (Thema: „Enzyme im Alltag“) zur Ermittlung der Dokumentationskompetenz (K1) und der Reflexionskompetenz (E7)

Mögliche Leistungsbewertung:

• KLP-Überprüfungsform: „Beurteilungsaufgabe“ und „Optimierungsaufgabe“ (z.B. Modellkritik zur Funktionsweise von Enzymen sowie zur Enzymhemmung) zur Ermittlung der Modell-Kompetenz (E6)

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Einführungsphase UV IV: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben?

16 Unterrichtsvorhaben IV:

Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben?

• Funktion des Zellkerns

• Zellverdopplung und DNA Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 90 Minuten

• UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und

reorganisieren,

• E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teilprobleme zerlegen und dazu biologische Fragestellungen formulieren,

• E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vorgänge begründet auswählen und deren Grenzen und Gültigkeitsbereiche angeben,

• K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren,

• B1 bei der Bewertung von Sachverhalten in

naturwissenschaftlichen Zusammenhängen fachliche, gesellschaftliche und moralische Bewertungskriterien angeben,

• B2 in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen Entscheidungsmöglichkeiten kriteriengeleitet abwägen, gewichten und einen begründeten Standpunkt beziehen.

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17 Mögliche didaktische

Konkretisierte

Empfohlene

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen Welche Fragestellung lag den

Acetabularia-Experimenten zugrunde?

• Erforschung der Funktion des Zellkerns

- Fragstellungen historischer Versuche zur Funktion des Zellkerns benennen und Versuchsdurchführungen und Erkenntniszuwachs darstellen (E1, E5, E7).

Acetabularia-Experimente von Hämmerling

Naturwissenschaftliche Fragestellungen werden kriteriengeleitet entwickelt und Experimente

ausgewertet.

Experiment zum

Kerntransfer bei Xenopus Welche biologische Bedeutung

hat die Mitose für einen Organismus?

• Zellzyklus (Mitose und Interphase)

- die biologische Bedeutung der Mitose auf Basis der Zelltheorie begründen (UF1, UF4).

Informationstexte und Abbildungen und/oder

Filme/Animationen zu zentralen Aspekten:

1. Exakte Reproduktion 2. Organ- bzw.

Gewebewachstum und Erneuerung (Mitose) 3. Zellwachstum (Interphase)

Das Grundprinzip und der Ablauf der Mitose werden in einem Modell dargestellt Mitosepräparate

mikroskopieren

(Fertigpräparate in der Sammlung)

Wie ist die DNA aufgebaut, wo findet man sie und wie wird sie kopiert?

• Aufbau, Vorkommen und „Verpackung“ der DNA

• Mechanismus der DNA- Replikation

• Klonierung und Stammzellen in der

- den Aufbau der DNA mithilfe eines Strukturmodells

erklären (E6, UF1).

- den semikonservativen Mechanismus der DNA- Replikation beschrei (UF1, UF4).

- Klonierungsexperimente (Kerntransfer bei Xenopus) auswerten und ihre

2- oder 3D-Modelle zu DNA- Struktur und Replikation Meselson-Stahl-Experiment Reißverschlussprinzip

Der DNA-Aufbau und die Replikation werden modellhaft erarbeitet. Die Komplementarität wird dabei herausgestellt.

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Forschung Bedeutung für die

Stammzellforschung ableiten (E5).

• Selbstevaluationsbogen mit Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe Mögliche Leistungsbewertung:

• Angekündigte Tests zur Mitose; schriftliche Übung (z.B. aus einer Hypothese oder einem Versuchsdesign auf die zugrunde liegende Fragestellung schließen) zur Ermittlung der Fragestellungskompetenz (E1)

(19)

19 2.2 Unterrichtsvorhaben Grundkurs

2.2.1 Unterrichtsvorhaben GK Genetik

Qualifikationsphase Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Unterrichtsvorhaben I: Molekulare

Grundlagen der Vererbung

Thema/Kontext: Wie werden Keimzellen gebildet und welche molekularen Prozesse bedingen genetische Vielfalt?

Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

• UF4 Vernetzung

Inhaltliche Schwerpunkte:

 Meiose und Rekombination Zeitbedarf: ca. 3 Std. à 90 Minuten

Unterrichtsvorhaben II: Erbkrankheiten und humangenetische Beratung

Thema/Kontext: Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf?

• UF4 Vernetzung

• E3 Hypothesen

• E5 Auswertung

• K2 Recherche

• B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltliche Schwerpunkte:

 Analyse von Familienstammbäumen

 Bioethik

Zeitbedarf: ca. 5-8 Std. à 90 Minuten Unterrichtsvorhaben III: Von Gen zum

Genprodukt (Protein)

Thema/Kontext: Wie steuern Gene die Ausprägung unserer Merkmale und unter welchen Bedingungen sind unsere Gene aktiv?

• UF1 Wiedergabe

• UF2 Auswahl

• UF4 Vernetzung

• E3 Hypothesen

• E5 Auswertung

• E6 Modelle

 Proteinbiosynthese

 Genregulation

Zeitbedarf: ca. 8-10 Std. à 90 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV: Gentechnologie in der Anwendung

Thema/Kontext: Darf man alles, was man kann?

• UF1 Wiedergabe

• B1 Kriterien

• Ggf. B4 Möglichkeiten und Grenzen

• B4 Möglichkeiten und Grenzen

 Gentechnologie

 Bioethik

Zeitbedarf: ca. 4-6 Std. à 90 Minuten Summe Qualifikationsphase: ca. 24 Stunden à 90 Minuten

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GK Genetik UV I: Molekulare Grundlagen der Vererbung

Unterrichtsvorhaben I: Molekulare Grundlagen der Vererbung

Thema/Kontext: Wie werden Keimzellen gebildet und welche molekularen Prozesse bedingen genetische Vielfalt?

Inhaltsfeld: IF 3 Genetik (GK) Inhaltliche Schwerpunkte:

• Meiose und Rekombination

• UF4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und durch menschliches Handeln

hervorgerufenen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens erschließen und aufzeigen.

Konkretisierte

Empfohlene

Einführung / Reaktivierung von Vorwissen:

Womit beschäftigt sich die Genetik?

• Wiederholung: Bau und Struktur der DNA/

Impuls / Bild- oder Informationsmaterial

Sicherheitsunterweisung!

Basisinformationen zu den nebenstehenden Begriffen werden (durch die

Studierenden) erarbeitet.

(21)

GK Genetik UV I: Molekulare Grundlagen der Vererbung

21 Chromosomen

Wie werden männliche und weibliche Keimzellen gebildet?

• Meiose

Welche Prozesse entscheiden über die genetische Ausstattung der Keimzellen und wie entsteht genetische Vielfalt?

• Inter- und

intrachromosomale Rekombination

- die Grundprinzipien der Rekombination

(Reduktion und Neukombination der Chromosomen) bei Meiose und

Befruchtung erläutern (UF4).

Bild-, Text-, Film- (z.B. Telekolleg Biologie) und ggf. Modellmaterial zur 1. und 2. Reifeteilung der Meiose sowie möglicher Fehlverteilungen und

Rekombinationsmöglichkeiten

Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Meiose mit der Mitose (vgl. E- Phase) werden erarbeitet (Bilder und Modelle).

• Selbstevaluationsbogen mit Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe / Evaluationsgespräch Mögliche Formen der Leistungsbewertung:

• Tests

• Ggf. Klausuren

• Bau, Präsentation und Bewertung von Modellen

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GK Genetik UV II: Erbkrankheiten und humangenetische Beratung

22 Unterrichtsvorhaben II: Erbkrankheiten und humangenetische Beratung

Thema/Kontext: Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf?

