Biologie · eine Doppel- und eine Einzelstunde pro Woche oder nur Doppelstunden , wobei eine der...

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Fachschaft Biologie

Schulinterner Lehrplan des Ricarda Huch Gymnasiums zum Kernlehrplan für die

gymnasiale Oberstufe

Biologie

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Fachschaft Biologie

Inhalt

Seite

1 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit – die Fachschaft Biologie am RHG 3

2 Entscheidungen zum Unterricht 6

2.1 Unterrichtsvorhaben 6

2.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben 8

2.1.2 Mögliche Konkretisierte Unterrichtsvorhaben 18

2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit 42

2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung 43

2.4 Lehr- und Lernmittel 45

3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen 47

4 Qualitätssicherung und Evaluation 49

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1 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit – die Fachschaft Biologie am RHG

Aufbauend auf dem Biologieunterricht in der SI, der in den Jahrgangsstufen 5,6,7 und 9 jeweils zweistündig erteilt wird, bietet sich den Schülerinnen und Schülern (im Folgenden immer SuS) in der SII die Möglichkeit zwischen einem dreistündigen Grundkurs und einem fünfstündigen Leistungskurs zu wählen.

Die Verteilung der Wochenstundenzahlen in der Sekundarstufe I und II wird in der folgenden Tabelle veranschaulicht:

In der Oberstufe sind durchschnittlich ca. 110 SuS pro Stufe. Das Fach Biologie ist in der Regel in der Einführungsphase mit 4 Grundkursen und in der Qualifikationsphase je nach Jahrgangstufe mit 3-4 Grundkursen und 1-2 Leistungskursen vertreten. Die Unterrichtseinheiten sind als Doppelstunden oder als Einzelstunden à 45 Minuten organisiert, in der Oberstufe gibt es im Grundkurs entweder eine Doppel- und eine Einzelstunde pro Woche oder nur Doppelstunden, wobei eine der Doppelstunden dann nur alle 14 Tage stattfindet.

Jg. Fachunterricht von 5 bis 6

5 BI (2)

6 BI (2)

Fachunterricht von 7 bis 9

7 BI (2)

8 - - -

9 BI (2)

Fachunterricht in der EF und in der Q1/Q2

10 BI (3)

11 BI (3/5)

12 BI (3/5)

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Entsprechendes gilt für den Leistungskurs mit dem Unterschied, dass im Durchschnitt fünf Stunden pro Woche erteilt werden. Dem Fach Biologie stehen vier Fachräume zur Verfügung, in denen experimentell gearbeitet werden kann. Einer dieser Fachräume wird jedoch vorrangig von der Fachschaft Ernährungslehre genutzt. Für die Fachbereiche Chemie und Physik stehen jeweils zwei weitere Fachräume zur Verfügung, so dass die eine weitere gemeinsame Nutzung der Fachräume entfällt. Zwei der Biologiefachräume verfügen über eine sehr gute mediale Ausstattung (Smart Board, fest installierter Beamer etc.), für die weiteren Räume stehen ein portabler Beamer und mehrere Laptops zur Verfügung. In nahezu allen Unterrichtsvorhaben wird den SuS die Möglichkeit gegeben, Schülerexperimente durchzuführen oder auf Exkursionen Unterrichtsinhalte durch Praxisphasen zu erweitern. Insgesamt werden überwiegend kooperative, die Selbstständigkeit des Lerners fördernde Unterrichtsformen genutzt, sodass ein individualisiertes Lernen in der Sekundarstufe II kontinuierlich unterstützt wird. Hierzu eignen sich besonders Doppelstunden. Folgende Kooperationen bezüglich der Praxisphasen/Exkursionen im Fachbereich Biologie bestehen an der Schule: Zooschule Krefeld

o Klasse 5: Themenfeld „Kennzeichen von Säugetieren Bewegung aus eigener Kraft“

o Klasse 7: Themenfeld „Tarnung und Warnung im Tierreich“ o LK Q2: Themenfeld „Soziobiologie der Primaten“

Hochschule Niederrhein

o GK und LK Q1: Genetisches Praktikum

Umweltzentrum Krefeld o GK und LK Q1: Praktikum zur Gewässeruntersuchung

Neanderthal Museum

o Klasse 7: Führung in der Dauerausstellung zum Thema „Neanderhaler und Co“

o GK und LK Q2: Fachführung Humanevolution, Workshop Humanfossilien

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Nach Veröffentlichung des neuen Kernlehrplans steht dessen unterrichtliche Umsetzung im Fokus. Hierzu werden sukzessive exemplarisch konkretisierte Unterrichtsvorhaben und darin eingebettet Überprüfungsformen entwickelt und erprobt. Der Biologieunterricht soll Interesse an naturwissenschaftlichen Fragestellungen wecken und die Grundlage für das Lernen in Studium und Beruf in diesem Bereich vermitteln. Dabei werden fachlich und bioethisch fundierte Kenntnisse die Voraussetzung für einen eigenen Standpunkt und für verantwortliches Handeln gefordert und gefördert. Hervorzuheben sind hierbei die Aspekte Ehrfurcht vor dem Leben in seiner ganzen Vielfältigkeit, Nachhaltigkeit, Umgang mit dem eigenen Körper und ethische Grundsätze.

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2 Entscheidungen zum Unterricht

2.1 Unterrichtsvorhaben

Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben im schulinternen Lehrplan besitzt den Anspruch, sämtliche im Kernlehrplan angeführten Kompetenzen abzudecken. Dies entspricht der Verpflichtung jeder Lehrkraft, alle Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans auszubilden und zu entwickeln.

Die entsprechende Umsetzung erfolgt auf zwei Ebenen: der Übersichts- und der Konkretisierungsebene.

Im „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2.1.1) wird gemäß Fachkonferenzbeschluss verbindlichen Kontexte sowie Verteilung und Reihenfolge der Unterrichtsvorhaben dargestellt. Das Übersichtsraster dient dazu, den Kolleginnen und Kollegen einen schnellen Überblick über die Zuordnung der Unterrichtsvorhaben zu den einzelnen Jahrgangsstufen sowie den im Kernlehrplan genannten Kompetenzerwartungen, Inhaltsfeldern und inhaltlichen Schwerpunkten zu verschaffen. Um Klarheit herzustellen und die Übersichtlichkeit zu gewährleisten, werden in der Kategorie „Kompetenzen“ an dieser Stelle nur die übergeordneten Kompetenzerwartungen ausgewiesen, während die konkretisierten Kompetenzerwartungen erst auf der Ebene der möglichen konkretisierten Unterrichtsvorhaben Berücksichtigung finden. Der ausgewiesene Zeitbedarf versteht sich als grobe Orientierungsgröße, die nach Bedarf über- oder unterschritten werden kann. Um Spielraum für Vertiefungen, besondere Schülerinteressen, aktuelle Themen bzw. die Erfordernisse anderer besonderer Ereignisse (z.B. Praktika, Kursfahrten o.ä.) zu erhalten, wurden im Rahmen dieses schulinternen Lehrplans nur ca. 75 Prozent der Bruttounterrichtszeit verplant. (Als 75% wurden in der Einführungsphase 90 Unterrichtsstunden, für den Grundkurs in der Q1 ebenfalls 90 und in der Q2 60 Stunden und für den Leistungskurs in der Q1 150 Stunden und für die Q2 100 Stunden zugrunde gelegt.)

Während der Fachkonferenzbeschluss zum „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ zur Gewährleistung vergleichbarer Standards sowie zur Absicherung von Lerngruppen- und Lehrkraftwechseln für alle Mitglieder der Fachkonferenz Bindekraft entfalten soll, besitzt die exemplarische Ausgestaltung „möglicher konkretisierter Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2.1.2) empfehlenden Charakter. Referendarinnen und Referendaren sowie neuen Kolleginnen und Kollegen dienen diese vor allem zur standardbezogenen Orientierung in

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der neuen Schule, aber auch zur Verdeutlichung von unterrichtsbezogenen fachgruppeninternen Absprachen zu didaktisch-methodischen Zugängen, fächerübergreifenden Kooperationen, Lernmitteln und -orten sowie vorgesehenen Leistungsüberprüfungen, die im Einzelnen auch den Kapiteln 2.2 bis 2.4 zu entnehmen sind.

Abweichungen von den vorgeschlagenen Vorgehensweisen bezüglich der konkretisierten Unterrichtsvorhaben sind im Rahmen der pädagogischen Freiheit und eigenen Verantwortung der Lehrkräfte jederzeit möglich. Sicherzustellen bleibt allerdings auch hier, dass im Rahmen der Umsetzung der Unterrichtsvorhaben insgesamt alle Kompetenz-erwartungen des Kernlehrplans Berücksichtigung finden.

2.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben

Einführungsphase Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl K1 Dokumentation Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte: Zellaufbau Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1) Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF4 Vernetzung E1 Probleme und Fragestellungen K4 Argumentation B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte: Funktion des Zellkerns Zellverdopplung und DNA Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: K1 Dokumentation K2 Recherche K3 Präsentation E3 Hypothesen E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte: Biomembranen Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E2 Wahrnehmung und Messung E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte: Enzyme Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten

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Unterrichtsvorhaben 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. à 45 Minuten

Summe Einführungsphase: 90 Stunden

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Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E5 Auswertung K2 Recherche B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäumen Bioethik Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Modellvorstellungen zur Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen Strukturen auf einen Organismus? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E6 Modelle Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Proteinbiosynthese Genregulation Zeitbedarf: ca. 18 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: K2 Recherche B1 Kriterien B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Gentechnik Bioethik Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E1 Probleme und Fragestellungen E2 Wahrnehmung und Messung E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Umweltfaktoren und ökologische Potenz Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten

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Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Synökologie I – Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E6 Modelle K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Dynamik von Populationen Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Synökologie II – Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: B2 Entscheidungen B3 Werte und Normen Inhaltsfelder: IF 5 (Ökologie), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosystemen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E5 Auswertung B2 Entscheidungen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Mensch und Ökosysteme Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten

Summe Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS: 90 Stunden

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Qualifikationsphase (Q2) – GRUNDKURS

Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Grundlagen evolutiver Veränderung Art und Artbildung Stammbäume (Teil 1) Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Evolution von Sozialstrukturen – Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF2 Auswahl UF4 Vernetzung Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution und Verhalten Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF3 Systematisierung K4 Argumentation Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution des Menschen Stammbäume (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der Informationsverarbeitung und Wahrnehmung – Wie wird aus einer durch einen Reiz ausgelösten Erregung eine Wahrnehmung? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl E6 Modelle K3 Präsentation Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau und Funktion von Neuronen Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung Zeitbedarf: ca. 20 Std. à 45 Minuten

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Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Lernen und Gedächtnis – Wie muss ich mich verhalten, um Abiturstoff am besten zu lernen und zu behalten? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: K1 Dokumentation UF4 Vernetzung Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Plastizität und Lernen Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten


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Qualifikationsphase (Q1) – LEISTUNGSKURS

Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF4 Vernetzung E5 Auswertung K2 Recherche B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäumen Bioethik Zeitbedarf: ca. 25 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Erforschung der Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen und epigenetischen Strukturen auf einen Organismus? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E1 Probleme und Fragestellungen E3 Hypothesen E5 Auswertung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Proteinbiosynthese Genregulation Zeitbedarf: ca. 30 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Gentechnologie heute – Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: K2 Recherche K3 Präsentation B1 Kriterien B4 Möglichkeiten und Grenzen

Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Gentechnologie Bioethik Zeitbedarf: ca. 20 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E1 Probleme und Fragestellungen E2 Wahrnehmung und Messung E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Umweltfaktoren und ökologische Potenz Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten

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Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Synökologie I – Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe E5 Auswertung E6 Modelle Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Dynamik von Populationen Zeitbedarf: ca. 15 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Synökologie II – Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF4 Vernetzung E6 Modelle B2 Entscheidungen B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: ca. 15 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Erforschung der Fotosynthese – Wie entsteht aus Lichtenergie eine für alle Lebewesen nutzbare Form der Energie? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E1 Probleme und Fragestellungen E2 Wahrnehmung und Messung E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Fotosynthese Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VIII: Thema/Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosystemen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF2 Auswahl K4 Argumentation B2 Entscheidungen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Mensch und Ökosysteme Zeitbedarf: ca. 15 Std. à 45 Minuten

Summe Qualifikationsphase (Q1) – LEISTUNGSKURS: 150 Stunden

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Qualifikationsphase (Q2) – LEISTUNGSKURS

Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung K4 Argumentation E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Grundlagen evolutiver Veränderung Art und Artbildung Entwicklung der Evolutionstheorie Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Von der Gruppen- zur Multilevel-Selektion – Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF2 Auswahl K4 Argumentation E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution und Verhalten Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Spuren der Evolution – Wie kann man Evolution sichtbar machen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E2 Wahrnehmung und Messung E3 Hypothesen Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Art und Artbildung Stammbäume Zeitbedarf: ca. 6 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF3 Systematisierung E5 Auswertung K4 Argumentation Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution des Menschen Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten

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Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung – Wie ist das Nervensystem des Menschen aufgebaut und wie ist organisiert? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl E1 Probleme und Fragestellungen E2 Wahrnehmung und Messung E5 Auswertung E6 Modelle Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau und Funktion von Neuronen Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung (Teil 1) Methoden der Neurobiologie (Teil 1) Zeitbedarf: ca. 25 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Fototransduktion – Wie entsteht aus der Erregung einfallender Lichtreize ein Sinneseindruck im Gehirn? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E6 Modelle K3 Präsentation Inhaltsfelder: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Leistungen der Netzhaut Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Aspekte der Hirnforschung – Welche Faktoren beeinflussen unser Gehirn? Kompetenzen: UF4 Vernetzung K2 Recherche K3 Präsentation B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Plastizität und Lernen Methoden der Neurobiologie (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 17 Std. à 45 Minuten


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2.1.2 Mögliche Konkretisierte Unterrichtsvorhaben

Einführungsphase: Inhaltsfeld: IF 1 Biologie der Zelle

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

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

Unterrichtvorhaben III: Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung?

Inhaltliche Schwerpunkte:

Zellaufbau Biomembranen Stofftransport zwischen Kompartimenten Funktion des Zellkerns Zellverdopplung und DNA

Basiskonzepte: System Prokaryot, Eukaryot, Biomembran, Zellorganell, Zellkern, Chromosom, Makromolekül, Cytoskelett, Transport, Zelle, Gewebe, Organ, Plasmolyse Struktur und Funktion Cytoskelett, Zelldifferenzierung, Zellkompartimentierung, Transport, Diffusion, Osmose, Zellkommunikation, Tracer Entwicklung Endosymbiose, Replikation, Mitose, Zellzyklus, Zelldifferenzierung Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten

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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 Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1)

Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler 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.

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

Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden

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

SI-Vorwissen muliple-choice-Test zu Zelle, Gewebe, Organ und Organismus Informationstexte einfache, kurze Texte zum notwendigen Basiswissen

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: SI-Vorwissen wird ohne Benotung ermittelt (z.B. Selbstevaluationsbogen) Möglichst selbstständiges Aufarbeiten des Basiswissens zu den eigenen Test-Problemstellen.

Zelltheorie – Wie entsteht aus einer zufälligen Beobachtung eine wissenschaftliche Theorie?

Zelltheorie Organismus, Organ,

stellen den wissenschaftlichen Erkenntniszuwachs zum Zellaufbau durch technischen Fortschritt an

Advance Organizer zur Zelltheorie Gruppenpuzzle vom technischen Fortschritt und der Entstehung einer Theorie

Zentrale Eigenschaften naturwissenschaftlicher Theorien (Nature of Science) werden beispielhaft erarbeitet.

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Gewebe, Zelle Beispielen (durch Licht-, Elektronen- und Fluoreszenzmikroskopie) dar (E7).

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

Aufbau pro- und eukaryotischer Zellen

beschreiben den Aufbau pro- und eukaryotischer Zellen und stellen die Unterschiede heraus (UF3).

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

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

Wie ist eine Zelle organisiert und wie gelingt es der Zelle so viele verschiedene Leistungen zu erbringen?

Aufbau und Funktion von Zellorganellen

Zellkompartimentierung Endo – und Exocytose Endosymbiontentheorie

beschreiben Aufbau und Funktion der Zellorganellen und erläutern die Bedeutung der Zellkompartimentierung für die Bildung unterschiedlicher Reaktionsräume innerhalb einer Zelle (UF3, UF1). präsentieren adressatengerecht die Endosymbiontentheorie mithilfe angemessener Medien (K3, K1, UF1). erläutern die membranvermittelten Vorgänge der Endo- und

Stationenlernen zu Zellorganellen und zur Dichtegradientenzentrifugation Darin enthalten u.a.:

Station: Arbeitsblatt Golgi-Apparat („Postverteiler“ der Zelle)

Station: Arbeitsblatt Cytoskelett Station: Modell-Experiment zur

Dichtegradientenzentrifugation (Tischtennisbälle gefüllt mit unterschiedlich konzentrierten Kochsalzlösungen in einem Gefäß mit Wasser)

Station: Erstellen eines selbsterklärenden Mediums zur Erklärung der Endosymbiontentheorie für zufällig gewählte Adressaten.

Erkenntnisse werden in einem Protokoll dokumentiert. Analogien zur Dichtegradientenzentrifugation werden erläutert. Hierzu könnte man wie folgt vorgehen: Eine „Adressatenkarte“ wird per Zufallsprinzip ausgewählt. Auf dieser erhalten die SuS Angaben zu ihrem fiktiven Adressaten (z.B. Fachlehrkraft, fachfremde Lehrkraft, Mitschüler/in, SI-Schüler/in etc.). Auf diesen richten sie ihr

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Exocytose (u. a. am Golgi-Apparat) (UF1, UF2). erläutern die Bedeutung des Cytoskeletts für den intrazellulären Transport [und die Mitose] (UF3, UF1).

Lernprodukt aus. Zum Lernprodukt gehört das Medium (Flyer, Plakat, Podcast etc.) selbst und eine stichpunktartige Erläuterung der berücksichtigten Kriterien.

Zelle, Gewebe, Organe, Organismen – Welche Unterschiede bestehen zwischen Zellen, die verschiedene Funktionen übernehmen?

Zelldifferenzierung

ordnen differenzierte Zellen auf Grund ihrer Strukturen spezifischen Geweben und Organen zu und erläutern den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion (UF3, UF4, UF1).

Mikroskopieren von verschiedenen Zelltypen

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Mikroskopieren von Fertigpräparaten verschiedener Zelltypen an ausgewählten Zelltypen

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

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Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung: Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben? Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte:

• Funktion des Zellkerns • Zellverdopplung und DNA


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … 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. 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.




Didaktisch-methodische An-merkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz

Erhebung und Reaktivierung von SI-Vorwissen

Strukturlegetechnik bzw. Netzwerktechnik Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: 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 naturwissenschaftliche

benennen Fragestellungen historischer Versuche zur

Plakat zum wissenschaftlichen Erkenntnisweg

Naturwissenschaftliche Fragestellungen werden

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Fragestellung aus und welche Fragestellung lag den Acetabularia und den Xenopus-Experimenten zugrunde?

Erforschung der Funktion des Zellkerns in der Zelle

Funktion des Zellkerns und stellen Versuchsdurchführungen und Erkenntniszuwachs dar (E1, E5, E7). werten Klonierungsexperimente (Kerntransfer bei Xenopus) aus und leiten ihre Bedeutung für die Stammzellforschung ab (E5).

Acetabularia-Experimente von Hämmerling Experiment zum Kerntransfer bei Xenopus

kriteriengeleitet entwickelt und Experimente ausgewertet.

Welche biologische Bedeutung hat die Mitose für einen Organismus?

Mitose (Rückbezug auf Zelltheorie)

Interphase

begründen die biologische Bedeutung der Mitose auf der Basis der Zelltheorie (UF1, UF4). erläutern die Bedeutung des Cytoskeletts für [den intrazellulären Transport und] die Mitose (UF3, UF1).

Informationstexte und Abbildungen Filme/Animationen zu zentralen Aspekten: 1. exakte Reproduktion 2. Organ- bzw. Gewebewachstum und

Erneuerung (Mitose) 3. Zellwachstum (Interphase)

Die Funktionen des Cytoskeletts werden erarbeitet, Informationen werden in ein Modell übersetzt, das die wichtigsten Informationen sachlich richtig wiedergibt.

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

Aufbau und Vorkommen von Nukleinsäuren

Aufbau der DNA

ordnen die biologisch bedeut-samen Makromoleküle [Koh-lenhydrate, Lipide, Proteine,] Nucleinsäuren den verschie-denen zellulären 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).

Modellbaukasten zur DNA Struktur und Replikation http://www.ipn.uni-kiel.de/eibe/UNIT06DE.PDF

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

http://www.ipn.uni-kiel.de/eibe/UNIT06DE.PDF

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Mechanismus der DNA-Replikation in der S-Phase der Interphase

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

herausgestellt.