• Analyse von Familienstammbäumen

• Bioethik

• E1 selbstständig in unterschiedlichen Kontexten

biologische Probleme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren.

• E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und

Gesetzmäßigkeiten Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten.

• E5 Daten/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.

• K2 zu biologischen Fragestellungen relevante

Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch

(23)

23 in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen

recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen.

• K3 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und

Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren.

• B3 an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten.

• B4 begründet die Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen

Fragestellungen bewerten.

Konkretisierte

Empfohlene

Wie kann man genetisch bedingte Krankheiten –

insbesondere Vererbungsmuster im Verlauf von

Familiengenerationen - ermitteln und darauf aufbauend Prognosen für den Nachwuchs ableiten?

• Karyogramme Erbgänge beim Menschen

- bei der

Stammbaumanalyse Hypothesen zu X-

Auswertung verschiedener Karyogramme [Anknüpfung an das UF I].

Beschreibung und Analyse von Familienstammbäumen (u.a.

Lehrbuch).

Mindestens ein Beispiel zur Trisomie (Turner-Frau, Trisomie-21) sollte besprochen werden.

z.B. Chorea Huntington / Muskeldystrophie / Nachtblindheit / Aspekte genetischer

(24)

24 chromosomalen und

autosomalen (dominant / rezessiv)

Vererbungsmodi genetisch bedingter Merkmale formulieren und die Hypothesen mit vorhandenen Daten auf der Grundlage der Meiose [UF I]

begründen (E1, E3, E5, UF4, K4).

Diagnostik und Beratung:

Prognosen zum Auftreten spezifischer, genetisch bedingter Krankheiten werden für Paare mit Kinderwunsch.

Welche therapeutischen Ansätze gibt es für Erbkrankheiten und welche Chancen und Risiken ergeben sich aus der

Stammzellforschung?

• Stammzellen

• Gen- bzw. Zelltherapie

- Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stammzellen

recherchieren und diese unter Verwendung geeigneter

Darstellungsformen präsentieren (K2, K3).

- naturwissenschaftlich- gesellschaftliche Positionen zum

therapeutischen Einsatz von Stammzellen

darstellen und Interessen sowie Folgen ethisch beurteilen (B3, B4).

z.B. Aktuelle Sach- und Fachliteratur (Recherche z. B.

auf drze.de) zur Vorbereitung einer Podiumsdiskussion durch die Studierenden.

Ggf. Austausch (und Planung) mit den

Fachbereichen Religion und Philosophie

mögliches Beispiel:

Alzheimer

(25)

25 Mögliche Diagnose von Studierendenkompetenzen:

• Tests

• Klausuren

• Kurzvorträge / Beiträge zur Podiumsdiskussion

(26)

GK Genetik UV III: Vom Gen zum Genprodukt

26 Unterrichtsvorhaben III: Vom Gen zum Genprodukt (Protein)

Thema/Kontext: Wie steuern Gene die Ausprägung unserer Merkmale und unter welchen Bedingungen sind unsere Gene aktiv?

• Proteinbiosynthese

• Genregulation

• UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern.

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

• UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und Ihre Entscheidung begründen.

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

• E2 Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht erläutern.

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

• E5 Daten/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.

(27)

Konkretisierte

Empfohlene

Wie steuern DNA-Sequenzen unsere Merkmalsausprägung?

Ggf. Wdh. Bau und Struktur der DNA / ggf. DNA-Replikation als Verständnisgrundlage der Proteinbiosynthese [vgl. E- Phase]

• Transkription

• Translation

• Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten

• Genetischer Code

• Gen- und

Genommutationen

- die

molekularbiologischen Abläufe in der

Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten vergleichen (UF1, UF3).

- Eigenschaften des genetischen Codes erläutern und mit dessen Hilfe Genmutationen

charakterisieren (UF1, UF2).