Verdeutlichung des Lernzuwachses

Strukturlegetechnik bzw. Netzwerktechnik Methode wird mit denselben Begriffen wie zu Beginn des Vorhabens erneut wiederholt. Ergebnisse werden verglichen. SuS erhalten anschließend individuelle Wiederholungsaufträge.

Welche Möglichkeiten und Grenzen bestehen für die Zellkulturtechnik? Zellkulturtechnik

Biotechnologie Biomedizin Pharmazeutische

Industrie

zeigen Möglichkeiten und Grenzen der Zellkulturtechnik in der Biotechnologie und Biomedizin auf (B4, K4).

Informationsblatt zu Zellkulturen in der Biotechnologie und Medizin- und Pharmaforschung Rollenkarten zu Vertretern unterschiedlicher Interessensverbände (Pharma-Industrie, Forscher, PETA-Vertreter etc.) Pro und Kontra-Diskussion zum Thema: „Können Zellkulturen Tierversuche ersetzen?“

Zentrale Aspekte werden herausgearbeitet. Argumente werden erarbeitet und Argumentationsstrategien entwickelt. SuS, die nicht an der Diskussion beteiligt sind, sollten einen Beobachtungsauftrag bekommen. Nach Reflexion der Diskussion können Leserbriefe verfasst werden.


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

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Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung: Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung? Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte:

Biomembranen Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2)


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … 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.

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.




Didaktisch-methodische An-merkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz

Weshalb und wie beeinflusst die Salzkonzentration den Zustand von Zellen?

Plasmolyse

führen Experimente zur Diffusion und Osmose durch und erklären diese mit Modellvorstellungen auf Teilchenebene (E4, E6, K1, K4). führen mikroskopische

Plakat zum wissenschaftlichen Erkenntnisweg Zeitungsartikel z.B. zur fehlerhaften Salzkonzentration für eine Infusion in den Unikliniken

Das Plakat soll den SuS prozedurale Transparenz im Verlauf des Unterrichtsvorhabens bieten. SuS formulieren erste Hypothesen, planen und führen

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Brownsche-Molekularbewegung

Diffusion

Osmose

Untersuchungen zur Plasmolyse hypothesengeleitet durch und interpretieren die beobachteten Vorgänge (E2, E3, E5, K1, K4). recherchieren Beispiele der Osmose und Osmoregulation in unterschiedlichen Quellen und dokumentieren die Ergebnisse in einer eigenständigen Zusammenfassung (K1, K2).

Experimente mit Schweineblut und Rotkohlgewebe und mikroskopische Untersuchungen Kartoffel-Experimente

a) ausgehöhlte Kartoffelhälfte mit Zucker, Salz und Stärke

b) Kartoffelstäbchen (gekocht und ungekocht)

Informationstexte, Animationen und Lehrfilme zur Brownschen Molekularbewegung (physics-animations.com) Demonstrationsexperimente mit Tinte oder Deo zur Diffusion Arbeitsaufträge zur Recherche osmoregulatorischer Vorgänge Informationsblatt zu Anforderungen an ein Lernplakat (siehe LaBudde 2010) Checkliste zur Bewertung eines Lernplakats Arbeitsblatt mit Regeln zu einem sachlichen Feedback

geeignete Experimente zur Überprüfung ihrer Vermutungen durch. Versuche zur Überprüfung der Hypothesen Versuche zur Generalisierbarkeit der Ergebnisse werden geplant und durchgeführt. Phänomen wird auf Modellebene erklärt (direkte Instruktion). Weitere Beispiele (z. B. Salzwiese, Niere) für Osmoregulation werden recherchiert. Verbindlicher Fachkonferenzbeschluss: Ein Lernplakat zur Osmose wird kriteriengeleitet erstellt. Lernplakate werden gegenseitig beurteilt und diskutiert.

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Warum löst sich Öl nicht in Wasser?

Aufbau und Eigenschaften von Lipiden und Phospholipiden

ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle ([Kohlenhydrate], Lipide, Proteine, [Nucleinsäuren]) den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3).

Demonstrationsexperiment zum Verhalten von Öl in Wasser Informationsblätter

zu funktionellen Gruppen Strukturformeln von Lipiden und

Phospholipiden Modelle zu Phospholipiden in

Wasser

Phänomen wird beschrieben. Das Verhalten von Lipiden und Phospholipiden in Wasser wird mithilfe ihrer Strukturformeln und den Eigenschaften der funktionellen Gruppen erklärt. Einfache Modelle (2-D) zum Verhalten von Phospholipiden in Wasser werden erarbeitet und diskutiert.

Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Erforschung von Biomembranen?

Erforschung der Biomembran (historisch-genetischer Ansatz)

- Bilayer-Modell

stellen den wissenschaftlichen Erkenntniszuwachs zum Aufbau von Biomembranen durch technischen Fortschritt an Beispielen dar und zeigen daran die Veränderlichkeit von Modellen auf (E5, E6, E7, K4).

Plakat(e) zu Biomembranen Versuche von Gorter und Grendel mit Erythrozyten (1925) zum Bilayer-Modell Arbeitsblatt zur Arbeit mit Modellen Partnerpuzzle zu Sandwich-Modellen

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Durchführung eines wissenschaftspropädeutischen Schwerpunktes zur Erforschung der Biomembranen. Folgende Vorgehensweise wird empfohlen: Der wissenschaftliche Erkenntniszuwachs wird in den Folgestunden fortlaufend dokumentiert und für alle Kursteilnehmerinnen und Kursteilnehmer auf Plakaten festgehalten. Der Modellbegriff und die Vorläufigkeit von Modellen im Forschungsprozess werden verdeutlicht.

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- Sandwich-Modelle

- Fluid-Mosaik-Modell

- Erweitertes Fluid-Mosaik-Modell (Kohlenhydrate in der Biomembran)

- Markierungsmethoden zur Ermittlung von

ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle (Kohlenhydrate, Lipide, Proteine, [Nucleinsäuren]) den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3). recherchieren die Bedeutung und die Funktionsweise von Tracern für die Zellforschung und stellen ihre Ergebnisse graphisch und mithilfe von

Arbeitsblatt 1: Erste Befunde durch die Elektronenmikroskopie (G. Palade, 1950er) Arbeitsblatt 2: Erste Befunde aus der Biochemie (Davson und Danielli, 1930er) Abbildungen auf der Basis von Gefrierbruchtechnik und Elektronenmikroskopie Partnerpuzzle zum Flüssig-Mosaik-Modell Arbeitsblatt 1: Original-Auszüge aus dem Science-Artikel von Singer und Nicolson (1972) Arbeitsblatt 2: Heterokaryon-Experimente von Frye und Edidin (1972) Experimente zur Aufklärung der Lage von Kohlenhydraten in der Biomembran Checkliste mit Kriterien für seriöse Quellen Checkliste zur korrekten Angabe von Internetquellen Internetrecherche zur Funktionsweise

Auf diese Weise kann die Arbeit in einer scientific community nachempfunden werden. Die „neuen“ Daten legen eine Modifikation des Bilayer-Modells von Gorter und Grendel nahe und führen zu neuen Hypothesen (einfaches Sandwichmodell / Sandwichmodell mit eingelagertem Protein / Sandwichmodell mit integralem Protein). Das Membranmodell muss erneut modifiziert werden. Das Fluid-Mosaik-Modell muss erweitert werden. Quellen werden ordnungsgemäß

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Membranmolekülen (Proteinsonden)

- dynamisch strukturiertes Mosaikmodel (Rezeptor-Inseln, Lipid-Rafts)

Nature of Science – naturwissenschaftliche Arbeits- und Denkweisen

Texten dar (K2, K3). recherchieren die Bedeutung der Außenseite der Zellmembran und ihrer Oberflächenstrukturen für die Zellkommunikation (u. a. Antigen-Antikörper-Reaktion) und stellen die Ergebnisse adressatengerecht dar (K1, K2, K3).

von Tracern Informationen zum dynamisch strukturierten Mosaikmodell Vereb et al (2003) Abstract aus: Vereb, G. et al. (2003): Dynamic, yet structured: The cell membrane three decades after the Singer-Nicolson model. Lernplakat (fertig gestellt) zu den Biomembranen

notiert (Verfasser, Zugriff etc.). Die biologische Bedeutung (hier nur die proximate Erklärungsebene!) der Glykokalyx (u.a. bei der Antigen-Anti-Körper-Reaktion) wird recherchiert. Historisches Modell wird durch 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.

Wie macht sich die Wissenschaft die Antigen-Antikörper-Reaktion zunutze?

Moderne Testverfahren

Elisa-Test

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Durchführung eines ELISA-Tests zur Veranschaulichung der Antigen-Antikörper-Reaktion.

Wie werden gelöste Stoffe durch beschreiben Gruppenarbeit: SuS können entsprechend der

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Biomembranen hindurch in die Zelle bzw. aus der Zelle heraus transportiert?

Passiver Transport Aktiver Transport

Transportvorgänge durch Membranen für verschiedene Stoffe mithilfe geeigneter Modelle und geben die Grenzen dieser Modelle an (E6).

Informationstext zu verschiedenen Transportvorgängen an realen Beispielen

Informationstexte 2-D-Modelle zu den unterschiedlichen Transportvorgängen erstellen.


Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe KLP-Überprüfungsform: „Dokumentationsaufgabe“ und „Reflexionsaufgabe“ (Portfolio zum Thema: „Erforschung der Biomembranen“) zur

Ermittlung der Dokumentationskompetenz (K1) und der Reflexionskompetenz (E7) Leistungsbewertung:

KLP-Überprüfungsform: „Beurteilungsaufgabe“ und „Optimierungsaufgabe“ (z.B. Modellkritik an Modellen zur Biomembran oder zu Transportvorgängen) zur Ermittlung der Modell-Kompetenz (E6)

ggf. Klausur

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Fachschaft Biologie

Einführungsphase: Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)

Unterrichtsvorhaben IV: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben?

Unterrichtsvorhaben V: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper?


Enzyme Dissimilation Körperliche Aktivität und Stoffwechsel

Basiskonzepte: System Muskulatur, Mitochondrium, Enzym, Zitronensäurezyklus, Dissimilation, Gärung Struktur und Funktion Enzym, Grundumsatz, Leistungsumsatz, Energieumwandlung, ATP, NAD+

Entwicklung Training Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten

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Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung: Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben? Inhaltsfelder: IF 1 (Biologie der Zelle), IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte:

Enzyme Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … E2 kriteriengeleitet beobachten und messen sowie gewonnene

Ergebnisse objektiv und frei von eigenen Deutungen beschreiben. 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.





Wie sind Zucker aufgebaut und wo spielen sie eine Rolle?

Monosaccharid, Disaccharid Polysaccharid

ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle (Kohlenhydrate, [Lipide, Proteine, Nucleinsäuren]) den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3).

Informationstexte zu funktionellen Gruppen und ihren Eigenschaften sowie Kohlenhydratklassen und Vorkommen und Funktion in der Natur „Spickzettel“ als legale Methode des Memorierens Museumsgang Beobachtungsbogen mit Kriterien für „gute Spickzettel“

Gütekriterien für gute „Spickzettel“ werden erarbeitet (Übersichtlichkeit, auf das Wichtigste beschränkt, sinnvoller Einsatz von mehreren Farben, um Inhalte zu systematisieren etc.) werden erarbeitet. Der beste „Spickzettel“ kann gekürt und allen SuS über „lo-net“ zur Verfügung gestellt werden.

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Wie sind Proteine aufgebaut und wo spielen sie eine Rolle?

Aminosäuren Peptide, Proteine Primär-, Sekundär-, Tertiär-,

Quartärstruktur

ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle ([Kohlenhydrate, Lipide], Proteine, [Nucleinsäuren]) den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3).

Haptische Modelle (z.B. Legomodelle) zum Proteinaufbau Informationstexte zum Aufbau und der Struktur von Proteinen Gruppenarbeit Lernplakate zum Aufbau von Proteinen

Der Aufbau von Proteinen wird erarbeitet. Die Quartärstruktur wird am Beispiel von Hämoglobin veranschaulicht. Lernplakate werden erstellt und auf ihre Sachrichtigkeit und Anschaulichkeit hin diskutiert und ggf. modifiziert. Sie bleiben im Fachraum hängen und dienen der späteren Orientierung.

Welche Bedeutung haben Enzyme im menschlichen Stoffwechsel?

Aktives Zentrum

Allgemeine Enzymgleichung

Substrat- und Wirkungsspezifität

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

Experimentelles Gruppenpuzzle: a) Ananassaft und Quark oder

Götterspeise und frischgepresster Ananassaft in einer Verdünnungsreihe

b) Lactase und Milch sowie Glucoseteststäbchen (Immobilisierung von Lactase mit Alginat)

c) Peroxidase mit Kartoffelscheibe oder Kartoffelsaft (Verdünnungsreihe)

d) Urease und Harnstoffdünger (Indikator Rotkohlsaft)

Hilfekarten (gestuft) für die vier verschiedenen Experimente

Die Substrat- und Wirkungsspezifität werden veranschaulicht. Die naturwissenschaftlichen Fragestellungen werden vom Phänomen her entwickelt. Hypothesen zur Erklärung der Phänomene werden aufgestellt. Experimente zur Überprüfung der Hypothesen werden geplant, durchgeführt und abschließend werden mögliche Fehlerquellen ermittelt und diskutiert. Die gestuften Hilfen (Checklisten) sollen Denkanstöße für jede Schlüsselstelle im Experimentierprozess geben.

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Checklisten mit Kriterien für

- naturwissenschaftliche Fragestellungen,

- Hypothesen, - Untersuchungsdesigns.

Plakatpräsentation Museumsgang Gruppenrallye mit Anwendungsbeispielen zu je einem Beispiel aus dem anabolen und katabolen Stoffwechsel.

Vorgehen und Ergebnisse werden auf Plakaten präsentiert. SuS erhalten Beobachtungsbogen für den Museumsgang und verteilen Punkte. Anschließend wird das beste Plakat gekürt. Modelle zur Funktionsweise des aktiven Zentrums werden erstellt. Hier bietet sich an die Folgen einer veränderten Aminosäuresequenz, z. B. bei Lactase mithilfe eines Modells zu diskutieren.

Welche Wirkung / Funktion haben Enzyme?

Katalysator Biokatalysator Endergonische und

exergonische Reaktion Aktivierungsenergie,

Aktivierungsbarriere / Reaktionsschwelle

erläutern Struktur und Funktion von Enzymen und ihre Bedeutung als Biokatalysatoren bei Stoffwechselreaktionen (UF1, UF3, UF4).

Schematische Darstellungen von Reaktionen unter besonderer Berücksichtigung der Energieniveaus

Die zentralen Aspekte der Biokatalyse werden erarbeitet:

1. Senkung der Aktivierungsenergie

2. Erhöhung des Stoffumsatzes pro Zeit

Was beeinflusst die Wirkung / Funktion von Enzymen?

pH-Abhängigkeit Temperaturabhängigkeit Schwermetalle

Substratkonzentration /

beschreiben und interpretieren Diagramme zu enzymatischen Reaktionen (E5). stellen Hypothesen zur Abhängigkeit der

Checkliste mit Kriterien zur Beschreibung und Interpretation von Diagrammen Experimente mithilfe von Interaktionsboxen zum Nachweis der Konzentrations-, Temperatur- und pH-

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Das Beschreiben und Interpretieren von Diagrammen wird geübt. Experimente zur Ermittlung der

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Wechselzahl Enzymaktivität von verschiedenen Faktoren auf und überprüfen sie experimentell und stellen sie graphisch dar (E3, E2, E4, E5, K1, K4).

Abhängigkeit (Lactase und Bromelain) Modellexperimente mit Schere und Papierquadraten zur Substratkonzentration

Abhängigkeiten der Enzymaktivität werden geplant und durchgeführt. Wichtig: Denaturierung im Sinne einer irreversiblen Hemmung durch Temperatur, pH-Wert und Schwermetalle muss herausgestellt werden. Die Wechselzahl wird problematisiert. Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Durchführung von Experimenten zur Ermittlung von Enzymeigenschaften an ausgewählten Beispielen.

Wie wird die Aktivität der Enzyme in den Zellen reguliert?

kompetitive Hemmung, allosterische (nicht

kompetitive) Hemmung

Substrat und Endprodukthemmung

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

Gruppenarbeit Informationsmaterial zu Trypsin (allosterische Hemmung) und Allopurinol (kompetitive Hemmung) Modellexperimente mit Fruchtgummi und Smarties Experimente mithilfe einer Interaktionsbox mit Materialien (Knete, Moosgummi, Styropor etc.) Checkliste mit Kriterien zur Modellkritik

Wesentliche Textinformationen werden in einem begrifflichen Netzwerk zusammengefasst. Die kompetitive Hemmung wird simuliert. Modelle zur Erklärung von Hemmvorgängen werden entwickelt. Reflexion und Modellkritik

Wie macht man sich die Wirkweise von Enzymen zu Nutze?

Enzyme im Alltag - Technik

recherchieren Informationen zu verschiedenen Einsatzgebieten von Enzymen und präsentieren

(Internet)Recherche

Die Bedeutung enzymatischer Reaktionen für z.B. Veredlungsprozesse und medizinische Zwecke wird

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- Medizin - u. a.

und bewerten vergleichend die Ergebnisse (K2, K3, K4). geben Möglichkeiten und Grenzen für den Einsatz von Enzymen in biologisch-technischen Zusammenhängen an und wägen die Bedeutung für unser heutiges Leben ab (B4).

herausgestellt. Als Beispiel können Enzyme im Waschmittel und ihre Auswirkung auf die menschliche Haut besprochen und diskutiert werden.



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

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Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper? Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte: Dissimilation Körperliche Aktivität und Stoffwechsel Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … UF3 die Einordnung biologischer Sachverhalte und Erkenntnisse in

gegebene fachliche Strukturen begründen. 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.

B3 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Auseinandersetzungen mit biologischen Fragestellungen sowie mögliche Lösungen darstellen.





Welche Veränderungen können während und nach körperlicher Belastung beobachtet werden? Systemebene: Organismus

Belastungstest Schlüsselstellen der

körperlichen Fitness

Münchener Belastungstest oder multi-stage Belastungstest. Selbstbeobachtungsprotokoll zu Herz, Lunge, Durchblutung Muskeln Graphic Organizer auf verschiedenen Systemebenen

Begrenzende Faktoren bei unterschiedlich trainierten Menschen werden ermittelt. Damit kann der Einfluss von Training auf die Energiezufuhr, Durchblutung, Sauerstoffversorgung, Energiespeicherung und Ernährungsverwertung

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systematisiert werden. Die Auswirkung auf verschiedene Systemebenen (Organ, Gewebe, Zelle, Molekül) kann dargestellt und bewusst gemacht werden.

Wie reagiert der Körper auf unterschiedliche Belastungssituationen und wie unterscheiden sich verschiedene Muskelgewebe voneinander? Systemebene: Organ und Gewebe

Muskelaufbau Systemebene: Zelle

Sauerstoffschuld, Energiereserve der Muskeln, Glykogenspeicher

Systemebene: Molekül

Lactat-Test Milchsäure-Gärung

erläutern den Unterschied zwischen roter und weißer Muskulatur (UF1). präsentieren unter Einbezug geeigneter Medien und unter Verwendung einer korrekten Fachsprache die aerobe und anaerobe Energieumwandlung in Abhängigkeit von körperlichen Aktivitäten (K3, UF1). überprüfen Hypothesen zur Abhängigkeit der Gärung von verschiedenen Faktoren (E3, E2, E1, E4, E5, K1, K4).

Partnerpuzzle mit Arbeitsblättern zur roten und weißen Muskulatur und zur Sauerstoffschuld Bildkarten zu Muskeltypen und Sportarten Informationsblatt Experimente mit Sauerkraut (u.a. pH-Wert) Forscherbox

Hier können Beispiele von 100-Meter-, 400-Meter- und 800-Meter-Läufern analysiert werden. Verschiedene Muskelgewebe werden im Hinblick auf ihre Mitochondriendichte (stellvertretend für den Energiebedarf) untersucht / ausgewertet. Muskeltypen werden begründend Sportarten zugeordnet. Die Milchsäuregärung dient der Veranschaulichung anaerober Vorgänge: Modellexperiment zum Nachweis von Milchsäure unter anaeroben Bedingungen wird geplant und durchgeführt. Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: In diesem Unterrichtsvorhaben liegt ein Schwerpunkt auf dem Wechsel zwischen den biologischen Systemebenen gemäß der Jo-Jo-Methode (häufiger Wechsel zwischen den biologischen

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Organisationsebenen) Welche Faktoren beeinflussen den Energieumsatz und welche Methoden helfen bei der Bestimmung? Systemebenen: Organismus, Gewebe, Zelle, Molekül

Energieumsatz (Grundumsatz und Leistungsumsatz)

Direkte und indirekte Kalorimetrie

Welche Faktoren spielen eine Rolle bei körperlicher Aktivität?

Sauerstofftransport im Blut Sauerstoffkonzentration im

Blut Erythrozyten Hämoglobin/ Myoglobin Bohr-Effekt

stellen Methoden zur Bestimmung des Energieumsatzes bei körperlicher Aktivität vergleichend dar (UF4).

Film zur Bestimmung des Grund- und Leistungsumsatzes Film zum Verfahren der Kalorimetrie (Kalorimetrische Bombe / Respiratorischer Quotient) Diagramme zum Sauerstoffbindungsvermögen in Abhängigkeit verschiedener Faktoren (Temperatur, pH-Wert) und Bohr-Effekt Arbeitsblatt mit Informationstext zur Erarbeitung des Prinzips der Oberflächenvergrößerung durch Kapillarisierung

Der Zusammenhang zwischen respiratorischem Quotienten und Ernährung wird erarbeitet. Der quantitative Zusammenhang zwischen Sauerstoffbindung und Partialdruck wird an einer sigmoiden Bindungskurve ermittelt. Der Weg des Sauerstoffs in die Muskelzelle über den Blutkreislauf wird wiederholt und erweitert unter Berücksichtigung von Hämoglobin und Myoglobin.

Wie entsteht und wie gelangt die benötigte Energie zu unterschiedlichen Einsatzorten in der Zelle? Systemebene: Molekül

NAD+ und ATP

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

Arbeitsblatt mit Modellen / Schemata zur Rolle des ATP

Die Funktion des ATP als Energie-Transporter wird verdeutlicht.

Wie entsteht ATP und wie wird der C6-Körper abgebaut? Systemebenen: Zelle, Molekül

Tracermethode

präsentieren eine Tracermethode bei der Dissimilation adressatengerecht (K3).

Advance Organizer Arbeitsblatt mit histologischen Elektronenmikroskopie-Aufnahmen und Tabellen

Grundprinzipien von molekularen Tracern werden wiederholt.

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Glykolyse Zitronensäurezyklus Atmungskette

erklären die Grundzüge der Dissimilation unter dem Aspekt der Energieumwandlung mithilfe einfacher Schemata (UF3). beschreiben und präsentieren die ATP-Synthese im Mitochondrium mithilfe vereinfachter Schemata (UF2, K3).

Informationstexte und schematische Darstellungen zu Experimenten von Peter Mitchell (chemiosmotische Theorie) zum Aufbau eines Protonengradienten in den Mitochondrien für die ATP-Synthase (vereinfacht)

Experimente werden unter dem Aspekt der Energieumwandlung ausgewertet.

Wie funktional sind bestimmte Trainingsprogramme und Ernährungsweisen für bestimmte Trainingsziele? Systemebenen: Organismus, Zelle, Molekül

Ernährung und Fitness Kapillarisierung Mitochondrien

Systemebene: Molekül

Glycogenspeicherung Myoglobin

erläutern unterschiedliche Trainingsformen adressatengerecht und begründen sie mit Bezug auf die Trainingsziele (K4). erklären mithilfe einer graphischen Darstellung die zentrale Bedeutung des Zitronensäurezyklus im Zellstoffwechsel (E6, UF4).

Fallstudien aus der Fachliteratur (Sportwissenschaften) Arbeitsblatt mit einem vereinfachten Schema des Zitronensäurezyklus und seiner Stellung im Zellstoffwechsel (Zusammenwirken von Kohlenhydrat, Fett und Proteinstoffwechsel)

Hier können Trainingsprogramme und Ernährung unter Berücksichtigung von Trainingszielen (Aspekte z.B. Ausdauer, Kraftausdauer, Maximalkraft) und der Organ- und Zellebene (Mitochondrienanzahl, Myoglobinkonzentration, Kapillarisierung, erhöhte Glykogenspeicherung) betrachtet, diskutiert und beurteilt werden. Verschiedene Situationen können „durchgespielt“ (z.B. die Folgen einer Fett-, Vitamin- oder Zuckerunterversorgung) werden.

Wie wirken sich leistungssteigernde Substanzen auf den Körper aus? Systemebenen: Organismus, Zelle, Molekül

Formen des Dopings

nehmen begründet Stellung zur Verwendung leistungssteigernder Substanzen aus

Anonyme Kartenabfrage zu Doping Informationstext zu Werten, Normen, Fakten Informationstext zum ethischen Reflektieren (nach Martens 2003)

Juristische und ethische Aspekte werden auf die ihnen zugrunde liegenden Kriterien reflektiert.

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Anabolika EPO …

gesundheitlicher und ethischer Sicht (B1, B2, B3).

Exemplarische Aussagen von Personen Informationstext zu EPO Historische Fallbeispiele zum Einsatz von EPO (Blutdoping) im Spitzensport Weitere Fallbeispiele zum Einsatz anaboler Steroide in Spitzensport und Viehzucht

Verschiedene Perspektiven und deren Handlungsoptionen werden erarbeitet, deren Folgen abgeschätzt und bewertet. Bewertungsverfahren und Begriffe werden geübt und gefestigt.



KLP-Überprüfungsform: „Bewertungsaufgabe“ zur Ermittlung der Entscheidungskompetenz (B2) und der Kriterienermittlungskompetenz (B1) mithilfe von Fallbeispielen

ggf. Klausur.

Fachschaft Biologie

2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit

In Absprache mit der Lehrerkonferenz sowie unter Berücksichtigung des Schulprogramms hat die Fachkonferenz Biologie die folgenden fachmethodischen und fachdidaktischen Grundsätze beschlossen. In diesem Zusammenhang beziehen sich die Grundsätze 1 bis 14 auf fächerübergreifende Aspekte, die auch Gegenstand der Qualitätsanalyse sind, die Grundsätze 15 bis 25 sind fachspezifisch angelegt.

Überfachliche Grundsätze:

1.) Geeignete Problemstellungen zeichnen die Ziele des Unterrichts vor und bestimmen die Struktur der Lernprozesse.

2.) Inhalt und Anforderungsniveau des Unterrichts entsprechen dem Leistungsvermögen der Lerner.

3.) Die Unterrichtsgestaltung ist auf die Ziele und Inhalte abgestimmt. 4.) Medien und Arbeitsmittel sind lernernah gewählt. 5.) Die Schülerinnen und Schüler erreichen einen Lernzuwachs. 6.) Der Unterricht fördert und fordert eine aktive Teilnahme der Lerner. 7.) Der Unterricht fördert die Zusammenarbeit zwischen den Lernenden und

bietet ihnen Möglichkeiten zu eigenen Lösungen. 8.) Der Unterricht berücksichtigt die individuellen Lernwege der einzelnen

Lerner. 9.) Die Lerner erhalten Gelegenheit zu selbstständiger Arbeit und werden

dabei unterstützt. 10.) Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Einzel-, Partner- bzw.

Gruppenarbeit sowie Arbeit in kooperativen Lernformen. 11.) Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Arbeit im Plenum. 12.) Die Lernumgebung ist vorbereitet; der Ordnungsrahmen wird eingehalten. 13.) Die Lehr- und Lernzeit wird intensiv für Unterrichtszwecke genutzt. 14.) Es herrscht ein positives pädagogisches Klima im Unterricht. Fachliche Grundsätze:

15.) Der Biologieunterricht orientiert sich an den im gültigen Kernlehrplan ausgewiesenen, obligatorischen Kompetenzen.

16.) Der Biologieunterricht ist problemorientiert und an Unterrichtsvorhaben und Kontexten ausgerichtet.

17.) Der Biologieunterricht ist lerner- und handlungsorientiert, d.h. im Fokus steht das Erstellen von Lernprodukten durch die Lerner.

18.) Der Biologieunterricht ist kumulativ, d.h. er knüpft an die Vorerfahrungen und das Vorwissen der Lernenden an und ermöglicht das Erlernen von neuen Kompetenzen.

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Fachschaft Biologie

19.) Der Biologieunterricht fördert vernetzendes Denken und zeigt dazu eine über die verschiedenen Organisationsebenen bestehende Vernetzung von biologischen Konzepten und Prinzipien mithilfe von Basiskonzepten auf.

20.) Der Biologieunterricht folgt dem Prinzip der Exemplarizität und gibt den Lernenden die Gelegenheit, Strukturen und Gesetzmäßigkeiten möglichst anschaulich in den ausgewählten Problemen zu erkennen.

21.) Der Biologieunterricht bietet nach Produkt-Erarbeitungsphasen immer auch Phasen der Metakognition, in denen zentrale Aspekte von zu erlernenden Kompetenzen reflektiert werden.

22.) Der Biologieunterricht ist in seinen Anforderungen und im Hinblick auf die zu erreichenden Kompetenzen für die Lerner transparent.

23.) Im Biologieunterricht werden Diagnoseinstrumente zur Feststellung des jeweiligen Kompetenzstandes der Schülerinnen und Schüler durch die Lehrkraft, aber auch durch den Lerner selbst eingesetzt.

24.) Der Biologieunterricht bietet immer wieder auch Phasen der Übung. 25.) Der Biologieunterricht bietet die Gelegenheit zum selbstständigen

Wiederholen und Aufarbeiten von verpassten Unterrichtsstunden. Hierzu ist ein (geschlossener) virtueller Arbeitsraum auf der Lernplattform lo-net2 angelegt, in dem sowohl Protokolle und eine Linkliste mit „guten Internetseiten“ als auch die im Kurs verwendeten Arbeitsblätter bereitgestellt werden.

2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung

Auf der Grundlage von § 48 SchulG, § 13 APO-GOSt sowie Kapitel 3 des Kernlehrplans Biologie hat die Fachkonferenz im Einklang mit dem entsprechenden schulbezogenen Konzept die nachfolgenden Grundsätze zur Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung beschlossen. Die nachfolgenden Absprachen stellen die Minimalanforderungen an das lerngruppenübergreifende gemeinsame Handeln der Fachgruppenmitglieder dar. Bezogen auf die einzelne Lerngruppe kommen ergänzend weitere der in den Folgeabschnitten genannten Instrumente der Leistungsüberprüfung zum Einsatz. Beurteilungsbereich: Sonstige Mitarbeit Folgende Aspekte sollen bei der Leistungsbewertung der sonstigen Mitarbeit eine Rolle spielen (die Liste ist nicht abschließend):

Verfügbarkeit biologischen Grundwissens

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Fachschaft Biologie

Sicherheit und Richtigkeit in der Verwendung der biologischen Fachsprache

Sicherheit, Eigenständigkeit und Kreativität beim Anwenden fachspezifischer Methoden und Arbeitsweisen (z. B. beim Aufstellen von Hypothesen, bei Planung und Durchführung von Experimenten, beim Umgang mit Modellen, …)

Zielgerichtetheit bei der themenbezogenen Auswahl von Informationen und Sorgfalt und Sachrichtigkeit beim Belegen von Quellen

Sauberkeit, Vollständigkeit und Übersichtlichkeit der Unterrichtsdokumentation, ggf. Portfolio

Sachrichtigkeit, Klarheit, Strukturiertheit, Fokussierung, Ziel- und Adressatenbezogenheit in mündlichen und schriftlichen Darstellungsformen, auch mediengestützt

Sachbezogenheit, Fachrichtigkeit sowie Differenziertheit in verschiedenen Kommunikationssituation (z. B. Informationsaustausch, Diskussion, Feedback, …)

Reflexions- und Kritikfähigkeit Schlüssigkeit und Differenziertheit der Werturteile, auch bei

Perspektivwechsel Fundiertheit und Eigenständigkeit der Entscheidungsfindung in

Dilemmasituationen

Beurteilungsbereich: Klausuren

Einführungsphase:

1 Klausur im ersten Halbjahr (90 Minuten), im zweiten Halbjahr werden 2 Klausuren (je 90 Minuten) geschrieben.

Qualifikationsphase 1:

2 Klausuren pro Halbjahr (je 135 Minuten im GK und je 180 Minuten im LK), wobei in einem Fach die erste Klausur im 2. Halbjahr durch 1 Facharbeit ersetzt werden kann bzw. muss.

Qualifikationsphase 2.1:

2 Klausuren pro Halbjahr (je 135 Minuten im GK und je 180 Minuten im LK).


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Fachschaft Biologie

1 Klausur, die – was den formalen Rahmen angeht – unter Abiturbedingungen geschrieben wird.

Die Leistungsbewertung in den Klausuren wird mit Blick auf die schriftliche Abiturprüfung mit Hilfe eines Kriterienrasters („Erwartungshorizont“) durchgeführt, welches neben den inhaltsbezogenen Teilleistungen auch darstellungsbezogene Leistungen ausweist. Dieses Kriterienraster wird den korrigierten Klausuren beigelegt und Schülerinnen und Schülern auf diese Weise transparent gemacht.

Die Zuordnung der Hilfspunkte zu den Notenstufen orientiert sich in der Qualifikationsphase am Zuordnungsschema des Zentralabiturs. Die Note ausreichend soll bei Erreichen von ca. 50 % der Hilfspunkte erteilt werden. Eine Absenkung der Note kann gemäß APO-GOSt bei häufigen Verstößen gegen die Sprachrichtigkeit vorgenommen werden.

Grundsätze der Leistungsrückmeldung und Beratung:

Für Präsentationen, Arbeitsprotokolle, Dokumentationen und andere Lernprodukte der sonstigen Mitarbeit erfolgt eine Leistungsrückmeldung, bei der inhalts- und darstellungsbezogene Kriterien angesprochen werden. Hier werden zentrale Stärken als auch Optimierungsperspektiven für jede Schülerin bzw. jeden Schüler hervorgehoben.

Die Leistungsrückmeldungen bezogen auf die mündliche Mitarbeit erfolgen auf Nachfrage der Schülerinnen und Schüler außerhalb der Unterrichtszeit, spätestens aber in Form von mündlichem Quartalsfeedback oder Eltern-/Schülersprechtagen. Auch hier erfolgt eine individuelle Beratung im Hinblick auf Stärken und Verbesserungsperspektiven.

Für jede mündliche Abiturprüfung (im 4. Fach oder bei Abweichungs- bzw. Bestehensprüfungen im 1. bis 3. Fach) wird ein Kriterienraster für den ersten und zweiten Prüfungsteil vorgelegt, aus dem auch deutlich die Kriterien für eine gute und eine ausreichende Leistung hervorgehen.

2.4 Lehr- und Lernmittel

Für den Biologieunterricht in der Sekundarstufe II ist an der Schule X derzeit kein neues Schulbuch eingeführt. Über die Einführung eines neuen Lehrwerks ist ggf. nach Vorliegen entsprechender Verlagsprodukte zu beraten und zu entscheiden. Bis zu diesem Zeitpunkt wird auf der

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Fachschaft Biologie

Grundlage der zur Verfügung stehenden Lehrwerke die inhaltliche und die kompetenzorientierte Passung vorgenommen, die sich am Kernlehrplan SII orientiert.

Die Schülerinnen und Schüler arbeiten die im Unterricht behandelten Inhalte in häuslicher Arbeit nach. Zu ihrer Unterstützung erhalten sie dazu:

a) eine Link-Liste „guter“ Adressen, die auf der ersten Fachkonferenz im Schuljahr von der Fachkonferenz aktualisiert und zur Verfügung gestellt wird,

b) ein Stundenprotokoll, das von der Lehrkraft freigegeben wird und dem Kurs über einen virtuellen Klassenraum der Plattform lo-net 2 zur Verfügung gestellt wird.

Die Fachkolleginnen und Kollegen werden zudem ermutigt, die Materialangebote des Ministeriums für Schule und Weiterbildung regelmäßig zu sichten und ggf. in den eigenen Unterricht oder die Arbeit der Fachkonferenz einzubeziehen. Die folgenden Seiten sind dabei hilfreich:

Der Lehrplannavigator:

http://www.standardsicherung.schulministerium.nrw.de/lehrplaene/lehrplannavigator-s-ii/

Die Materialdatenbank:

http://www.standardsicherung.schulministerium.nrw.de/materialdatenbank/

Die Materialangebote von SINUS-NRW:

http://www.standardsicherung.nrw.de/sinus/





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Fachschaft Biologie

3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifen-den Fragen

Die Fachkonferenz Biologie hat sich im Rahmen des Schulprogramms für folgende zentrale Schwerpunkte entschieden:

Zusammenarbeit mit anderen Fächern

Die Fachkonferenzen Biologie und Sport kooperieren fächerverbindend in der Einführungsphase. Im Rahmen des Unterrichtsvorhabens V: „Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper?“ werden im Sportunterricht Fitnesstests wie etwa der Münchener Belastungstest oder Multistage Belastungstest durchgeführt und Trainingsformen vorgestellt, welche im Biologieunterricht interpretiert und mithilfe der Grundlagen des Energiestoffwechsels reflektiert werden.

Fortbildungskonzept

Die im Fach Biologie in der gymnasialen Oberstufe unterrichtenden Kolleginnen und Kollegen nehmen nach Möglichkeit regelmäßig an Fortbildungsveranstaltungen der umliegenden Universitäten, Zoos oder der Bezirksregierungen bzw. der Kompetenzteams und des Landesinstitutes QUALIS teil. Die dort bereitgestellten oder entwickelten Materialien werden von den Kolleginnen und Kollegen in den Fachkonferenzsitzungen vorgestellt und der Biologiesammlung zum Einsatz im Unterricht bereitgestellt.

Projektwoche in der EF In der letzten Schulwoche vor den Sommerferien wird in der EF eine fachübergreifende Projektwoche zu einem bestimmten Thema (z.B. „Wasser“, oder „Enzyme in lebensmitteltechnologischen Prozessen“) durchgeführt.

Vorbereitung auf die Erstellung der Facharbeit

Um eine einheitliche Grundlage für die Erstellung und Bewertung der Facharbeiten in der Jahrgangsstufe Q1 zu gewährleisten, findet im Vorfeld des Bearbeitungszeitraums ein fachübergreifender Projekttag statt, gefolgt von einem Besuch einer Universitätsbibliothek, damit die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeiten für Recherchen kennenlernen. Die AG Facharbeit hat schulinterne Richtlinien für die Erstellung einer wissenschaftlichen Arbeit angefertigt, die die unterschiedlichen

48

Fachschaft Biologie

Arbeitsweisen in den wissenschaftlichen Fachbereichen berücksichtigen. Im Verlauf eines Projekttages werden den Schülerinnen und Schülern in einer zentralen Veranstaltung und in Gruppen diese schulinternen Kriterien vermittelt.

Exkursionen

Abgesehen vom Abiturhalbjahr (Q 2.2) sollen in der Qualifikationsphase nach Möglichkeit und in Absprache mit der Stufenleitung unterrichtsbegleitende Exkursionen zu Themen des gültigen KLP durchgeführt werden. Aus Sicht der Biologie sind folgende Exkursionsziele und Themen denkbar:

Q1.1: Besuch eines Schülerlabors

„Baylab plants“ der Bayer CropScience AG am Standort Monheim (Isolation, PCR und Gel-Elektrophorese von Rapsgenen)

Schülerlabor des KölnPUB e.V. (Isolierung von Erbsubstanz (DNA) aus Bakterien und Gemüsen, Analyse von DNA mit Restriktionsenzymen, Polymerasekettenreaktion (PCR), Gelelektrophorese und genetisches Transformationsexperiment, Experimente rund um Southern Blot")

BayLab Wuppertal: Schülerlabor für Molekularbiologie (DNA-Isolierung aus Zwiebeln und Bakterien, Schneiden der DNA mit Restriktionsenzymen, Nachweis der Restriktionsfragmente durch Gelelektrophorese, Absorptionsspektren von DNA und Proteinen)

Alfred Krupp Schülerlabor

Q1.2: Besuch des Umweltbusses „Lumbricus“

Bestimmung der Gewässergüte (biologische, chemische und strukturelle Parameter in Anlehnung an die EU-Wasserrahmenrichtlinie)

Untersuchung von Lebensgemeinschaften und ihren unbelebten (abiotischen) Faktoren

49

Fachschaft Biologie

Beobachtungen von Anpassungen an den Lebensraum

Bestimmung der Standortfaktoren über die Zeigerpflanzen Methode

Neophyten und Neozoen in NRW

oder Frühjahrsblüher im Wald

Q2.1: Besuch des Neandertalmuseums

Bestimmung von phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Schädelmerkmalen in der Abguss-Sammlung

4 Qualitätssicherung und Evaluation

Evaluation des schulinternen Curriculums Das schulinterne Curriculum stellt keine starre Größe dar, sondern ist als „lebendes Dokument“ zu betrachten. Dementsprechend werden die Inhalte stetig überprüft, um ggf. Modifikationen vornehmen zu können. Die Fachkonferenz (als professionelle Lerngemeinschaft) trägt durch diesen Prozess zur Qualitätsentwicklung und damit zur Qualitätssicherung des Faches Biologie bei. Der Prüfmodus erfolgt jährlich. Zu Schuljahresbeginn werden die Erfahrungen des vergangenen Schuljahres in der Fachschaft gesammelt, bewertet und eventuell notwendige Konsequenzen und Handlungsschwerpunkte formuliert. Die vorliegende Checkliste wird als Instrument einer solchen Bilanzierung genutzt. Sie ermöglicht es, den Ist-Zustand bzw. auch Handlungsbedarf in der fachlichen Arbeit festzustellen und zu dokumentieren, Beschlüsse der Fachkonferenz zur Fachgruppenarbeit in übersichtlicher Form festzuhalten sowie die Durchführung der Beschlüsse zu kontrollieren und zu reflektieren.