- die Auswirkungen verschiedener Gen-, Chromosom- und Genommutationen auf den Phänotyp (u.a.

unter Berücksichtigung von Genwirkketten) erklären (UF1, UF4).

Schritte der Transkripton und Translation anhand von z.B..

Filmsequenzen und Sachtexten Codesonne

ggf. Lehrbuch (S. 74ff.)

Im Vorfeld der

Proteinbiosynthese bietet sich eine umfassende Wiederholung und Vertiefung folgender Aspekte aus der E-Phase an:

• Bau und Struktur der DNA,

• DNA-Replikation (vgl. Buch)

Hier ggf. Verknüpfung mit UF I / II.

Können Gene reguliert - die Verwendung z.B. Fotoreihe mit ausgewählten

(28)

28 (gesteuert) werden?

• Modelle zur Genregulation

• Genregulation

• Transkriptionsfaktor

• Proto-Onkogen

• Tumor-Suppressorgen

bestimmter

Modellorganismen (u.a.

E. coli) für besondere Fragestellungen

genetischer Forschung begründen (E6, E3).

- Modellvorstellungen auf der Grundlage von Experimenten zur Aufklärung der Genregulation bei Prokaryoten erläutern und entwickeln (E2, E5, E6).

- einen epigenetischen Mechanismus als Modell zur Regelung des

Zellstoffwechsels erklären (E6).

- mithilfe eines Modells die Wechselwirkung von Proto-Onkogenen und Tumor-Suppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus und erklären die Folgen von

Mutationen in diesen

Papiermodellen (z.B. Lac- Operon-Modell / Tryptophan- Operon)

Sach- bzw. Fachliteratur zu aktuellen Aspekten der Thematik

DNA-Methylierung als einen epigenetischen Mechanismus ( als Modell zur Regulation des

Zellstoffwechels) Die Entwicklung eines Modells auf der Grundlage / mithilfe von p53 und Ras - Fokussierung auf ein konkretes Beispiel!

(29)

29 Genen erklären (E6,

UF1, UF3, UF4).

• Tests

• Ggf. Klausuren

• (schriftliche Modellkritik) / Präsentationen eigener Modelle

(30)

GK Genetik UV IV: Gentechnologie in der Anwendung

30 Unterrichtsvorhaben IV: Gentechnologie in der Anwendung

Thema/Kontext: Darf man alles, was man kann?

• Gentechnologie

• Bioethik

• UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern.

• B1 fachliche, wirtschaftlich-politische und moralische Kriterien bei Bewertungen von biologischen und biotechnischen

Sachverhalten unterscheiden und angeben.

• B3 an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten.

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

• E2 Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht erläutern.

• E4 Experimente mit komplexen Versuchsplänen und –aufbauten mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien (Sicherheit, Messvorschriften, Variablenkontrolle, Fehleranalyse) durchführen.

• B4 ggf. begründet die Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen,

naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten.

(31)

Konkretisierte

Empfohlene

Sind Genmanipulationen Chance oder unkalkulierbares Risiko?

• Gentechnologie in der Anwendung: Transgener Organismus, DNA-Chip (Basiskonzept Struktur und Funktion)

- molekulargenetische Werkzeuge

beschreiben und deren Bedeutung für gen- technische

Grundoperationen erläutern (UF1).

- mithilfe geeigneter Medien die Herstellung transgener Lebewesen mit Vektoren darstellen und ihre Verwendung diskutieren (K1, B3).

- molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete erläutern

(E4, E2, UF1).

- die Bedeutung von DNA- Chips angeben und Chancen und Risiken

Bedeutende Methoden wie PCR und Gelelektrophorese anhand von z.B. Bild- und Filmmaterial visualisieren

ggf. Experiment zur DNA- Extraktion (z.B. aus Tomaten)

ggf. Exkursion (Schülerlabor) / Expertenbefragung

Fokussierung auf zwei molekulargenetische Werkzeuge:

- Restriktions- enzyme - Vektoren

U.a. aus Kostengründen bietet sich die Organisation einer Exkursion zusammen mit dem Biologie LK an.