50

Fachschaft Biologie

Bedingungen und Planungen der Fachgruppenarbeit

Ist-Zustand Auffälligkeiten

Änderungen/ Konsequenzen/ Perspektivplanung

Wer (Verantwortlich)

Bis wann (Zeitrahmen)

Funktionen Fachvorsitz Stellvertretung Sammlungsleitung Gefahrenstoffbeauftragung Fristen beachten! Sonstige Funktionen (im Rahmen der schulprogrammatischen fächerübergreifenden Schwerpunkte)

Ressourcen personell Fachlehrkräfte

Lerngruppen Lerngruppengröße …

räumlich Fachräume Bibliothek Computerraum Raum für Fachteamarbeit

Sammlungsraum materiell/ Lehrwerke

51

Fachschaft Biologie

sachlich Fachzeitschriften Ausstattung mit Demonstrationsexperimenten

Ausstattung mit Schülerexperimenten

zeitlich Abstände Fachteamarbeit

Dauer Fachteamarbeit

Modifikation Unterrichtsvorhaben u. a. im Hinblick auf die Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung

Leistungsbewertung/ Einzelinstrumente

Klausuren Facharbeiten Kurswahlen Grundkurse

52

Fachschaft Biologie

Leistungskurse Projektkurse Leistungsbewertung/Grundsätze sonstige Mitarbeit Arbeitsschwerpunkt(e) SE fachintern - kurzfristig (Halbjahr) - mittelfristig (Schuljahr) - langfristig fachübergreifend - kurzfristig - mittelfristig - langfristig … Fortbildung Fachspezifischer Bedarf - kurzfristig - mittelfristig - langfristig Fachübergreifender Bedarf - kurzfristig - mittelfristig - langfristig

53

Fachschaft Biologie

…

2.1.2 Konkretisierte Kontexte für die Qualifikationsphase IKurs auf grundlegendem Anforderungsniveau


Unterrichtsvorhaben I:

Thema/Kontext: Modellvorstellungen zur Proteinbiosynthese – Wie

entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben

Veränderungen der genetischen Strukturen auf einen Organismus?

Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

UF1 Wiedergabe

UF3 Systematisierung

UF4 Vernetzung

E6 Modelle

Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)


Proteinbiosynthese

Genregulation


Unterrichtsvorhaben II:

Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch

bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche

ethischen Konflikte treten dabei auf?


E3 Hypothesen

E5 Auswertung

B3 Werte und Normen



Meiose und Rekombination

Analyse von Familienstammbäumen w Bioethik


Unterrichtsvorhaben III:

Thema/Kontext: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche

Risiken bestehen?


E4 Untersuchung

K2 Recherche

K4 Argumentation



Gentechnik

1

Bioethik


Unterrichtsvorhaben IThema/Kontext:Modellvorstellungen zurProteinbiosynthese – Wieentstehen aus GenenMerkmale und welcheEinflüsse habenVeränderungen dergenetischen Struktureneines Organismus?Inhaltsfeld: Genetik (IF3)Inhaltliche Schwerpunkte:

Basiskonzepte Proteinbiosynthese- Genregulation

Zeitbedarf: 18 Std. a 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneterKompetenzerwartungen:

UF1 - biologischePhänomene undSachverhalte beschreibenund erläutern,

UF3 - biologischeSachverhalte undErkenntnisse nachfachlichen Kriterien ordnen,strukturieren und ihreEntscheidung begründen,

UF4 – Zusammenhängezwischenunterschiedlichen,natürlichen und durchmenschliches HandelnhervorgerufenenVorgängen auf derGrundlage eines

2

vernetzten biologischenWissens erschließen undaufzeigen,

E6 – Anschauungsmodelleentwickeln sowie mithilfevon theoretischenModellen, mathematischenModellierungen undSimulationen biologischesowie biotechnischeProzesse erklären odervorhersagen,

Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicherAspekte

SchwerpunkteübergeordneterKompetenzen

Konkretisierte Kompetenzen Didaktisch-methodischeAnmerkungen sowieDarstellung derverbindlichen Absprachender Fachkonferenz

Überblick BasiskonzeptWiederholung: Aufbau DNA/Replikation

Aufbau DNA

Aufbau der DNA Replikation

Aufbau der DNA, Replikation

Transkription vergleichen diemolekularen Abläufe in derProteinbiosynthese beiPro- und Eukaryoten(UF1, UF3)

- Arbeiten mit Modellen zur Transkription- Unterscheidung Pro-und Eukaryoten- Sicherung: Kommentieren einer Animation zur Transkription

ModelldarstellungModellreflexion

Der genetische Code erläutern Eigenschaftendes genetischen Codes[und charakterisieren mitdessen HilfeMutationstypen.] (UF1,UF2)

begründen die

Experiment von NIERENBERG undLEDERER (1964)

Nachvollziehen desExperiments nach dem Prinzipder wissenschaftlichenErkenntnisgewinnung

3

Verwendung bestimmterModellorganismen (u. a.E. coli) für besondereFragestellungengenetischer Forschung.(E6, E3)

Translation vergleichen diemolekularen Abläufe in derProteinbiosyn-these beiPro- und Eukaryoten(UF1, UF3)

Animation zum Ablauf der Translation Dokumentation einer Animation

Ein-Gen-Ein-Polypeptid-Hypothese

erklären die Auswirkungenverschiedener Gen-,[Chromosomen- undGenom]mutationen aufden Phänotyp [(u. a. unterBerücksichtigung vonGenwirkketten)]. (UF1,UF4)

Mangelmutanten nach Beadle und TatumModell; schematische Darstellung Vertiefung durch ein Beispiel

Kurzinformation zu Genregulation beiEukaryoten: Ausschluss der Ein-Gen-Ein-Polypeptid-Hypothese

Auswertung schematischer Darstellungen und Erarbeitung der Hypothese

Wiedergabe von Informationen

Genregulation der Transkriptionbei Prokaryoten

Lac-Operon Tryp-Operon

und Eukaryoten

erläutern und entwickelnModellvorstellungen aufder Grundlage vonExperimenten zurAufklärung derGenregulation beiProkaryoten. (E2, E5, E6)

begründen dieVerwendung bestimmterModellorganismen (u. a.E. coli) für besondereFragestellungengenetischer Forschung.(E6, E3)

Kurvendiagramme zum Bakterienwachstumauf Glucose und Lactose

Erstellen eines Funktionsmodells zum Lac-Operon

Kurvendiagramm zum Bakterienwachstum aufTryptophan

Übersicht zur Genregulation bei Eukaryoten

Hypothesenbildung zuMöglichkeiten der Erforschunggenetischer Fragestellung(Vorteile vonModellorganismen)

Auswerten der Diagramme undHypothesenbildung

4

Mutagene/Mutationen ReparaturmechanismenGenwirkkette

erklären die AuswirkungenverschiedenerGenmutationen auf denPhänotyp (u. a. unterBerücksichtigung vonGen-wirkketten). (UF1,UF4)

Beispiel: „Mondscheinkinder“ – Ein Leben im Dunkeln?

Material: DNA-Sequenzen, Code-Sonne, Recherche

Informationsmaterial zu DNA-Reparaturmechanismen und zumSelbstschutz der Zelle

Ursachenanalyse, Dokumentation

ProtoonkogeneTumorsuppressorgene

erklären mithilfe einesModells dieWechselwirkung vonProto-Onkogenen undTumor-Suppressorgenenauf die Regulation desZellzyklus und erklären dieFolgen von Mutationen indiesen Genen. (E6, UF4)

Einstieg: Übersicht über Kontrolle des ZellzyklusErarbeiten von Regulationsmechanismen, deren Dysfunktionen und Auswirkungen

Schemata zu Proto- Onkogenen und Tumor-Suppressorgenen und deren Mutationen am Beispiel p53 und ras3

Tabellarischer Vergleich

DNA-Chips geben die Bedeutung vonDNA-Chips an undbeurteilen Chancen undRisiken. (B1, B3)

Informationen über DNA-Chips (Internetrecherche) (LBS-BW)

Arbeitsblatt: Vergleich der Genexpression in Tumor- und Normalgewebe (LBS-BW)

Zusammenfassung derInformationen (Z.B.Strukturgitter)

EpigenetikGen-Umwelt-Interaktion

erklären einenepigenetischenMechanismus als Modellzur Regelung deszellstoffwechsels (E6)

Materialien zu verschiedenen epigenetischenRegulationsmechanismen (wahlweise -abhängig von den konkreten Vorgaben für dasSchuljahr)- Methylierung- RNA-Interferenz- Histonmodifikation- Posttraumatisches Belastungssyndrom

(UB)

Analyse vonUntersuchungsergebnissenund Präsentation

Diagnose von Schülerkonzepten:

Vorwissens- undVerknüpfungstest

Selbstevaluationsbogen mitIch-Kompetenzen am Ende

5

der Unterrichtsreihe

Partnerdiagnosebogen zurÜberprüfung derErkenntnisse über dieRegulation des Zellzyklusund den Einfluss vonOnkogenen.

Leistungsbewertung:

Klausur

Inhaltsfeld IIThema/Kontext:Humangenetische Beratung– Wie werden genetischbedingte Krankheitendiagnostiziert undtherapiert?Inhaltsfeld: Genetik (IF3)Inhaltliche Schwerpunkte:

Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäumen Bioethik


SchwerpunkteübergeordneterKompetenzerwartu

6

ngen:

E3 -mitBezugaufTheorien,ModelleundGesetzmäßigkeitenHypothesengenerierensowieVerfahrenzuihrerÜberprüf

7

ungableiten,

E5 –DatenundMesswertequalitativundquantitativimHin-blickaufZusammenhänge,Regelnod

8

erGesetzmäßigkeitenanalysierenundErgebnisseverallgemeinern,

B3-anBeispielenvonKonfliktsituationenmitbiologisch

9

emHintergrundkontroverseZieleundInteressensowiedieFolgenwissenschaftlicherForschungaufzeigenundethi

10

schbewerten,

Mögliche didaktischeLeitfragen / Sequenzierunginhaltlicher Aspekte

Schwerpunkteübergeordneter Kompetenzen

Konkretisierte Kompetenzen Didaktisch-methodischeAnmerkungen sowie Darstellungder verbindlichen Absprachender Fachkonferenz

Meiose

Inter- und intrachromosomaleRekombination

erläutern die Grundprinzipiender Rekombination (Reduktionund Neukombination derChromosomen) bei Meiose undBefruchtung (UF4)

diverse Materialien zur RekombinationArbeitsblätter

Karyogramme

Computersimulation zur Meiose (Verknüpfung mit Vorwissen zur Mitose)

Selbstlernplattform von Mallig:http://www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs

Wiedergabe und Dokumentationder Ergebnisse

Erbgänge/Vererbungsmodi

genetisch bedingte Krankheiten

formulieren bei derStammbaumanalyseHypothesen X-chromosomalenund autosomalenVererbungsmodi genetischbedingter Merkmale undbegründen die Hypothesen mitvorhandenen Daten auf derGrundlage der Meiose (E1, E3,E5, UF4)

Checkliste zum methodischen Vorgehenbei einer Stammbaumanalyse.

Exemplarische Beispiele (z.B. ChoreaHuntington, Cystische Fibrose,Muskeldystrophie Duchenne)

Selbstlernplattform von Mallig:http://www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs

Kriterien analysieren

Schulung des Erkenntnisgewinns

Pränatale Diagnostik Informationen zur genetischen Beratung(mit Indikatoren)Simulation einer genetischen Beratung aneinem ausgewählten Beispiel

Durchführung einer Simulation zurStärkung der Kommunikation- undArgumentationsfähigkeitUmsetzung ethischer Urteilsbildung

11

Diskussion über Konsequenzen einergenetischen Beratung

Gentherapie, Zelltherapie stellen naturwissenschaftlich-gesellschaftliche Positionenzum therapeutischen Einsatzvon Stammzellen dar undbeurteilen Interessen sowieFolgen ethisch (B3, B4)

Informationstexte über Chancen undRisiken der Gentherapie

Arbeitsblatt zu einer Dilemmamethode zurethischen Urteilsbildung (LBS-BW)

Durchführung und Reflektion einerDilemma-Diskussion


Strukturlegetechnik - Ablaufder Meiose/ Rekombination

Exemplarische Simulationeiner mündlichen Prüfung -Stammbäume

Leistungsbewertung:

Klausur

Inhaltsfeld IIIThema/Kontext:Angewandte Genetik –Welche Chancen undwelche Risiken bestehen? Inhaltsfeld: Genetik (IF3)Inhaltliche Schwerpunkte:

Gentechnik Bioethik

Schwerpunkteübergeordn

12

Zeitbedarf: 11 Std. a 45 MinuteneterKompetenzerwartungen:

E4 – Experimente mitkomplexen Vers

13

uchsplänen und -aufbauten mitBezug aufih

14

re Zielsetzungen erläutern,

K2 – zu biolo

15

gischen Fragestellungen relevante Informa

16

tionen und Daten in verschiedenen Quellen

17

,auch in aus-gewählten wissenschaftlichen

18

Publikationen,recherchieren,auswerten un

19

d vergleichend beurteilen

K4 – sich mitand

20

eren überbiologische Sachverhalte kritis

21

ch-konstruktiv austauschen und dabeiBeha

22

uptungen oderBeurteilungen durch Argument

23

e belegen bzw.widerlegen

Mögliche didaktischeLeitfragen / Sequenzierunginhaltlicher Aspekte

SchwerpunkteübergeordneterKompetenzen

Konkretisierte Kompetenzen Didaktisch-methodischeAnmerkungen sowieDarstellung der verbindlichenAbsprachen derFachkonferenz

PCRGelelektrophorese Genetischer Fingerabdruck

erläutern molekulargenetische Verfahren (u. a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2)

Informationstexte zum genetischenFingerabdruck Erarbeitung der PCR und der GelelektrophoreseAnalyse eines FallbeispielsTabellarischer Vergleich der PCR mit derDNA Replikation (Klett)

Auswertung der Informationen

Vernetzung der GelerntenSystematisierung

DNA-Sequenzierung Materialien: Von der Kettenabbruch-Methodezur Hochdurchsatz-Sequenzierung

24

Gentechnik beschreibenmolekulargenetischeWerkzeuge und erläuternderen Bedeutung fürgentechnischeGrundoperationen (UF1)

Lerntheke: Grundoperationen der Gentechnik

Genlabor (Exkursion): GenetischerFingerabdruck

Analyse der Grundoperationenund der Bedeutungmolekulargenetischer WerkzeugeVerbindlicher Beschluss derFachkonferenz:Mobiles Genlabor, Hochschule

Stammzellforschung recherchieren Unterschiedezwischen embryonalen undadulten Stammzellen undpräsentieren diese unterVerwendung geeigneterDarstellungsformen (K2, K3)

eigenständige Recherche über Unterschiedezwischen embryonalen und adultenStammzellenPräsentation

eigenständige Recherche

Herstellung und Einsatztransgener Lebewesen

stellen mithilfe geeigneterMedien die Herstellungtransgener Lebewesen darund diskutieren Argumente fürihre Verwendung. (K1, K4)

Tomoffel, Dolly, Insulinproduktion durch E.coli Darstellen der Techniken undanschließende Pro- und Contra-Diskussion


Selbstevaluationsbogen mitIch-Kompetenzen am Endeder Unterrichtsreihe

Tabellarischer VergleichPCR und Replikation

Pro- und Contra-Diskussion zu transgenenLebewesen

Leistungsbewertung:

Klausur

25

1

2.1.2 Konkretisierte Kontexte für die Qualifikationsphase I Kurs auf erhöhtem Anforderungsniveau Unterrichtsvorhaben I:

Thema/Kontext: Erforschung der Proteinbiosynthese – Wie entstehen

aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der

genetischen und epigenetischen Strukturen auf einen Organismus?


UF1 Wiedergabe

UF4 Vernetzung

E3 Hypothesen

E6 Modelle



Proteinbiosynthese w Genregulation


Unterrichtsvorhaben II:

Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch

bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche

ethischen Konflikte treten dabei auf?


E1 Probleme und Fragestellungen

E5 Auswertung

B3 Werte und Normen



Meiose und Rekombination

Analyse von Familienstammbäumen w Bioethik


Unterrichtsvorhaben III:

Thema/Kontext: Gentechnologie heute – Welche Chancen und welche

Risiken bestehen?


B1 Kriterien

B4 Möglichkeiten und Grenzen

K2 Recherche

2



Gentechnologie

Bioethik


Unterrichtsvorhaben I Thema/Kontext: Erforschung der Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüs-se haben Veränderungen der genetischen und epigenetischen Strukturen auf den Organismus? Inhaltsfeld: IF3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

Proteinbiosynthese- Genregulation


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

UF1 - biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläu-tern,

UF4 – Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens erschließen und auf-zeigen

E3 - zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulie-ren und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung an-geben

E6 – Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologi-sche sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen

Mögliche didaktische Leit-fragen / Sequenzierung in-haltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des Kern-lehrplans

Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Me-thoden

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfeh-lungen sowie Darstellung der verbindlichen Abspra-chen der Fachkonferenz

Aufbau der DNA/ Replikation Advance organizer (Vorgabe / selber erstel-len) Vorwissens- und Verknüpfung (Aufbau der DNA, Replikation, Avery / Griffith alternativ Hershey/ Case)

3

Transkription

vergleichen die molekularbio-logischen Abläufe in der Pro-teinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten (UF1, UF3) erläutern wissenschaftliche Experimente zur Aufklärung der Proteinbiosynthese, gene-rieren Hypothesen auf der Grundlage der Versuchspläne und interpretieren die Ver-suchsergebnisse (E3, E4, E5)

Informationen zum Ablauf der Transkription Modell erstellen Unterscheidung Pro-und Eukaryoten Sicherung: Kommentieren einer Animation zur Transkription Wissenschaftliche Experimente zur Erfor-schung der RNA (Schroedel/ Aulis)

Modellentwicklung Modellreflexion Experimente erläutern, Hypo-thesen bilden und Ergebnisse interpretieren

Der genetische Code –

benennen Fragestellungen und stellen Hypothesen zur Entschlüsselung des geneti-schen Codes auf und erläu-tern klassische Experimente zur Entwicklung der Code-Sonne (E1, E3, E4) erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und cha-rakterisieren mit dessen Hilfe Mutationstypen (UF1, UF2)

Hypothesen zur Entschlüsselung des geneti-schen Codes Experimente von NIERENBERG und LEDE-RER, KHORANA, etc.

Nach dem Prinzip der wissen-schaftlichen Erkenntnisgewin-nung wird ein Modell-Experiment nachvollzogen.

Translation vergleichen die molekularbio-logischen Abläufe in der Pro-teinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten (UF1, UF3)

Animation zum Ablauf der Translation Wobble-Hypothese

Erläuterung der Animation

Ein-Gen-Ein-Polypeptid-Hypothese

erklären die Auswirkungen verschiedener Gen-, [Chro-mosomen- und Ge-nom]mutationen auf den Phä-notyp [(u. a. unter Berücksich-tigung von Genwirkketten)]. (UF1, UF4)

Modell Schematische Darstellung Beispiel: Mangelmutanten, Beadle und Tatum

Modellanalyse Wiedergabe biologischer Phä-nomene

4

Regulation der Transkription bei Prokaryoten

Lac-Operon Tryp-Operon

erläutern und entwickeln Mo-dellvorstellungen auf der Grundlage von Experimenten zur Aufklärung der Genregula-tion bei Prokaryoten. (E2, E5, E6) begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u. a. E. coli) für besondere Fragestellungen genetischer Forschung. (E6, E3)

Kurvendiagramme zum Bakterienwachstum auf Glucose und Lactose Erstellen eines Funktionsmodells zum Lac-Operon Kurvendiagramm zum Bakterienwachstum auf Tryptophan

Entwickeln der Leitfrage Auswerten der Diagramme und Hypothesenbildung Modellbildung

Genregulation Transkriptionsfaktoren

erklären mithilfe von Modellen genregulatorische Vorgänge bei Eukaryoten (E6) erläutern die Bedeutung von Transkriptionsfaktoren für die Regulation von Zellstoffwech-sel und Entwicklung (UF1, UF4) reflektieren und erläutern den Wandel des Genbegriffs

Materialien zur Genregulation bei Eukaryoten Übungsaufgaben zur Sicherung Diskussion über den Wandel des Genbegriffs

Auswertung von Modellen und anderen Materialien Vernetzung des Gelernten

Mutagene/ Mutationen Reparaturmechanismen Genwirkkette

erklären die Auswirkungen verschiedener Genmutationen auf den Phänotyp (u. a. unter Berücksichtigung von Gen-wirkketten). (UF1, UF4)

Beispiel „Mondscheinkinder“ Material: DNA-Sequenzen, Code-Sonne, Informationsmaterial zu DNA-Reparatur-mechanismen und zum Selbstschutz der Zelle

Ursachenanalyse, Dokumenta-tion

5

Protoonkogene Tumorsuppressorgene

erklären mithilfe eines Modells die Wechselwirkung von Pro-to-Onkogenen und Tumor-Suppressorgenen auf die Re-gulation des Zellzyklus und erklären die Folgen von Muta-tionen in diesen Genen. (E6, UF4)

Einstieg: Wiederholung und Übersicht über Kontrolle des Zellzyklus Erarbeiten von Regulationsmechanismen, deren Dysfunktionen und Auswirkungen: Schemata zu Proto- Onkogenen und Tumor-Suppressorgenen und deren Mutationen am Beispiel p53 und ras3

Wiedergabe von Informationen Dokumentation Tabellarischer Vergleich

Epigenetik Gen-Umwelt-Interaktion

erläutern epigenetische Mo-delle zur Regelung des Zell-stoffwechsels und leiten Kon-sequenzen für den Organis-mus ab (E6)

Materialien zu verschiedenen epigenetischen Regulationsmechanismen (wahlweise - ab-hängig von den konkreten Vorgaben für das Schuljahr) - Histonmodifikation - Methylierung - RNA-Interferenz - Bsp. Posttraumatisches Belastungssyn-

drom (UB)

Analyse von Untersuchungser-gebnissen und Präsentation


Vorwissens- und Verknüpfungstest

Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe

Partnerdiagnosebogen zur Überprüfung der Erkenntnisse über die Regulation des Zellzyklus und den Einfluss von Onkogenen. Leistungsbewertung:

Klausur

Unterrichtsvorhaben II Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und the-rapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäume Bioethik

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen

E1 - selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren,

E5 – Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hin-blick auf Zu-

6


sammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergeb-nisse verallgemeinern,

K4 – sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumen-te belegen bzw. widerlegen,

Mögliche didaktische Leitfra-gen / Sequenzierung inhaltli-cher Aspekte


Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Metho-den

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfeh-lungen sowie Darstellung der verbindlichen Abspra-chen der Fachkonferenz

Meiose Spermatogenese/ Oogenese, Inter- und intrachromosomale Rekombination

erläutern die Grundprinzipien der inter- und intrachromoso-malen Rekombination (Reduk-tion und Neukombination der Chromosomen) bei Meiose und Befruchtung (UF4)

diverse Materialien zur Rekombination Arbeitsblätter Karyogramme Computersimulation zur Meiose (Verknüpfung mit Vorwissen zur Mitose) Selbstlernplattform von Mallig: http://www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs

Wiedergabe und Dokumentati-on der Ergebnisse

Erbgänge/Vererbungsmodi genetisch bedingte Krankheiten

formulieren bei der Stamm-baumanalyse Hypothesen um Vererbungsmodus genetisch bedingter Merkmale (X-chromosomal, autosomal, Zweifaktorenanalse, Kopplung, Crossing-over) und begründen die Hypothesen mit vorhande-nen Daten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4)

Checkliste zum methodischen Vorgehen bei einer Stammbaumanalyse. Exemplarische Beispiele (Chorea Huntington Cystische Fibrose, Muskeldystrophie Duchen-ne) Selbstlernplattform von Mallig: http://www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs

Kriterien analysieren Schulung des Erkenntnisge-winns

Pränatale / Präimplantations- Diagnostik Genetische Beratung

Recherchieren Informationen zu humangenetischen Frage-stellungen (u.a. genetisch be-dingten Krankheiten), schätzen die Relevanz und Zuverlässig-keit der Informationen ein und

Informationen zur genetischen Beratung (mit Indikatoren) Diskussion über Konsequenzen einer geneti-schen Beratung

Analyse der Indikatoren Diskussion über Werte und Normen

http://www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs

http://www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs

7

fassen die Ergebnisse struktu-riert zusammen (K2, K1, K3, K4)

Beispiel: Muskeldystrophie, Bewerten eines Dilemmas

Auswirkung der Epigenetik auf genetische bedingte Erkran-kungen

erläutern epigenetische Model-le zur Regelung des Zellstoff-wechsels und leiten Konse-quenzen für den Organismus ab (E6) recherchieren Informationen zu humangenetischen Fragestel-lungen (u.a. genetisch beding-ten Krankheiten), schätzen die Relevanz und Zuverlässigkeit der Information ein und fassen die Ergebnisse strukturiert zu-sammen (K2, K1, K3, K4)

Prader-Willi- und Angelman-Syndrom: Simulation einer genetischen Beratung ver-bunden mit einer Gendiagnostik

Durchführung einer Simulation zur Stärkung der Kommunika-tion- und Argumentationsfähig-keit Umsetzung ethischer Urteils-bildung


Simulation einer genetischen Beratung Leistungsbewertung:

Klausur

Unterrichtsvorhaben III Thema/Kontext: Gentechnologie heute – Welche Chancen und welche Risiken bestehen?

Inhaltsfelder: IF3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

Biotechnologie Bioethik


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

B1 – fachliche, wirtschaftlich-politische und moralische Kriterien bei Bewer-tungen von biologischen und biotechnischen Sachverhalten unterscheiden und angeben

B4 - Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösun-gen und

8

Sichtweisen mit Bezug auf die Zielsetzungen der Naturwissenschaften darstellen.

K2 – zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in aus-gewählten wissenschaftlichen Pub-likationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen

Mögliche didaktische Leit-fragen / Sequenzierung in-haltlicher Aspekte


Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Me-thoden

Didaktisch-methodische An-merkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbind-lichen Absprachen der Fach-konferenz

PCR Gelelektrophorese Genetischer Fingerabdruck

erläutern molekulargeneti-sche Verfahren (u. a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2)

Informationstexte zum genetischen Finger-abdruck, STR, RFLPs Erarbeitung der PCR und der Gelelektropho-rese Analyse des Fallbeispiels Tabellarischer Vergleich der PCR mit der DNA Replikation

Auswertung der Informationen Vernetzung der Gelernten Systematisierung

DNA-Sequenzierung

geben die Bedeutung von [DNA-Chips und] Hochdurch-satzsequenzierung an und beurteilen Chancen und Risi-ken. (B1, B3)

Materialien: Von der Kettenabbruch-Methode zur Hochdurchsatz-Sequenzierung

Beurteilung der Wertigkeit der neuen Methoden

Gentechnik beschreiben molekulargeneti-sche Werkzeuge und erläu-tern deren Bedeutung für gentechnische Grundoperati-onen (UF1)

Lerntheke: Grundoperationen der Gentechnik Praktisches Arbeiten – Genetischer Finger-abdruck (mobiles Labor oder Hochschule)

Analyse der Grundoperationen und der Bedeutung molekularge-netischer Werkzeuge

Stammzellforschung recherchieren Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stammzellen und präsentieren diese unter Ver-wendung geeigneter Darstel-lungsformen (K2, K3)

Eigenständige Recherche über Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stamm-zellen Präsentation

eigenständige Recherche

Gentherapie, Zelltherapie stellen naturwissenschaftlich-gesellschaftliche Positionen

Informationstexte über Chancen und Risiken der Gentherapie

Durchführung und Reflektion einer Dilemma-Diskussion

9

zum therapeutischen Einsatz von Stammzellen dar und beurteilen Interessen sowie Folgen ethisch (B3, B4)

Arbeitsblatt zu einer Dilemmamethode zur ethischen Urteilsbildung (LBS-BW)

DNA-Chips geben die Bedeutung von DNA-Chips und Hochdurch-satz-Sequenzierung an und bewerten Chancen und Risi-ken (B1, B3)

Informationen über DNA-Chips (Internet) (LBS-BW) Arbeitsblatt: Vergleich der Genexpression in Tumor- und Normalgewebe (LBS-BW)

Zusammenfassung der Informa-tionen (Strukturlegetechnik)

Herstellung und Einsatz trans-gener Lebewesen

stellen mithilfe geeigneter Medien die Herstellung trans-gener Lebewesen dar und diskutieren Argumente für ihre Verwendung. (K1, K4)

Präsentationen zur Thema „Biotechnische Verfahren zur Herstellung transgener Lebe-wesen“ Beispiel: Dolly, Tomoffel, Insulinproduktion durch E.coli Diskussion

Darstellen der Techniken und anschließende Pro- und Contra-Diskussion

Synthetische Organismen beschreiben aktuelle Entwick-lungen in der Biotechnologie bis hin zum Aufbau syntheti-scher Organismen in ihren Konsequenzen für unter-schiedliche Einsatzziele und bewerten sie (B3, B4)

Erarbeitung der drei Konstruktionsansätze Diskussion der Einsatzmöglichkeiten und Gefahren (z.B. Synthi-Fuels, Eröl abbauende Bakterien)

Erarbeitung und Analyse von neuen Arbeits- und Denkweisen der Biotechnologie


Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe

Tabellarischer Vergleich PCR und Replikation

Dilemma-Diskussion zur Gentherapie Leistungsbewertung:

Klausur

1

2.1.2 Konkretisierte Kontexte für die Qualifikationsphase I Kurs auf grundlegendem Anforderungsniveau

Qualifikationsphase (Q1) – Grundkurs Unterrichtsvorhaben IV:

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


E 1 – Selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifi-zieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren,

E 2 – Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht erläutern,

E 5– Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammen-hänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallge-meinern

UF3 – biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ord-nen, strukturieren und ihre Entscheidungen begründen

K4 - sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austau-schen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen.

Inhaltsfeld: IF 5 Ökologie


Umweltfaktoren und ökologische Potenz Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben V:

Thema/Kontext: Erforschung der Fotosynthese – Wie entsteht aus Lichtenergie eine für alle Lebewesen nutzbare Form der Energie?


Die Schülerinnen und Schüler können… E 1 – Selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifi-

zieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren, E 2 – Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen,

sachgerecht erläutern, E3 – mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen gene-

rieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten. UF1 – biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern K3 – biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situa-

tonsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsen-tieren.



- Fotosynthese


Unterrichtsvorhaben VI:

Thema/Kontext: Synökologie I – Welchen Einfluss haben inter- und

Unterrichtsvorhaben VII:

Thema/Kontext: Synökologie II – Welchen Einfluss hat der Mensch

2

intraspezifische Beziehungen auf Populationen?




E6 – Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechni-sche Prozesse erklären oder vorhersagen,





Dynamik von Populationen Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten

auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse?


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

K3 – biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situati-onsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentie-ren,

UF1 – biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern



Stoffkreislauf und Energiefluss


Unterrichtsvorhaben VIII:

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


K2 – zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in ver-schiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, re-cherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen

B2 – Auseinandersetzungen und Kontroversen zu biologischen und biotechni-schen Problemen und Entwicklungen differenziert aus verschiedenen Perspekti-

3

ven darstellen und eigene Entscheidungen auf der Basis von Sachargumenten vertreten.

B3 – an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontro-verse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung auf-zeigen und ethisch bewerten



Mensch und Ökosysteme Zeitbedarf: ca. 6 Std. à 45 Minuten

4

Konkretisierte Kontexte für die Qualifikationsphase Kurs auf grundlegendem Anforderungsniveau - Unterrichtsvorhaben IV Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Inhaltsfeld: IF 5 Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte:


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… E 1 – Selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifizieren,

analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren, E 2 – Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht

erläutern, E 5– Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Re-

geln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern UF3 – biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, struktu-

rieren und ihre Entscheidungen begründen K4 - sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und

dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen.

Sequenzierung inhaltlicher Aspekte


Mögliche Lehrmittel/ Materialien/ Methoden

Didaktisch-methodische Anmerkungen mit Blick auf die Kompetenzentwick-lung und verbindliche Absprachen

Allgemeine Einführung; Umwelt-faktoren in einem Ökosystem Lichtverhältnisse in einem Laub-wald / Frühblüher physiologische und ökologische Potenz / Zeigerorganismen

entwickeln aus zeitlich-rhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Fra-gestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5) zeigen den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von Bioindikatoren und der Intensität abiotischer Faktoren in einem beliebigen Ökosys-tem (UF3, UF4, E4)

Bilder und Texte zum Thema „Laub-wald im Jahresverlauf“ Daten zur Abundanz von Zeigerar-ten/Bioindikatoren Analyse der physiologischen Potenz in Zusammenhang bringen mit Bioindika-toren am Beispiel von Zeigerarten

Verbindliche Absprache: allgemein gültige Fachbegriffe definieren

5

Angepasstheit von Tieren an den abiotischen Faktor Temperatur Angepasstheit von Tieren an den abiotischer Faktor Wasser

entwickeln aus zeitlich-rhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Fra-gestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5)

Temperaturanpassungen an extreme Lebensräume, z. B. Leben in der Arktis und an Black Smoker; physiologische Anpassungen Wasserhaushalt von Wüstentieren Bsp.: Kängururatte; Dromedar Osmoregulation bei Fischen

tiergeografische Regeln Bergmannsche und Allensche Regel Homoiotheme und poikilotherme Organismen

erläutern die Aussagekraft von biologischen Regeln (u.a. tier-geographische Regeln) und grenzen diese von naturwis-senschaftlichen Gesetzen ab (E7, K4)

Planung und Durchführung eines Ex-periments zur Bergmannschen Regel bzw. Allenschen Regel Diskussion der tiergeographischen Regeln an Hand des Modellorganis-mus (Beispiel Pinguine, Füchse) Erweiterung auf den Aspekt der Ange-passtheit durch Torpor und Verhal-tensökologie Exemplarischer Vergleich der physio-logschen Besonderheiten poikilother-mer und homoiothermer Organismern Vergleich der Temperaturtoleranzkur-ven gleich- und wechselwarmer Tiere Vergleich des Energieumsatzes poikil-othermer und homoiothermer Tiere

Modellexperimente

Angepasstheit von Pflanzen an verschiedene Lichtverhältnisse Wirkung von Licht auf das Blatt

planen ausgehend von Hypo-thesen Experimente zur Über-prüfung der ökologischen Po-tenz nach dem Prinzip der Va-riablenkontrolle, nehmen krite-rienorientiert Beobachtungen und Messungen vor und deu-ten die Ergebnisse (E2, E3, E4, E5, K4) entwickeln aus zeitlich-

SuS arbeiten arbeitsteilig und binnen-differenziert an vorgegebenen Materia-lien zu Licht- und Schattenpflanzen und entwickeln ein Expertengespräch. Zeichnungen, schematische Darstel-lungen, Fotos und Texte zum unterschiedlichen Aufbau der Blätter und Chloroplasten bei Licht- und Schattenpflanzen

Messdaten zu Licht- und Schattenpflanzen Auswerten von Daten aus der Fachliteratur, Arbeiten mit Fachtexten;

6

Licht- und Schattenpflanzen Kompensationspunkte Angepasstheit von Pflanzen an die Wasserverfügbarkeit

rhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Fra-gestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5)

Messdaten zu Kompensationspunkten Wasseraufnahme über die Wurzel, Transpiration und Wasserleitung, An-passungen der Laubblätter

Gruppenpuzzle – Klett S. 17

Das Konkurrenzausschluss- und Konkurrenzvermeidungsprinzip Die ökologische Nische

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

Konkurrenzausschlussprinzip und Konkurreznzvermeidungsprinzip am Beispiel von Paramecium (Versuche von Gause, 1934) Texte aus verschiedenen Lehrbüchern zur ökologischen Nische

Erstellen von Lernplakaten; Begriffsklärung: Modell Differenzierung: Fundamental- und Realni-sche

Diagnose von Schülerkompetenzen / Leistungsbewertung

- Selbstevaluationsbogen / Partnerdiagnose / Ich-Kompetenzen

Lernzielkontrolle; Klausur zu Beispielen aus anderen Ökosystemen Ggf. Facharbeit Ggf. besondere Lernleistung

7

Konkretisierte Kontexte für die Qualifikationsphase Kurs auf grundlegendem Anforderungsniveau - Unterrichtsvorhaben V Kontext: Erforschung der Fotosynthese – Wie entsteht aus Lichtenergie eine für alle Lebewesen nutzbare Form der Energie? Inhaltsfeld: IF 5 Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte: Die Fotosynthese Zeitbedarf: Std.10 à 45 Minuten



erläutern, E3 – mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen generieren so-

wie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten. UF1 – biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern

8

K3 – biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situatonsange-messener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren.



Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen mit Blick auf die Kompetenzentwick-lung und verbindliche Absprachen

Licht- und Dunkelreaktion der Fotosynthese; Energieumwand-lung

erläutern den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Synthesereaktion und ordnen die Reaktionen den unter-schiedlichen Kompartimenten des Chloroplasten zu (UF1, UF3)

Historische Versuche zur Entdeckung und Erforschung der Fotosynthese: Priestley, van Helmont, Ingen-Housz Versuch von Engelmann; Eigenschaf-ten des Lichts Strukturen der Fotosynthese Zusammenfügen verschiedener Daten zu Modellen zu den Fotosynthesereak-tionen und der räumlichen Einordnung: Chloroplast, Thylakoid, Fotosystem, Chlorophyll,… Bedeutung von Chlorophyll beim Licht-fang

Abhängigkeit der Fotosynthese von den Faktoren Licht, Kohlen-stoffdioxid

analysieren Messdaten zur Abhängigkeit der Fotosynthe-seaktivität von unterschiedli-chen abiotischen Faktoren (E5)

Versuche: Abhängigkeit der Fotosyn-these von Außenfaktoren

Auswertung von Grafiken CO2-Abhängigkeit, Lichtintensität etc.

Diagnose von Schülerkompetenzen / Leistungsbewertung - Selbstevaluationsbogen / Partnerdiagnose / Ich-Kompetenzen


9

Konkretisierte Kontexte für die Qualifikationsphase Kurs auf grundlegendem Anforderungsniveau - Unterrichtsvorhaben VI Kontext: Synökologie I – Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Inhaltsfeld: IF 5 Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte:


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… E 2 – Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht


geln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern E6 – Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathema-

tischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklä-ren oder vorhersagen,

10

UF3 – biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, struktu-rieren und ihre Entscheidungen begründen

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




Populationswachstum und dichte-regulierende Faktoren Abundanz und Dispersion Populationsdynamik Inter- und intraspezifische Konkur-renz Lebenszyklusstrategien

beschreiben die Dynamik von Populationen in Abhängigkeit von dichteabhängigen und dichteunabhängigen Faktoren (UF1) leiten aus Daten zu abioti-schen und biotischen Faktoren Zusammenhänge im Hinblick auf zyklische und sukzessive Veränderungen (Abundanz und Dispersion von Arten) sowie K- und r-Lebenszyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, K4, UF4)

Modelle des Populationswachstums Logistisches vs. exponentielles Wachs-tum, dichteabhängige und dichteunabhängi-ge Faktoren; Bsp.: Rentiere auf arkti-schen Inseln, Erarbeitung Kennzeichen von r- und K-Strategen mit dem Blockfischmodell

Arbeit am Modell

Lotka-Volterra Räuber-Beute-Beziehung

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

Mathematisches Simulations-Würfelspiel zur Räuber – Beute Popu-lationsentwicklung Gruppengleiches Spiel zur Ableitung der 1. Und 2. Regel von Lotka- und Volterra Vergleich mit Messdaten aus der Fach-literatur; Auswertung unter dem Aspekt mathematischer Modelle und Aussage-fähigkeit

Würfelspiel: Marienkäfer - Läuse Verbindlicher Beschluss der FK: Mathematische Modelle in einfacher Form als Simulation

11

Schädlingsbekämpfung 3. Regel von Lotka- und Volterra Parasitismus, Symbiose, Karpose leiten aus Untersuchungsda-

ten zu intra- und interspezifi-schen Beziehungen (u.a. Para-sitismus, Symbiose, Konkur-renz) mögliche Folgen für die jeweiligen Arten ab und prä-sentieren diese unter Verwen-dung angemessener Medien (E5, K3, UF1)

Gruppenpuzzle zu Symbiose – Para-sitismus unter Berücksichtigung von Halbschmarotzern, Vollschmarotzern und Mykorrhiza

Gruppenpuzzle



Konkretisierte Kontexte für die Qualifikationsphase Kurs auf grundlegendem Anforderungsniveau - Unterrichtsvorhaben VII Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosystemen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen?