Hier bietet sich z.B. der

„genetische Fingerabdruck, ggf. im Kontext eines Vaterschaftstests an.

(32)

32 beurteilen (B1, B3).

• Tests

• Klausuren

(33)

33 2.2.2 Unterrichtsvorhaben GK Ökologie

Qualifikationsphase: 4. Semester (GK) Unterrichtsvorhaben I:

Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten?

• UF1 Wiedergabe

• E3 Hypothesen

• E5 Auswertung

• K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 5 Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte:

 Umweltfaktoren

Zeitbedarf: ca. 9 Std. à 90 Minuten

Unterrichtsvorhaben II:

Thema/Kontext: Synökologie 1 – Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen?

• UF1 Wiedergabe

• UF2 Auswahl

• UF4 Vernetzung

• E5 Auswertung

• E6 Modelle

Inhaltsfeld: IF 5 Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte:

 Ökologische Potenz  Ökologische Nische

 Dynamik von Populationen Zeitbedarf: ca. 6 Std. à 90 Minuten

Unterrichtsvorhaben III:

Thema/Kontext: Synökologie 2 - Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse?

• UF1 Wiedergabe

• K2 Recherche

• B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: IF 5 Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte:

 Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: ca. 4 Std. à 90 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV:

Thema/Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderungen von Ökosystemen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen?

• UF4 Vernetzung

• E5 Auswertung

• K2 Recherche

• B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: IF 5 Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte:

 Mensch und Ökosysteme

Zeitbedarf: ca. 6 Std. à 90 Minuten Summe 4. Semester: 25 Stunden

(34)

GK Ökologie UV I: Autökologische Untersuchungen

Unterrichtsvorhaben I:

Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten?

• Umweltfaktoren (Schwerpunkt: Temperatur und Licht)

• UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern

• UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und strukturieren und ihre Entscheidung begründen.

• E1 selbstständig in unterschiedlichen Kontexten

biologische Probleme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren.

• E2 Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht erläutern.

• E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und

Gesetzmäßigkeiten Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten.

• E4 Experimente mit komplexen Versuchsplänen und – aufbauten mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien (Sicherheit, Messvorschriften, Variablenkontrolle, Fehleranalyse) durchführen.

• E5 Daten/Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln und Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern.

• E7 naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und

Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen

(35)

35 Entwicklung darstellen.

• K3 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und

Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren.

widerlegen.

(36)

Konkretisierte

Empfohlene

Didaktisch- methodische Anmerkungen und Empfehlungen Einführung:

Womit beschäftigt sich die Ökologie?

• Einführung Ökologie:

Umweltfaktoren, Biotop, Biozönose, Population, Ökosystem

Informationen im Buch zu Grundbegriffen der Ökologie Modellökosystem

Flaschengarten

Basisinformationen zu den nebenstehenden Begriffen werden durch die Studierenden erarbeitet.

Ggf. Vorstellung des Modellökosystems Flaschengarten, auf das auch im

Unterrichtsvorhaben III zurückgegriffen werden kann.

Wie sind Tiere an den Umweltfaktor Temperatur angepasst?

• Einflussfaktor Temperatur

• Temperaturtoleranzkurven

• Tiergeografische Regeln

- die Aussagekraft der tiergeografischen Regeln erläutern und diese von

naturwissenschaftliche n Gesetzen abgrenzen (E7, K4).

Experimente zur Untersuchung der Wärmeabgabe von

wassergefüllten Glaskolben (unterschiedliche Volumina;

unterschiedliche Oberflächen)

Die Hintergründe von Bergmannscher und Allenscher Regel werden experimentell überprüft.

Am Beispiel der Temperaturregulation wird das Prinzip der negativen Rückkopplung eingeführt.

Wie sind Pflanzen an den Umweltfaktor Licht angepasst?

- Messdaten zur Abhängigkeit der Fotosyntheseaktivität

Wiederholung wesentlicher Grundlagen aus der

Einführungsphase: Aufbau der

Studierende bearbeiten in Gruppen verschiedene Messdaten und stellen

(37)

37

• Abiotischer Faktor Licht:

Fotosynthese

von unterschiedlichen abiotischen Faktoren analysieren und präsentieren (E5, K3).

- den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Synthesereaktion erläutern und die Reaktionen den unterschiedlichen Kompartimenten der Chloroplasten zuordnen (UF1, UF3).

Chloroplasten, evtl. Bedeutung von ATP und NAD(P)H

Historische Experimente zur Fotosynthese: z. B. Priestley und Experimente zu lichtabhängiger und lichtunabhängiger Reaktion

die beobachteten Trends vor.

Erarbeitung von

Schemata z. B. in Form von Plakaten

• Selbstevaluationsbogen mit Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe Mögliche Formen der Leistungsbewertung:

• Tests

(38)

GK Ökologie UV II: Synökologie I

38 Unterrichtsvorhaben II:

Thema/Kontext: Synökologie I – Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen?

• Ökologische Potenz

• Ökologische Nische

• Dynamik von Populationen Zeitbedarf: ca. 6 Std. à 90 Minuten

• UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern.

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

• UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und strukturieren und ihre Entscheidung begründen.

• E5 Daten/Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln und Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern.

• E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische

Prozesse erklären oder vorhersagen.

widerlegen.

(39)

Konkretisierte

Empfohlene

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen Warum kann man aus

Toleranzkurven nicht unbedingt auf das Vorkommen von Arten in einem Ökosystem schließen?

• Physiologische und ökologische Potenz

• Konkurrenzausschluss und

Konkurrenzvermeidung

• Ökologische Nische

• Parasitismus und Symbiose

- mit Hilfe des Modells der ökologischen Nische die Koexistenz von Arten erklären (E6, UF1, UF2).

- aus

Untersuchungsdaten zu interspezifischen

Beziehungen (u. a.

Parasitismus,

Symbiose, Konkurrenz) mögliche Folgen für die jeweiligen Arten ableiten und diese unter

Verwendung

angemessener Medien präsentieren (E5, K3, UF1).

z. B. Grüne Reihe: Ökologische Potenz von Baumarten in

Mitteleuropa

z. B. Übungsklausur zu Ameisen und Ameisenpflanzen

Unterschied Habitat / ökologische Nische betonen.

Wie entwickelt sich die Populationsdichte?

• Dichteabhängige und dichteunabhängige Faktoren

• K- und r-Strategen

• Sukzession

• Abundanz und Dispersion

- die Dynamik von Populationen in Abhängigkeit von dichteabhängigen und dichteunabhängigen Faktoren beschreiben (UF1).

- aus Daten zu abiotischen und biotischen Faktoren

K- und r-Lebenszyklus- strategie werden dargestellt und aus Daten abgeleitet.

(40)

40

• Lotka-Volterra-Regeln Zusammenhänge im Hinblick auf zyklische und sukzessive

Veränderungen (Abundanz und

Dispersion von Arten) sowie K- und r-

Lebenszyklusstrategien ableiten (E5, UF1, UF2, UF3, UF4, K4).

- Veränderungen von Populationen mit Hilfe von Simulationen auf der Grundlage des Lotka-Volterra-Modells untersuchen (E6).

Simulationsprogramm z. B. des Klett-Verlags

z. B. Grüne Reihe Ökologie: S.

53, Aufgabe 6 (Hasen- und Fuchspopulationsdichten)

Wiederholung der Begriffe dichteabhängig und

dichteunabhängig.

• Selbstevaluationsbogen mit Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe Mögliche Leistungsbewertung:

• Tests