Inhaltliche Schwerpunkte: Mensch und Ökosysteme


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… K1 – bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimenten, theoretischen Überlegun-

gen und Problemlösungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche Darstellungsweisen verwenden

K3 – biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsange-messener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren,


12




Neozoen und Neophyten Schädlingsbekämpfung Reflexion des eigenen Standpunk-tes

recherchieren Beispiele für die biologische Invasion von Ar-ten und leiten Folgen für das Ökosystem ab (K2, K4) diskutieren Konflikte zwischen der Nutzung natürlicher Res-sourcen und dem Naturschutz (B2, B3) entwickeln Handlungsoptionen für das eigene Konsumverhal-ten und schätzen diese unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit ein (B2, B3)

Bsp. Indisches Springkraut, Mungos auf Jamaika Methoden biologischer Schädlingsbe-kämpfung; Gruppenpuzzle; Vergleich biologischer, konventioneller und inte-grierter Pflanzenschutz

Gruppenpuzzle oder Stationenarbeit Line up, Pro- und Contra Diskussion



Lernzielkontrolle; Klausur zu Beispielen aus anderen Ökosystemen Ggf. Facharbeit

Ggf. besondere Lernleistung

13

Konkretisierte Kontexte für die Qualifikationsphase Kurs auf grundlegendem Anforderungsniveau - Unterrichtsvorhaben VIII Kontext: Synökologie II – Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse? Inhaltsfeld: IF 5 Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte:

Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: ca. 6 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… K2 – zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen

Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen

B2 – Auseinandersetzungen und Kontroversen zu biologischen und biotechnischen Prob-lemen und Entwicklungen differenziert aus verschiedenen Perspektiven darstellen und ei-gene Entscheidungen auf der Basis von Sachargumenten vertreten.

B3 – an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele

14

und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch be-werten




Stoff- und Energiefluss in Ökosys-temen (Nahrungsnetze, Trophieebenen, Energiefluss) Kohlenstoffkreislauf

stellen energetische und stoff-liche Beziehungen verschie-dener Organismen unter den Aspekten von Nahrungskette, Nahrungsnetz und Trophie-ebene formal, sprachlich und fachlich korrekt dar (K1, K3) präsentieren und erklären auf der Grundlage von Untersu-chungsdaten die Wirkung von anthropogenen Faktoren auf ausgewählte globale Stoff-kreisläufe (K1, K3, UF1)

Vergleich natürliches Ökosystem/ Ag-rarökosystem Vergleich ökologischer Pyramiden; Darstellung von Biomassen- oder Pro-duktivitätspyramiden anhand experi-menteller Daten Nahrungsnetz eines Bergbaches, Be-stimmung der Produktivität eines Sees Kohlenstoffkreislauf

Darstellung der verschiedenen Ergebnisse in einer mind map (verbindliche Vorgabe für das Abitur 2017)



1

2.1.2 Konkretisierte Kontexte für die Qualifikationsphase I Kurs auf erhöhtem Anforderungsniveau

Qualifikationsphase (Q1) – Leistungskurs Unterrichtsvorhaben IV:

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


E 1 – Selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifi-zieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren,








Unterrichtsvorhaben V:

Thema/Kontext: Erforschung der Fotosynthese – Wie entsteht aus Lichtenergie eine für alle Lebewesen nutzbare Form der Energie?


Die Schülerinnen und Schüler können… E 1 – Selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifi-

zieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren, E 2 – Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen,

sachgerecht erläutern, E3 – mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen gene-

rieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten. UF1 – biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern K3 – biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situa-

tonsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsen-tieren.



- Fotosynthese


Unterrichtsvorhaben VI: Unterrichtsvorhaben VII:

2

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




E6 – Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechni-sche Prozesse erklären oder vorhersagen,






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


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

K3 – biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situati-onsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentie-ren,




Stoffkreislauf und Energiefluss


Unterrichtsvorhaben VIII:

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


K2 – zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in ver-schiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, re-cherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen

3

B2 – Auseinandersetzungen und Kontroversen zu biologischen und biotechni-schen Problemen und Entwicklungen differenziert aus verschiedenen Perspekti-ven darstellen und eigene Entscheidungen auf der Basis von Sachargumenten vertreten.

B3 – an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontro-verse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung auf-zeigen und ethisch bewerten



Mensch und Ökosysteme Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten

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Konkretisierte Kontexte für die Qualifikationsphase Kurs auf erhöhtem Anforderungsniveau - Unterrichtsvorhaben IV Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Inhaltsfeld: IF 5 Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte:





geln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern UF3 – biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, struktu-

rieren und ihre Entscheidungen begründen




Mögliche Lehrmittel/ Materialien/ Methoden

Didaktisch-methodische Anmerkungen mit Blick auf die Kompetenzentwick-lung und verbindliche Absprachen

Allgemeine Einführung Umweltfaktoren in einem Ökosys-tem Lichtverhältnisse im Laubwald Frühblüher physiologische und ökologische Potenz

entwickeln aus zeitlich-rhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Fra-gestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5) zeigen den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von Bioindikatoren und der Intensität abiotischer Faktoren in einem beliebigen Ökosys-

Bilder und Texte zum Thema „Laub-wald im Jahresverlauf“ Exkursion Messungen der Lichtver-hältnisse (Informationsmaterial: Be-obachtungskriterien) kriteriengeleitete Bestimmung der Pflanzen in den verschiedenen Zonen Daten zur Abundanz von Zeigerar-ten/Bioindikatoren

Verbindlicher Beschluss der FK: allgemein gültige Fachbegriffe definieren Datenauswertung

5

Zeigerorganismen

tem (UF3, UF4, E4) planen ausgehend von Hypo-thesen Experimente zur Über-prüfung der ökologischen Po-tenz nach dem Prinzip der Va-riablenkontrolle, nehmen krite-rienorientiert Beobachtungen und Messungen vor und deu-ten die Ergebnisse (E2, E3, E4, E5, K4)

Analyse der physiologischen Potenz in Zusammenhang bringen mit Bioindika-toren am Beispiel von Zeigerarten (z.B. Flechten als Bioindikatoren) Experimente mit der Temperaturorgel empirisch erhobene Daten zur physio-logischen und ökologischen Potenz oder Wachstumsversuche mit Keimlin-gen

Experiment

Angepasstheit von Tieren an den abiotischen Faktor Temperatur Angepasstheit von Tieren an den abiotischer Faktor Wasser

entwickeln aus zeitlich-rhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Fra-gestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5)

Temperaturanpassungen an extreme Lebensräume, z. B. Leben in der Arktis und an Black Smoker; physiologische Anpassungen Wasserhaushalt von Wüstentieren Bsp.: Kängururatte; Dromedar Osmoregulation bei Fischen

tiergeografische Regeln Bergmannsche und Allensche Regel Homoiotheme und poikilotherme Organismen

erläutern die Aussagekraft von biologischen Regeln (u.a. tier-geographische Regeln) und grenzen diese von naturwis-senschaftlichen Gesetzen ab (E7, K4)

Planung und Durchführung eines Ex-periments zur Bergmannschen Regel bzw. Allenschen Regel Diskussion der tiergeographischen Regeln an Hand des Modellorganis-mus (Beispiel Pinguine, Füchse) Erweiterung auf den Aspekt der Ange-passtheit durch Torpor und Verhal-tensökologie Exemplarischer Vergleich der physio-logschen Besonderheiten poikilother-mer und homoiothermer Organismern Vergleich der Temperaturtoleranzkur-ven gleich- und wechselwarmer Tiere Vergleich des Energieumsatzes poikil-

Modellexperimente

6

othermer und homoiothermer Tiere Angepasstheit von Pflanzen an verschiedene Lichtverhältnisse Wirkung von Licht auf das Blatt Licht- und Schattenpflanzen Kompensationspunkte Angepasstheit von Pflanzen an die Wasserverfügbarkeit

planen ausgehend von Hypo-thesen Experimente zur Über-prüfung der ökologischen Po-tenz nach dem Prinzip der Va-riablenkontrolle, nehmen krite-rienorientiert Beobachtungen und Messungen vor und deu-ten die Ergebnisse (E2, E3, E4, E5, K4) entwickeln aus zeitlich-rhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Fra-gestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5)

SuS arbeiten arbeitsteilig und binnen-differenziert an vorgegebenen Materia-lien zu Licht- und Schattenpflanzen und entwickeln ein Expertengespräch. Zeichnungen, schematische Darstel-lungen, Fotos und Texte zum unterschiedlichen Aufbau der Blätter und Chloroplasten bei Licht- und Schattenpflanzen Messdaten zu Kompensationspunkten Wasseraufnahme über die Wurzel, Transpiration und Wasserleitung, An-passungen der Laubblätter

Messdaten zu Licht- und Schattenpflanzen Auswerten von Daten aus der Fachliteratur, Arbeiten mit Fachtexten;

Das Konkurrenzausschluss- und Konkurrenzvermeidungsprinzip Die ökologische Nische

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

Konkurrenzausschlussprinzip und Konkurrenzvermeidungsprinzip am Beispiel von Paramecium (Versuche von Gause, 1934) Texte aus verschiedenen Lehrbüchern zur ökologischen Nische Die Nische ein Modell; Begriffsklärung: Modell Fundamental- und Realnische

Auswertung historischer Versuche Erstellen von Kurzvorträgen




7

Ggf. besondere Lernleistung Konkretisierte Kontexte für die Qualifikationsphase

8

Kurs auf erhöhtem Anforderungsniveau - Unterrichtsvorhaben V Kontext: Erforschung der Fotosynthese – Wie entsteht aus Lichtenergie eine für alle Lebewesen nutzbare Form der Energie? Inhaltsfeld: IF 5 Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte: Fotosynthese Zeitbedarf: 16 Std. à 45 Minuten



erläutern, E3 – mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen generieren so-

wie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten. UF1 – biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern

K3 – biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situatonsange-messener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren.




Die Fotosynthese im Überblick Fotosynthese und Licht

leiten aus Forschungsexperi-menten zur Aufklärung der Fotosynthese zu Grunde lie-gende Fragestellungen und Hypothesen ab (E1, E3, UF2, UF4) erläutern den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Synthesereaktion und ordnen die Reaktionen den unter-schiedlichen Kompartimenten des Chloroplasten zu (UF1, UF3)

Historische Versuche zur Entdeckung und Erforschung der Fotosynthese: Priestley, van Helmont, Ingen-Housz Versuch von Engelmann; Eigenschaf-ten des Lichts Strukturen der Fotosynthese Zusammenfügen verschiedener Daten zu Modellen zu den Fotosynthesereak-tionen und der räumlichen Einordnung: Chloroplast, Thylakoid, Fotosystem, Chlorophyll,… Bedeutung von Chlorophyll beim Licht-fang

Erarbeitung von Fragestellungen zur Erfor-schung der Fotosynthese Auswertung des historischen Versuchsergeb-nisse Verbindlicher Beschluss der FK:

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Licht- und Dunkelreaktion der Fotosynthese; Energieumwand-lung

erläutern mithilfe einfacher Schemata das Grundprinzip der Energieumwandlung in den Fotosystemen und den Mechanismus der ATP-Synthese (K3, UF1)

Auswertung der Versuche von Van Niel; Hill; Arnon, Calvin und Entwick-lung experimenteller Fragestellungen Experimentelle Methode: Autoradio-graphie

Erkenntnisgewinn an Hand historischer Experimente

Abhängigkeit der Fotosynthese von den Faktoren Licht, Kohlen-stoffdioxid

analysieren Messdaten zur Abhängigkeit der Fotosynthe-seaktivität von unterschiedli-chen abiotischen Faktoren (E5)

Versuche: Abhängigkeit der Fotosyn-these von Außenfaktoren Arbeitsteilige Entwicklung von einer Hypothese und einem experimentellem Vorgehen zur Bearbeitung der Frage-stellungen

Erstellen von Versuchsprotokollen, Lernplaka-ten zur Präsentation der Ergebnisse

Fotosynthesespezialisten C4 / CAM-Pflanzen z. B.: Mais- Ein Sonnenspezialist




Konkretisierte Kontexte für die Qualifikationsphase

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Kurs auf erhöhtem Anforderungsniveau - Unterrichtsvorhaben VI Kontext: Synökologie I – Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Inhaltsfeld: IF 5 Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte:


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… E 2 – Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht


geln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern E6 – Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathema-

tischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklä-ren oder vorhersagen,

UF3 – biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, struktu-rieren und ihre Entscheidungen begründen





Populationswachstum und dichte-regulierende Faktoren Abundanz und Dispersion Populationsdynamik Inter- und intraspezifische Konkur-renz

beschreiben die Dynamik von Populationen in Abhängigkeit von dichteabhängigen und dichteunabhängigen Faktoren (UF1) untersuchen das Vorkommen, die Abundanz und die Disper-sion von Lebewesen eines Ökosystems im Freiland (E1, E2, E4) leiten aus Daten zu abioti-schen und biotischen Faktoren Zusammenhänge im Hinblick auf zyklische und sukzessive Veränderungen (Abundanz

Modelle des Populationswachstums ogistisches vs. exponentielles Wachs-tum, Abundanz- und Dispersionsuntersu-chung und Dokumentation Praktische Übung zur Mes-sung/Ermittlung von Abundanz und Dispersion von Organismen auf der Wiese / Wald dichteabhängige und dichteunabhängi-ge Faktoren; Bsp.: Rentiere auf arkti-schen Inseln,

l Freilandarbeit; z.B. Rheinufer, Waldau Zusammenstellung der Ergebnisse als Fach-poster/ Alternativ – Exkursion Umweltzentrum

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Lebenszyklusstrategien

und Dispersion von Arten) sowie K- und r-Lebenszyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, K4, UF4)

Erarbeitung Kennzeichen von r- und K-Strategen mit dem Blockfischmodell

Lotka-Volterra Räuber-Beute-Beziehung Schädlingsbekämpfung

untersuchen Veränderungen von Populationen mit Hilfe von Simulationen auf der Grundla-ge des Lotka-Volterra-Modells (E6) vergleichen das Lotka-Volterra-Modell mit veröffent-lichten Daten aus Freiland-messungen und diskutieren die Grenzen des Modells (E6)

Mathematisches Simulations-Würfelspiel zur Räuber – Beute Popu-lationsentwicklung Gruppengleiches Spiel zur Ableitung der 1. Und 2. Regel von Lotka- und Volterra Auswertung unter dem Aspekt mathe-matischer Modelle und Aussagefähig-keit Vergleich mit Messdaten aus der Fach-literatur 3. Regel von Lotka- und Volterra

Simulation: Würfelspiel Marienkäfer - Läuse

Parasitismus, Symbiose, Karpose leiten aus Untersuchungsda-ten zu intra- und interspezifi-schen Beziehungen (u.a. Para-sitismus, Symbiose, Konkur-renz) mögliche Folgen für die jeweiligen Arten ab und prä-sentieren diese unter Verwen-dung angemessener Medien (E5, K3, UF1)

Gruppenpuzzle zu Symbiose – Para-sitismus unter Berücksichtigung von Halbschmarotzern, Vollschmarotzern und Mykorrhiza

Gruppenvortrag




12

Kurs auf erhöhtem Anforderungsniveau - Unterrichtsvorhaben VII Kontext: Synökologie II – Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse? Inhaltsfeld: IF 5 Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte:

Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… K1 – bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimenten, theoretischen Überlegun-

gen und Problemlösungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche Darstellungsweisen verwenden

K3 – biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsange-messener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren,





Stoff- und Energiefluss in Ökosys-temen (Nahrungsnetze, Trophieebenen, Energiefluss) Kohlenstoffkreislauf

stellen energetische und stoff-liche Beziehungen verschie-dener Organismen unter den Aspekten von Nahrungskette, Nahrungsnetz und Trophie-ebene formal, sprachlich und fachlich korrekt dar (K1, K3) präsentieren und erklären auf der Grundlage von Untersu-chungsdaten die Wirkung von anthropogenen Faktoren auf ausgewählte globale Stoff-kreisläufe (K1, K3, UF1)

Vergleich natürliches Ökosystem/ Ag-rarökosystem Vergleich ökologischer Pyramiden; Darstellung von Biomassen- oder Pro-duktivitätspyramiden anhand experi-menteller Daten Nahrungsnetz eines Waldes Kohlenstoffkreislauf - verbindliche Vorgabe für das Abitur 2017

Darstellung der verschiedenen Ergebnisse als Strukturgitter



13


14

Kurs auf erhöhtem Anforderungsniveau - Unterrichtsvorhaben VIII Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosystemen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen?


Inhaltliche Schwerpunkte: Mensch und Ökosysteme


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… K2 – zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen

Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen

B2 – Auseinandersetzungen und Kontroversen zu biologischen und biotechnischen Prob-lemen und Entwicklungen differenziert aus verschiedenen Perspektiven darstellen und ei-gene Entscheidungen auf der Basis von Sachargumenten vertreten.

B3 – an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch be-werten




Neozoen und Neophyten Schädlingsbekämpfung Reflexion des eigenen Standpunk-tes

recherchieren Beispiele für die biologische Invasion von Ar-ten und leiten Folgen für das Ökosystem ab (K2, K4) diskutieren Konflikte zwischen der Nutzung natürlicher Res-sourcen und dem Naturschutz (B2, B3) entwickeln Handlungsoptionen für das eigene Konsumverhal-ten und schätzen diese unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit ein (B2, B3)

Bsp. Indisches Springkraut, Mungos auf Jamaika Schädlingsbekämpfung (verbindli-che Vorgabe für das Zentralabitur 2017) Methoden biologischer Schädlingsbe-kämpfung; Gruppenpuzzle; Vergleich biologischer, konventioneller und inte-grierter Pflanzenschutz Bewertung von ökologischen Maß-nahmen unter verschiedenen Aspekten und Veränderung von Denkweisen in der gesellschaftlichen Wahrnehmung

Datenauswertung, Vergleich verschiedener Schädlingsbekämpfungsmaßnahmen. Line up, Pro- und Contra Diskussion

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Ggf. besondere Lernleistung

Schulinterner Lehrplan

zum Kernlehrplan für die gymnasia-

le Oberstufe am RHG Krefeld

Biologie – Q2


Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Grundlagen evolutiver Veränderung Art und Artbildung Stammbäu-me (Teil 1) Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Evolution von Sozialstrukturen – Welche Faktoren beein-flussen die Evolution des Sozialverhaltens? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF2 Auswahl UF4 Vernetzung Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution und Verhalten Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF3 Systematisierung K4 Argumentation Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution des Menschen Stammbäume (Teil 2)

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der Informati-onsverarbeitung und Wahrnehmung – Wie wird aus einer durch einen Reiz ausgelösten Erregung eine Wahrnehmung? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl E6 Modelle K3 Präsentation Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau und Funktion von Neuronen Neuronale Informationsverarbei-tung und Grundlagen der Wahrnehmung

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Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 20 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Lernen und Gedächtnis – Wie muss ich mich verhalten, um Abiturstoff am besten zu lernen und zu behalten? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: K1 Dokumentation UF4 Vernetzung Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Plastizität und Lernen Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten


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Qualifikationsphase (Q2) – LEISTUNGSKURS Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung K4 Argumentation E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Grundlagen evolutiver Veränderung Art und Artbildung Entwicklung der Evolutionstheorie Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Von der Gruppen- zur Multilevel-Selektion – Welche Fak-toren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF2 Auswahl K4 Argumentation E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution und Verhalten Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Spuren der Evolution – Wie kann man Evolution sichtbar machen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E2 Wahrnehmung und Messung E3 Hypothesen Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Art und Artbildung Stammbäume Zeitbedarf: ca. 6 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF3 Systematisierung E5 Auswertung K4 Argumentation Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution des Menschen Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten

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Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neurona-len Informationsverarbeitung – Wie ist das Nervensystem des Menschen aufgebaut und wie ist organisiert? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl E1 Probleme und Fragestellungen E2 Wahrnehmung und Messung E5 Auswertung E6 Modelle Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau und Funktion von Neuronen Neuronale Informationsverarbei-tung und Grundlagen der Wahrnehmung (Teil 1) Methoden der Neuro-biologie (Teil 1) Zeitbedarf: ca. 25 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Fototransduktion – Wie entsteht aus der Erregung einfal-lender Lichtreize ein Sinneseindruck im Gehirn? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E6 Modelle K3 Präsentation Inhaltsfelder: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Leistungen der Netzhaut Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Aspekte der Hirnforschung – Welche Faktoren beeinflus-sen unser Gehirn? Kompetenzen: UF4 Vernetzung K2 Recherche K3 Präsentation B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Plastizität und Lernen Methoden der Neurobiologie (Teil 2)

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Grundkurs – Q 2:

Hinweis: Thema, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte und Kompetenzen hat die Fachkonferenz der Beispielschule verbindlich vereinbart. In allen anderen Bereichen sind Abweichungen von den vorgeschlagenen Vorgehensweisen bei der Konkretisierung der Unterrichtsvorhaben möglich. Darüber hinaus enthält dieser schulinterne Lehrplan in den Kapiteln 2.2 bis 2.4 übergreifende sowie z.T. auch jahrgangsbezogene Absprachen zur fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit, zur Leistungsbewertung und zur Leis-tungsrückmeldung. Je nach internem Steuerungsbedarf können solche Absprachen auch vorhabenbezogen vorgenommen werden.

Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution)

Unterrichtsvorhaben I: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflus-sen den evolutiven Wandel?

Unterrichtsvorhaben II: Evolution von Sozialstrukturen – Welche Fakto-ren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens?

Unterrichtsvorhaben III: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch?


Grundlagen evolutiver Veränderung Art und Artbildung Evolution und Verhalten Evolution des Menschen Stammbäume

Basiskonzepte: System Art, Population, Paarungssystem, Genpool, Gen, Allel, ncDNA, mtDNA Struktur und Funktion Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift, Isolation, Investment, Homologie Entwicklung Fitness, Divergenz, Konvergenz, Coevolution, Adaptive Radiation, Artbilddung, Phylogenese Zeitbedarf: ca. 65 Std. à 45 Minuten

Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung: Unterrichtsvorhaben I: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Thema/Kontext: Inhaltsfeld: Evolution Inhaltliche Schwerpunkte:

Evolutionstheorien im Wandel der Zeit Ursachen der Evolution – Ordnung der Lebewesen Belege für Evolution


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können …

- UF1 Biologische Phänomene und Sachverhalte erläutern - UF2 Zur Lösung von biologischen Problemen zielführende De-

finitionen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründend auswählen und anwenden.

- UF4 Zusammenhängen zwischen unterschiedlichen, natürli-chen und durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vor-gängen auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wis-sens erschließen und aufzeigen.

- E2 Beobachtungen und Messungen, auch mit Hilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht erläutern.

- E3 Mit Bezug auf Theorien, Modellen und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten.

- E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analy-sieren und Ergebnisse verallgemeinern.

- E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mit Hilfe von theo-retischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Si-mulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen.

- K1 Bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimen-

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ten, theoretischen Überlegungen und Problemlösungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche Darstellungsweisen verwenden.

- K3 Biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung simulationsangemessener Medien und Darstel-lungsformen adressatengerecht präsentieren.

- K4 Sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen und Beurtei-lungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen.

Nur Leistungskurs E7 Naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Ver-

änderungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ih-rer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen.

B2 Auseinandersetzungen und Kontroversen zu biologischen und biotechnischen Problemen und Entwicklungen differen-ziert aus verschiedenen Perspektiven darstellen und eigene Entscheidungen auf der Basis von Sachargumenten vertre-ten.

Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher As-pekte

Konkretisierte Kompetenzerwartun-gen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmit-tel/ Materialien/ Me-thoden

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fach-konferenz

Evolutionstheorien im Wandel der Zeit – Entwicklung des Evolutions-gedankens - klassische Evolutionstheorien

- stellen Erklärungsmodelle für die Evo-lution in ihrer historischen Entwicklung und die damit verbundenen Verände-rungen des Weltbilds dar (E7)

Texte und Bildmaterial

u.a. Linné, Cuvier, Lamarck, Darwin (letzten beiden auch im Grundkurs) Die Theorien müssen im Grundkurs nur im Ansatz besprochen werden. (nicht in den Vorgaben für 2017)

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Ursachen der Evolution – Ordnung der Lebewesen - Evolutionsfaktoren - Populationsgenetik (LK: Hardy-Weinberg-Gesetz) - Coevolution - Prozesse der Artbildung / Isolati-on - adaptive Radiation - Bedeutung der Biodiversität (An-knüpfung an Vorwissen aus der Q1, Ökologie)

- beschreiben die Einordnung von Le-bewesen mit Hilfe der Systematik und der binären Nomenklatur (UF1, UF4) - erläutern den Einfluss der Evolutions-faktoren (Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift) auf den Genpool einer Population (UF1 und UF4) - nur LK: bestimmen und modellie-ren mit Hilfe des Hardy-Weinberg-Gesetzes die Allelfrequenzen in Po-pulation und geben Bedingungen für Gültigkeit von Gesetzen an (E6) - wählen angemessene Medien zur Darstellung von Beispielen zur Coevo-lution aus und präsentiere die Beispie-le (K3 und UF2) - erklären Modellvorstellungen zu Art-bildungsprozessen (u.a. allopatrische und sympatrische Artbildung) an Bei-spielen (E6 und UF1) - stellen den Vorgang der adaptiven Radiation unter dem Aspekt der Ange-passtheit dar (UF2 und UF4) - nur LK: beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenviel-falt, Vielfalt der Ökosysteme) (UF4, UF1, UF2, UF3)

- nur LK: grenzen die Synthetische

Erarbeitung der binären Nomenklatur nach Linné Erarbeitung des Einflusses von Evolutions-faktoren, u.a. Wirkungsweisen der Selektion (Selektionstypen) Verwendung eines Simulationsprogramms Adaptive Radiation: Präsentation diverser Beispiele (z.B.: Galapagosfinken, Kleider-vögel Hawai, Beuteltiere Australiens, Säu-getiere) Coevolution: Präsentation diverser Beispiele (Parasit und Wirt, Bestäuber und Blüte) Biodiversität: Verminderung der Biodiversi-tät durch Verkleinerung/Veränderung des Lebensraums und der Populationsgröße

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- synthetische Evolutionstheorie (Reaktivierung von Vorwissen aus der Q1 – Genetik) - Bsp. Evolution der Grippeviren (Aktivierung von Vorwissen aus der Genetik in der Q1) - Abgrenzung zu nicht-naturwissenschaftlichen Positionen

Theorie der Evolution gegenüber nicht-naturwissenschaftlichen Posi-tionen zur Entstehung von Artenviel-falt ab und nehmen zu diesen be-gründet Stellung (B2 und K4) - stellen die synthetische Evolutions-theorie zusammenfassend dar (UF2, UF4)

Belege für die Evolution - Homologie und Analogie - molekularbiologische Nachweis-verfahren für phylogenetische Ver-wandtschaften - Datierungsmethoden und Fossili-sation - Analyse phylogenetischer Stammbäume

- deuten Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Merkmalen von Organismen zum Be-leg konvergenter und divergenter Ent-wicklungen (E5, UF3) - stellen Belege für die Evolution aus versch. Bereichen der Biologie (u.a. Molekularbiologie) adressatengerecht dar (K1,K3) - analysieren molekulargenetische Da-ten und deuten sie mit Daten aus klas-sischen Datierungsmethoden im Hin-blick auf die Verbreitung von Allelen und Verwandtschaftsbeziehungen von Lebewesen (E5,E6) - entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anato-

Bildmaterial zur Ho-mologie und Analogie Referate (Datie-rungsmethoden und Fossilisation)

Extremitäten versch. Tiere Schädel und Skelettteile versch. Säugetiere zur Homologie Modellkästen Insektenbeine zur Homologie Skelette versch. Wirbeltiere zur Homologie Realfossilien, Fossildrucke

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misch-morphologischen und molekula-ren Homologien (E5,E3,K1,K4) - belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organismen (u.a. mit Hilfe von Auszügen aus Gen-datenbanken) (E2, E5) - erstellen und analysieren Stamm-bäume anhand von Daten zur Ermitt-lung von Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5) - nur LK: erklären mit Hilfe von mo-lekulargenetischer Modellvorstel-lungen zur Evolution der Genome die genetische Vielfalt der Lebewe-sen (K4, E6) - nur LK: beschreiben und erläutern molekulare Verfahren zur Analyse von phylogenetischen Verwandt-schaften zwischen Lebewesen (UF1,UF2)

Diagnose von Schülerkompetenzen: Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens

Leistungsbewertung: KLP-Überprüfungsform: „Analyseaufgabe“ Ggf. Klausur

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Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Evolution von Sozialstrukturen – Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? LK: 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 Definitionen,

Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet auswählen und an-wenden.

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

LK: K4 Argumentation LK: E7 Arbeits- und Denkweisen

Mögliche didaktische Leitfra-gen / Sequenzierung inhaltli-cher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwar-tungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Mate-rialien/ Methoden

Didaktisch-methodische Anmerkun-gen und Empfehlungen sowie Darstel-lung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz

Wie konnten sich Sexualdimor-phismen im Verlauf der Evolution etablieren, obwohl sie auf die natürliche Selektion bezogen eher Handicaps bzw. einen Nachteil darstellen?

Evolution der Sexualität

erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Pro-zess der Evolution unter dem As-pekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4).

Bilder von Tieren mit deutli-chen Sexualdimorphismen Informationstexte (von der Lehrkraft ausgewählt)

zu Beispielen aus dem Tierreich und

zu ultimaten Erklä-

Phänomen: Sexualdimorphismus

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Sexuelle Selektion inter- und intrasexuelle

Selektion reproduktive Fitness

rungsansätzen bzw. Theorien (Gruppense-lektionstheorie und In-dividualselektionstheo-rie)

Ggf. Powerpoint-Präsentationen Beobachtungsbogen

Präsentationen werden inhalts- und dar-stellungsbezogen evaluiert.

Wieso gibt es unterschiedliche Sozial- und Paarsysteme?

Paarungssysteme Habitatwahl

analysieren anhand von Daten die evolutionäre Entwicklung von So-zialstrukturen (Paarungssysteme, Habitatwahl) unter dem Aspekt der Fitnessmaximierung (E5, UF2, UF4, K4).

Daten aus der Literatur zum Gruppenverhalten und Sozial-strukturen von Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans Graphiken / Soziogramme gestufte Hilfen zur Erschließung von Graphiken / Soziogrammen Präsentationen

Lebensgemeinschaften werden anhand von wissenschaftlichen Untersuchungs-ergebnissen und grundlegenden Theo-rien analysiert. Erklärungshypothesen werden veran-schaulichend dargestellt. Ergebnisse werden vorgestellt und sei-tens der SuS inhalts- und darstellungsbe-zogen beurteilt.



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

Inhaltsfeld: Evolution Inhaltliche Schwerpunkte:

Humanevolution


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Krite-

rien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen (UF3) naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderun-

gen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer histori-schen und kulturellen Entwicklung darstellen (E7)

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

fachliche, wirtschaftlich-politische und moralische Kriterien bei Bewertungen von biologischen und biotechnischen Sachverhalten unterscheiden und angeben (B1)

an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftli-cher Forschung aufweisen und ethisch bewerten (B3)


Konkretisierte Kompetenzerwartun-gen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehr-mittel/ Materialien/ Methoden

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der ver-bindlichen Absprachen der Fachkonferenz

Einordnung des Menschen in das natürliche System Besonderheiten des Menschen

- ordnen den modernen Menschen kri-teriengeleitet den Primaten zu (UF3) - diskutieren wissenschaftliche Befun-

Gruppenpuzzle Lernplakat

Erarbeitung der Kennzeichen von Primaten Ggf. Exkursion zum Krefelder (Evolution der

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(Aktivierung von Vorwissen aus der Sek. I) Fossilgeschichte des Menschen Stammbaum des Menschen Variabilität des modernen Men-schen

de (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hy-pothesen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4,E7) - bewerten die Problematik des Ras-sebegriffs beim Menschen aus histori-scher und gesellschaftlicher Sicht und nehmen zum Missbrauch dieses Be-griffs aus fachlicher Perspektive Stel-lung (B1,B3,K4)

Primaten) Hominidenschädel im Vergleich zum Prima-tenschädel Texte zum Rassebegriff Exkursion zum Neandertal-Museum (Work-shop)



Leistungskurs – Q 2:

Hinweis: Thema, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte und Kompetenzen hat die Fachkonferenz der Beispielschule verbindlich vereinbart. In allen anderen Bereichen sind Abweichungen von den vorgeschlagenen Vorgehensweisen bei der Konkretisierung der Unterrichtsvorhaben möglich. Darüber hinaus enthält dieser schulinterne Lehrplan in den Kapiteln 2.2 bis 2.4 übergreifende sowie z.T. auch jahrgangsbezogene Absprachen zur fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit, zur Leistungsbewertung und zur Leis-tungsrückmeldung. Je nach internem Steuerungsbedarf können solche Absprachen auch vorhabenbezogen vorgenommen werden.

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 Erre-gung einfallender Lichtreize ein Sinneseindruck im Gehirn?

Unterrichtsvorhaben VII: Aspekte der Hirnforschung – Welche Faktoren beeinflussen unser Gehirn?


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, Hormon, second messenger, Reaktionskaskade, Fototransduktion, Sympathicus, Parasympathicus, Neuroenhancer Entwicklung Neuronale Plastizität Zeitbedarf: ca. 35 Std. à 45 Minuten

Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung: Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der Informationsverarbeitung und Wahrnehmung – Wie wird aus einer durch einen Reiz ausgelösten Erregung eine Wahrnehmung? Wie ist das Nervensystem des Menschen aufgebaut und wie ist es organisiert? Inhaltsfeld: Neurobiologie Inhaltliche Schwerpunkte: Neuronen verarbeiten Informationen Zeitbedarf: ca. 15 Std. à 45 Minuten

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 Krite-rien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen.

E2: Beobachtungen und Messungen, auch mit Hilfe von komplexen Ap-paraturen sachgerecht erläutern

E5: Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zu-sammenhänge, regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergeb-nisse verallgemeinern

B2: Auseinandersetzungen und Kontroversen zu biologischen und bio-technischen Problemen und Entwicklungen differenziert aus verschiede-nen Perspektiven darstellen und eigene Entscheidungen auf der Basis von Sachargumenten vertreten

B3: An Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischen Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten

B4: Begründet die Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlö-

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sungen und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten

Nur LK K4: Sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argu-mente belegen bzw. widerlegen


Konkretisierte Kom-petenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materia-lien/ Methoden

Didaktisch-methodische Anmerkun-gen und Empfehlungen sowie Dar-stellung der verbindlichen Abspra-chen der Fachkonferenz

Bau und Funktion von Nervenzel-len

Elektrophysiologische Untersu-chungsmethoden

Erregungsbildung (Ruhepotenzi-al)

Erregungsweiterleitung (Aktions-potenzial)

Erregungsübertragung an Sy-napsen

Verrechnungen an Synapsen Codierungsmuster

Beschreiben Aufbau und Funktion des Neu-rons (UF1) Erklären Ableitungen von Potenzialen mittels Messelektronen an Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vorgänge an Biomembranen aus (E5,2,UF1,2) Leiten aus Messdaten der Patch-Clamp-Technik Veränderun-gen von Ionenströmen durch Ionenkanäle ab

Kurze Wdh. des Membranauf-baus + Transportvorgänge

Animationsfilm (Simulationen)

Wirkungsweise von neurona-len Giften, Medikamenten und Drogen bsph. erarbeiten

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und entwickeln dazu Modellvorstellungen (E%,6, K4) Erklären die Weiterlei-tung des Aktionspoten-zials an myelinisierten Axonen (UF1) Nur LK Vergleichen die Wei-terleitungen des Akti-onspotenzials an myelisierten und nichtmyelisierten A-xonen miteinander und stellen diese un-ter dem Aspekt der Leitungsgeschwin-digkeit in einen funk-tionellen Zusammen-hang (UF2,3,4) Erläutern die Verschal-tung von Neuronen bei der Erregungsweiterlei-tung und der Verrech-nung von Potenzialen mit der Funktion der Synapsen auf moleku-larer Ebene (UF1,3)

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Dokumentieren und Präsentieren die Wir-kung von endo-und exogenen Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Ge-hirnarreale an konkre-ten Beispielen (K1,3, UF2) Erklären Wirkungen von exogenen Sub-stanzen auf den Körper und bewerten mögliche Folgen für Individuum und Gesellschaft (B3,4,2, UF4)

Diagnose von Schülerkompetenzen: Vorwissens- und Verknüpfungstests – neuronale Netzwerkerstellung und moderierte Netzwerke Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens KLP-Überprüfungsform: „Dokumentationsaufgabe“: „Handreichung für effizientes Lernen“ KLP-Überprüfungsform: „Bewertungsaufgabe“ (z.B. zum Thema: Neuroenhancement – Chancen oder Risiken?)

Leistungsbewertung: angekündigte Kurztests Transferaufgabe zu Synapsenvorgängen (z.B. Endorphine und Sport) ggf. Klausur

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Nur für LK: Unterrichtsvorhaben VI Thema/Kontext: Fototransduktion – Wie entsteht aus der Erregung einfallender Lichtreize ein Sinneseindruck im Gehirn? Inhaltsfeld: Neurobiologie Inhaltliche Schwerpunkte: Leistungen der Netzhaut Neuronale Grundlagen der Informationsverarbeitung und

Grundlagen der Wahrnehmung Zeitbedarf: ca. 7 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … UF1, UF3, UF4 B3, B4, B2 E6 K1, K3





Wie ist das menschliche Auge auf-gebaut und welche Funktion hat die Netzhaut?

Netzhaut Adaption

UF3, UF4 erläutern den Aufbau und die Funkti-on der Netzhaut unter den Aspekten der Farb- und Kontrastwahrneh-mung

Einsatz von Modellen

Wie „arbeitet“ eine Lichtsinneszel-le?

Farbenwahrnehmung und Kontrastverstärkung

E6, E1 stellen die Ver-änderungen der Memb-ranspannungen an Lichtsinneszellen an-hand von Modellen dar und beschreiben die

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Wie erfolgt die Informationsweiter-leitung vom Reiz über die Lichtsin-neszellen zum Gehirn?

Vom Reiz zum Sinnesein-druck

Bedeutung des second messangers und der Reaktionskaskade bei der Fototransduktion K1, K3 stellen den Vor-gang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung von Sinnes-zellen bis zur Entste-hung des Sinnesein-drucks bzw. der Wahr-nehmung im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Dar-stellungsformen in Grundzügen dar

Diagnose von Schülerkompetenzen: Vorwissens- und Verknüpfungstests

Leistungsbewertung: angekündigte Kurztests ggf. Klausur

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Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Aspekte der Hirnforschung – Welche Faktoren beeinflussen unser Gehirn? Inhaltsfeld: Neurobiologie Inhaltliche Schwerpunkte: Plastizität und Lernen Methoden der Neurobiologie (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 13 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 Grund-lage eines vernetzten biologischen Wissens erschließen und aufzeigen.

K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Pub-likationen recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen.

K3 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatenge-recht präsentieren,

B4 begründet die Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlö-sungen und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten.





Wie funktioniert unser Gedächtnis?

Informationsverarbeitung im Zentralnervensystem

Bau des Gehirns

stellen aktuelle Modell-vorstellungen zum Ge-dächtnis auf anato-misch-physiologischer Ebene dar (K3, B1).

Lernumgebung zum Thema „Ge-dächtnis und Lernen“ Diese enthält:

Informationsblätter zu Mehrspeichermodellen:

a) Atkinson & Shiffrin (1971)

Einsatz eines Experten (z.B. Herr Voss) Vorschlag: Herausgearbeitet werden

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Hirnfunktionen

Was passiert, wenn eine Informati-on aus dem Kurzzeit- ins Langzeit-gedächtnis überführt wird?

Neuronale Plastizität Welche Möglichkeiten und Gren-zen bestehen bei bildgebenden Verfahren?

PET MRT, fMRT

erklären den Begriff der Plastizität anhand ge-eigneter Modelle und leiten die Bedeutung für ein lebenslanges Ler-nen ab (E6, UF4).

stellen Möglichkeiten und Grenzen bildge-bender Verfahren zur Anatomie und zur Funktion des Gehirns (PET und fMRT) ge-

b) Brandt (1997) c) Pritzel, Brand, Markowitsch (2003)

Internetquelle zur weiterfüh-renden Recherche für SuS: http://paedpsych.jk.uni-linz.ac.at/internet/arbeitsblaetter-ord/LERNTECHNIKORD/Gedaechtnis.html

gestufte Hilfen mit Leitfragen zum Modellvergleich Informationstexte zu

a) Mechanismen der neurona-len Plastizität

b) neuronalen Plastizität in der Jugend und im Alter

MRT und fMRT Bilder, die unter-schiedliche Struktur- und Aktivi-tätsmuster bei Probanden zeigen. Informationstexte, Bilder und kurze Filme zu PET und fMRT

soll der Einfluss von: Stress Schlaf bzw. Ruhephasen Versprachlichung Wiederholung von Inhalten

Gemeinsamkeiten der Modelle (z.B. Grundprinzip: Enkodierung – Speiche-rung – Abruf) und Unterschiede (Rolle und Speicherung im Kurz- und Lang-zeitgedächtnis) werden herausgestellt. Möglichkeiten und Grenzen der Modelle werden herausgearbeitet. Im Vordergrund stehen die Herausar-beitung und Visualisierung des Begriffs „Neuronale Plastizität“: (Umbau-, Wachstums-, Verzweigungs- und Aktivi-tätsmuster von Nervenzellen im Gehirn mit besonderem Schwerpunkt auf das Wachstum der Großhirnrinde) Möglichkeiten und Grenzen der Modelle werden einander gegenübergestellt.

http://paedpsych.jk.uni-linz.ac.at/internet/arbeitsblaetterord/LERNTECHNIKORD/Gedaechtnis.html





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genüber und bringen diese mit der Erfor-schung von Gehirnab-läufen in Verbindung (UF4, UF1, B4).

Wie beeinflusst Stress unser Ler-nen?

Einfluss von Stress auf das Lernen und das menschli-che Gedächtnis

Cortisol-Stoffwechsel

Informationstext zum Cortisol-Stoffwechsel (CRH, ACTH, Cor-tisol) Kriterien zur Erstellung von Merk-blättern der SuS

Die Messungen von Augenbewegun-gen und Gedächtnisleistungen in Ruhe und bei Störungen werden ausgewer-tet. (Idealerweise authentische Mes-sungen bei einzelnen SuS) Konse-quenzen für die Gestaltung einer ge-eigneten Lernumgebung werden auf Basis der Datenlage abgeleitet. Sie könnten z.B. in Form eines Merkblatts zusammengestellt werden.

Welche Erklärungsansätze gibt es zur ursächlichen Erklärung von Morbus Alzheimer und welche The-rapie-Ansätze und Grenzen gibt es?

Degenerative Erkrankungen des Gehirns

recherchieren und prä-sentieren aktuelle wis-senschaftliche Er-kenntnisse zu einer degenerativen Erkran-kung (K2, K3).

Recherche in digitalen und analo-gen Medien, die von den SuS selbst gewählt werden.

Informationen und Abbildungen werden recherchiert. An dieser Stelle bietet es sich an, ein Lernprodukt in Form eines Informa-tionsflyers zu erstellen. Präsentationen werden inhalts- und darstellungsbezogen beobachtet und reflektiert.

Wie wirken Neuroenhancer? Neuro-Enhancement:

Medikamente gegen Alz-heimer, Demenz und ADHS

dokumentieren und präsentieren die Wir-kung von endo- und exogenen Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Ge-

Arbeitsblätter zur Wirkungsweise von verschiedenen Neuro-Enhancern Kurzvorträge mithilfe von Abbil-dungen (u. a. zum synaptischen

Die Wirkweise von Neuroenhancern (auf Modellebene!) wird erarbeitet. Im Unterricht werden Gemeinsamkeiten und Unterschiede der verschiedenen Neuroenhancer gemeinsam erarbeitet

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hirnareale an konkreten Beispielen (K1, K3, UF2). leiten Wirkungen von endo- und exogenen Substanzen (u.a. von Neuroenhancern) auf die Gesundheit ab und bewerten mögliche Folgen für Individuum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF2, UF4).

Spalt) Podiumsdiskussion zum Thema: Sollen Neuroenhancer allen frei zugänglich gemacht werden? Rollenkarten mit Vertretern ver-schiedener Interessengruppen.

und systematisiert. An dieser Stelle bietet sich eine Podi-umsdiskussion an.

Diagnose von Schülerkompetenzen: Vorwissens- und Verknüpfungstests – neuronale Netzwerkerstellung und moderierte Netzwerke Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens KLP-Überprüfungsform: „Dokumentationsaufgabe“: „Handreichung für effizientes Lernen“ KLP-Überprüfungsform: „Bewertungsaufgabe“ (z.B. zum Thema: Neuroenhancement – Chancen oder Risiken?)

Leistungsbewertung: angekündigte Kurztests Transferaufgabe zu Synapsenvorgängen (z.B. Endorphine und Sport) ggf. Klausur

2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit

In Absprache mit der Lehrerkonferenz sowie unter Berücksichtigung des Schul-programms hat die Fachkonferenz Biologie die folgenden fachmethodischen und fachdidaktischen Grundsätze beschlossen. In diesem Zusammenhang beziehen sich die Grundsätze 1 bis 14 auf fächerübergreifende Aspekte, die auch Gegen-stand der Qualitätsanalyse sind, die Grundsätze 15 bis 25 sind fachspezifisch angelegt.

Überfachliche Grundsätze:

1.) Geeignete Problemstellungen zeichnen die Ziele des Unterrichts vor und bestimmen die Struktur der Lernprozesse.

2.) Inhalt und Anforderungsniveau des Unterrichts entsprechen dem Leis-tungsvermögen der Lerner.

3.) Die Unterrichtsgestaltung ist auf die Ziele und Inhalte abgestimmt. 4.) Medien und Arbeitsmittel sind lernernah gewählt. 5.) Die Schülerinnen und Schüler erreichen einen Lernzuwachs. 6.) Der Unterricht fördert und fordert eine aktive Teilnahme der Lerner. 7.) Der Unterricht fördert die Zusammenarbeit zwischen den Lernenden und

bietet ihnen Möglichkeiten zu eigenen Lösungen. 8.) Der Unterricht berücksichtigt die individuellen Lernwege der einzelnen Ler-

ner. 9.) Die Lerner erhalten Gelegenheit zu selbstständiger Arbeit und werden da-

bei unterstützt. 10.) Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Einzel-, Partner- bzw.

Gruppenarbeit sowie Arbeit in kooperativen Lernformen. 11.) Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Arbeit im Plenum. 12.) Die Lernumgebung ist vorbereitet; der Ordnungsrahmen wird eingehalten. 13.) Die Lehr- und Lernzeit wird intensiv für Unterrichtszwecke genutzt. 14.) Es herrscht ein positives pädagogisches Klima im Unterricht. Fachliche Grundsätze:

15.) Der Biologieunterricht orientiert sich an den im gültigen Kernlehrplan aus-gewiesenen, obligatorischen Kompetenzen.

16.) Der Biologieunterricht ist problemorientiert und an Unterrichtsvorhaben und Kontexten ausgerichtet.

17.) Der Biologieunterricht ist lerner- und handlungsorientiert, d.h. im Fokus steht das Erstellen von Lernprodukten durch die Lerner.

18.) Der Biologieunterricht ist kumulativ, d.h. er knüpft an die Vorerfahrungen und das Vorwissen der Lernenden an und ermöglicht das Erlernen von neuen Kompetenzen.

19.) Der Biologieunterricht fördert vernetzendes Denken und zeigt dazu eine über die verschiedenen Organisationsebenen bestehende Vernetzung von biologischen Konzepten und Prinzipien mithilfe von Basiskonzepten auf.

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20.) Der Biologieunterricht folgt dem Prinzip der Exemplarizität und gibt den Lernenden die Gelegenheit, Strukturen und Gesetzmäßigkeiten möglichst anschaulich in den ausgewählten Problemen zu erkennen.

21.) Der Biologieunterricht bietet nach Produkt-Erarbeitungsphasen immer auch Phasen der Metakognition, in denen zentrale Aspekte von zu erlernenden Kompetenzen reflektiert werden.

22.) Der Biologieunterricht ist in seinen Anforderungen und im Hinblick auf die zu erreichenden Kompetenzen für die Lerner transparent.

23.) Im Biologieunterricht werden Diagnoseinstrumente zur Feststellung des jeweiligen Kompetenzstandes der Schülerinnen und Schüler durch die Lehrkraft, aber auch durch den Lerner selbst eingesetzt.

24.) Der Biologieunterricht bietet immer wieder auch Phasen der Übung. 25.) Der Biologieunterricht bietet die Gelegenheit zum selbstständigen Wieder-

holen und Aufarbeiten von verpassten Unterrichtsstunden. Hierzu ist ein (geschlossener) virtueller Arbeitsraum auf der Lernplattform lo-net2 ange-legt, in dem sowohl Protokolle und eine Linkliste mit „guten Internetseiten“ als auch die im Kurs verwendeten Arbeitsblätter bereitgestellt werden.

2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrück-meldung

Hinweis: Sowohl die Schaffung von Transparenz bei Bewertungen als auch die Vergleichbarkeit von Leistungen sind das Ziel, innerhalb der ge-gebenen Freiräume Vereinbarungen zu Bewertungskriterien und deren Gewichtung zu treffen.

Auf der Grundlage von § 48 SchulG, § 13 APO-GOSt sowie Kapitel 3 des Kernlehrplans Biologie hat die Fachkonferenz im Einklang mit dem ent-sprechenden schulbezogenen Konzept die nachfolgenden Grundsätze zur Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung beschlossen. Die nach-folgenden Absprachen stellen die Minimalanforderungen an das lerngrup-penübergreifende gemeinsame Handeln der Fachgruppenmitglieder dar. Bezogen auf die einzelne Lerngruppe kommen ergänzend weitere der in den Folgeabschnitten genannten Instrumente der Leistungsüberprüfung zum Einsatz. Beurteilungsbereich: Sonstige Mitarbeit Folgende Aspekte sollen bei der Leistungsbewertung der sonstigen Mitar-beit eine Rolle spielen (die Liste ist nicht abschließend):

Verfügbarkeit biologischen Grundwissens

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Sicherheit und Richtigkeit in der Verwendung der biologischen Fachspra-che

Sicherheit, Eigenständigkeit und Kreativität beim Anwenden fachspezifi-scher Methoden und Arbeitsweisen (z. B. beim Aufstellen von Hypothe-sen, bei Planung und Durchführung von Experimenten, beim Umgang mit Modellen, …)

Zielgerichtetheit bei der themenbezogenen Auswahl von Informationen und Sorgfalt und Sachrichtigkeit beim Belegen von Quellen

Sauberkeit, Vollständigkeit und Übersichtlichkeit der Unterrichtsdokumen-tation, ggf. Portfolio

Sachrichtigkeit, Klarheit, Strukturiertheit, Fokussierung, Ziel- und Adres-satenbezogenheit in mündlichen und schriftlichen Darstellungsformen, auch mediengestützt

Sachbezogenheit, Fachrichtigkeit sowie Differenziertheit in verschiedenen Kommunikationssituation (z. B. Informationsaustausch, Diskussion, Feedback, …)

Reflexions- und Kritikfähigkeit Schlüssigkeit und Differenziertheit der Werturteile, auch bei Perspektiv-

wechsel Fundiertheit und Eigenständigkeit der Entscheidungsfindung in Dilemma-

situationen

Beurteilungsbereich: Klausuren

Einführungsphase:

1 Klausur im ersten Halbjahr (90 Minuten), im zweiten Halbjahr werden 2 Klausuren (je 90 Minuten) geschrieben.

Qualifikationsphase 1:

2 Klausuren pro Halbjahr (je 135 Minuten im GK und je 180 Minuten im LK), wobei in einem Fach die erste Klausur im 2. Halbjahr durch 1 Fach-arbeit ersetzt werden kann bzw. muss.


2 Klausuren pro Halbjahr (je 135 Minuten im GK und je 180 Minuten im LK).


1 Klausur, die – was den formalen Rahmen angeht – unter Abiturbedin-gungen geschrieben wird.

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Die Leistungsbewertung in den Klausuren wird mit Blick auf die schriftliche Abiturprüfung mit Hilfe eines Kriterienrasters („Erwartungshorizont“) durchgeführt, welches neben den inhaltsbezogenen Teilleistungen auch darstellungsbezogene Leistungen ausweist. Dieses Kriterienraster wird den korrigierten Klausuren beigelegt und Schülerinnen und Schülern auf diese Weise transparent gemacht.

Die Zuordnung der Hilfspunkte zu den Notenstufen orientiert sich in der Qualifikationsphase am Zuordnungsschema des Zentralabiturs. Die Note ausreichend soll bei Erreichen von ca. 50 % der Hilfspunkte erteilt werden. Eine Absenkung der Note kann gemäß APO-GOSt bei häufigen Verstö-ßen gegen die Sprachrichtigkeit vorgenommen werden.

Grundsätze der Leistungsrückmeldung und Beratung:

Für Präsentationen, Arbeitsprotokolle, Dokumentationen und andere Lernprodukte der sonstigen Mitarbeit erfolgt eine Leistungsrückmeldung, bei der inhalts- und darstellungsbezogene Kriterien angesprochen werden. Hier werden zentrale Stärken als auch Optimierungsperspektiven für jede Schülerin bzw. jeden Schüler hervorgehoben.

Die Leistungsrückmeldungen bezogen auf die mündliche Mitarbeit erfol-gen auf Nachfrage der Schülerinnen und Schüler außerhalb der Unter-richtszeit, spätestens aber in Form von mündlichem Quartalsfeedback o-der Eltern-/Schülersprechtagen. Auch hier erfolgt eine individuelle Bera-tung im Hinblick auf Stärken und Verbesserungsperspektiven.

Für jede mündliche Abiturprüfung (im 4. Fach oder bei Abweichungs- bzw. Bestehensprüfungen im 1. bis 3. Fach) wird ein Kriterienraster für den ers-ten und zweiten Prüfungsteil vorgelegt, aus dem auch deutlich die Krite-rien für eine gute und eine ausreichende Leistung hervorgehen.

2.4 Lehr- und Lernmittel

Für den Biologieunterricht in der Sekundarstufe II ist an der Schule X der-zeit kein neues Schulbuch eingeführt. Über die Einführung eines neuen Lehrwerks ist ggf. nach Vorliegen entsprechender Verlagsprodukte zu be-raten und zu entscheiden. Bis zu diesem Zeitpunkt wird auf der Grundlage der zur Verfügung stehenden Lehrwerke die inhaltliche und die kompe-tenzorientierte Passung vorgenommen, die sich am Kernlehrplan SII ori-entiert.

Die Schülerinnen und Schüler arbeiten die im Unterricht behandelten In-halte in häuslicher Arbeit nach. Zu ihrer Unterstützung erhalten sie dazu:

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a) eine Link-Liste „guter“ Adressen, die auf der ersten Fachkonferenz im Schuljahr von der Fachkonferenz aktualisiert und zur Verfügung gestellt wird,

b) ein Stundenprotokoll, das von der Lehrkraft freigegeben wird und dem Kurs über einen virtuellen Klassenraum der Plattform lo-net 2 zur Verfü-gung gestellt wird.

Die Fachkolleginnen und Kollegen werden zudem ermutigt, die Material-angebote des Ministeriums für Schule und Weiterbildung regelmäßig zu sichten und ggf. in den eigenen Unterricht oder die Arbeit der Fachkonfe-renz einzubeziehen. Die folgenden Seiten sind dabei hilfreich:

Der Lehrplannavigator:


Die Materialdatenbank:


Die Materialangebote von SINUS-NRW:






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3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergrei-fenden Fragen

Die Fachkonferenz Biologie hat sich im Rahmen des Schulprogramms für folgende zentrale Schwerpunkte entschieden:

Zusammenarbeit mit anderen Fächern

Die Fachkonferenzen Biologie und Sport kooperieren fächerverbindend in der Einführungsphase. Im Rahmen des Unterrichtsvorhabens V: „Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Kör-per?“ werden im Sportunterricht Fitnesstests wie etwa der Münchener Be-lastungstest oder Multistage Belastungstest durchgeführt und Trainings-formen vorgestellt, welche im Biologieunterricht interpretiert und mithilfe der Grundlagen des Energiestoffwechsels reflektiert werden.

Fortbildungskonzept

Die im Fach Biologie in der gymnasialen Oberstufe unterrichtenden Kolle-ginnen und Kollegen nehmen nach Möglichkeit regelmäßig an Fortbil-dungsveranstaltungen der umliegenden Universitäten, Zoos oder der Be-zirksregierungen bzw. der Kompetenzteams und des Landesinstitutes QUALIS teil. Die dort bereitgestellten oder entwickelten Materialien wer-den von den Kolleginnen und Kollegen in den Fachkonferenzsitzungen vorgestellt und der Biologiesammlung zum Einsatz im Unterricht bereitge-stellt.

Projektwoche in der EF In der letzten Schulwoche vor den Sommerferien wird in der EF eine fach-übergreifende Projektwoche zu einem bestimmten Thema (z.B. „Wasser“, oder „Enzyme in lebensmitteltechnologischen Prozessen“) durchgeführt.

Vorbereitung auf die Erstellung der Facharbeit

Um eine einheitliche Grundlage für die Erstellung und Bewertung der Facharbeiten in der Jahrgangsstufe Q1 zu gewährleisten, findet im Vorfeld des Bearbeitungszeitraums ein fachübergreifender Projekttag statt, gefolgt von einem Besuch einer Universitätsbibliothek, damit die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeiten für Recherchen kennenlernen. Die AG Facharbeit hat schulinterne Richtlinien für die Erstellung einer wissen-schaftlichen Arbeit angefertigt, die die unterschiedlichen Arbeitsweisen in den wissenschaftlichen Fachbereichen berücksichtigen. Im Verlauf eines Projekttages werden den Schülerinnen und Schülern in einer zentralen Veranstaltung und in Gruppen diese schulinternen Kriterien vermittelt.

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Exkursionen

Abgesehen vom Abiturhalbjahr (Q 2.2) sollen in der Qualifikationsphase nach Möglichkeit und in Absprache mit der Stufenleitung unterrichtsbeglei-tende Exkursionen zu Themen des gültigen KLP durchgeführt werden. Aus Sicht der Biologie sind folgende Exkursionsziele und Themen denk-bar:

Q1.1: Besuch eines Schülerlabors/ Labors

LooP- Genetiklabor intern am RHG (Isolation von DNS, PCR, Gelelektrophorese, Genetischer Fingerabdruck)

bzw. an der Fachhochschule Krefeld

Q1.2: Besuch des Umweltzentrums/ Zoo Krefeld nach Ermessen des Fachlehrers z.B.:

Selbstreinigung eines Ökosystems am Beispiel der Pflan-zenkläranlage

Untersuchung von Lebensgemeinschaften und ihren unbe-lebten (abiotischen) Faktoren

Beobachtungen von Anpassungen an den Lebensraum

Bestimmung der Standortfaktoren über die Zeigerpflanzen Methode

Neophyten und Neozoen in NRW

Q2.1: Besuch des Neandertalmuseums

Bestimmung von phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Schädelmerkmalen in der Abguss-Sammlung

Q2.1: Besuch Zoo Krefeld (LK)

• Soziobiologie der Primaten (Ökologie, Sozialformen, Sozial-systeme und Paarungssysteme, Kommunikation, Sexual-verhalten und Evolution des Menschen) Humanevolution

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4 Qualitätssicherung und Evaluation

Evaluation des schulinternen Curriculums Das schulinterne Curriculum stellt keine starre Größe dar, sondern ist als „lebendes Dokument“ zu betrachten. Dementsprechend werden die Inhal-te stetig überprüft, um ggf. Modifikationen vornehmen zu können. Die Fachkonferenz (als professionelle Lerngemeinschaft) trägt durch diesen Prozess zur Qualitätsentwicklung und damit zur Qualitätssicherung des Faches Biologie bei. Der Prüfmodus erfolgt jährlich. Zu Schuljahresbeginn werden die Erfah-rungen des vergangenen Schuljahres in der Fachschaft gesammelt, be-wertet und eventuell notwendige Konsequenzen und Handlungsschwer-punkte formuliert. Die vorliegende Checkliste wird als Instrument einer solchen Bilanzierung genutzt. Sie ermöglicht es, den Ist-Zustand bzw. auch Handlungsbedarf in der fachlichen Arbeit festzustellen und zu dokumentieren, Beschlüsse der Fachkonferenz zur Fachgruppenarbeit in übersichtlicher Form festzuhalten sowie die Durchführung der Beschlüsse zu kontrollieren und zu reflektie-ren.

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Bedingungen und Planungen der Fachgruppenarbeit

Ist-Zustand Auffälligkeiten

Änderungen/ Konsequenzen/ Perspektivplanung

Wer (Verantwortlich)

Bis wann (Zeitrahmen)

Funktionen Fachvorsitz Stellvertretung Sammlungsleitung Gefahrenstoffbeauftragung Fristen beachten! Sonstige Funktionen (im Rahmen der schulprogrammatischen fächerübergrei-fenden Schwerpunkte)

Ressourcen personell Fachlehrkräfte

Lerngruppen Lerngruppengröße …

räumlich Fachräume Bibliothek Computerraum Raum für Fachteamar-beit

Sammlungsraum materiell/ sachlich

Lehrwerke Fachzeitschriften Ausstattung mit De-

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monstrationsexperi-menten

Ausstattung mit Schü-lerexperimenten

zeitlich Abstände Fachteamar-beit

Dauer Fachteamarbeit

Modifikation Unterrichtsvorha-ben u. a. im Hinblick auf die Schwerpunkte der Kompetenz-entwicklung

Leistungsbewertung/ Einzelinstrumente

Klausuren Facharbeiten Kurswahlen Grundkurse Leistungskurse Projektkurse Leistungsbewertung/Grundsätze

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sonstige Mitarbeit Arbeitsschwerpunkt(e) SE fachintern - kurzfristig (Halbjahr) - mittelfristig (Schuljahr) - langfristig fachübergreifend - kurzfristig - mittelfristig - langfristig … Fortbildung Fachspezifischer Bedarf - kurzfristig - mittelfristig - langfristig Fachübergreifender Bedarf - kurzfristig - mittelfristig - langfristig …

Date post:	18-Sep-2018
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Biologie · eine Doppel- und eine Einzelstunde pro Woche oder nur Doppelstunden , wobei eine der...

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