Schulinterner Lehrplan zum Kernlehrplan für die Q1 und Q2 ... · K3). -stellen...

Hollenberg Gymnasium Waldbröl Schulinterner Lehrplan zum Kernlehrplan für die Q1 und Q2 der gymnasialen Oberstufe

Biologie- Grundkurs

(Teilfassung: 01.12.2018)

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Vorwort Zur übersichtlicheren Gestaltung des schulinterne Lehrplans für die Sekundarstufe II des Hollenberg Gymnasiums (HGW) ist die Fachkonferenz Biologie übereingekommen, drei Teilfassungen zu erstellen. Die erste Fassung enthält die Vorgaben und Überle-gungen zur Einführungsphase. Diese Fassung enthält die Kapitel Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit, Entscheidungen zum Unterricht, Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen und Qualitätssicherung und Evaluation. Diese Kapitel gelten natürlich im besonderen Maße auch für die Teilfassungen zur Qualifikationsphase I und II, müssen aber aus Zwecken der Übersichtlichkeit in der Teilfassung für die EF nachgelesen werden! Unter anderem finden Sie dort Angaben zu den Grundsätzen der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung, den Lehr- und Lernmitteln und den Exkursionen. Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben im schulinternen Lehrplan besitzt den Anspruch, sämtliche im Kernlehrplan angeführten Kompetenzen auszuweisen. Dies entspricht der Verpflichtung jeder Lehrkraft, den Lernenden Gelegenheiten zu geben, alle Kompe-tenzerwartungen des Kernlehrplans auszubilden und zu entwickeln. Die entsprechende Umsetzung erfolgt auf zwei Ebenen: der Übersichts- und der Konkretisierungsebene. Im „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ werden die für alle Lehrerinnen und Lehrer gemäß Fachkonferenzbeschluss verbind-lichen Kontexte sowie Verteilung und Reihenfolge der Unterrichtsvorhaben dargestellt. Das Übersichtsraster dient dazu, den Kolle-ginnen 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 für die Lehrkräfte herzustellen und die Übersichtlichkeit zu gewährleisten, werden in der Kategorie „Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung“ an dieser Stelle nur die übergeordneten Kompetenzerwartungen ausgewiesen, während die konkretisierten Kompetenzerwartungen erst auf der Ebene der möglichen konkretisierten Unterrichtsvorhaben Berücksichtigung finden. Der aus-gewiesene 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 Bruttounter-richtszeit verplant. 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, be-sitzt die exemplarische Ausgestaltung „möglicher konkretisierter Unterrichtsvorhaben“ abgesehen von den in der vierten Spal-

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te im Fettdruck hervorgehobenen verbindlichen Fachkonferenzbeschlüssen nur empfehlenden Charakter. Rot hinterlegte Inhalte sind für den jeweils anstehenden Abiturjahrgang verpflichtend und werden jährlich angepasst. Diese Inhalte sind bei „Standardsi-cherung NRW“ nachzulesen! Blau hinterlegte Kompetenzen und inhaltliche Festlegungen sind für eine zentrale Überprüfung nicht geeignet und werden nur materialgebunden abgeprüft (AFB II/ III) Referendarinnen und Referendaren sowie neuen Kolleginnen und Kollegen dienen diese vor allem zur standardbezogenen Orientierung in der neuen Schule, aber auch zur Verdeutlichung von unterrichtsbezogenen fachgruppeninternen Absprachen zu didaktisch-methodischen Zugängen, fächerübergreifenden Kooperatio-nen, Lernmitteln und -orten sowie vorgesehenen Leistungsüberprüfungen. Abweichungen von den vorgeschlagenen Vorgehens-weisen 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 Unterrichtsvorha-ben insgesamt alle Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Berücksichtigung finden.

ÜBERSICHTSRASTER Unterrichtsvorhaben in der Qualifikationsphase 1 (Grundkurs)

1.Halbjahr

Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS

Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Cytogenetik und humangenetische Beratung Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnosti-ziert und therapiert werden und welche (ethischen) Kon-flikte treten dabei auf? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

• UF1 Wiedergabe

• E3 Hypothesen

• E5 Auswertung

• K1 Dokumentation

• K2 Recherche

• B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Meiose und Rekombination Analyse von Familien-stammbäumen Bioethik Zeitbedarf: 15 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Molekulargenetik –Vom Gen zum Merkmal (Modellvorstellungen zur Proteinbiosynthese) Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Folgen haben Veränderungen genetischer Strukturen auf einen Organismus? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

• UF1 Wiedergabe

• UF 2 Auswahl

• UF3 Systematisierung

• UF4 Vernetzung

• E1 Probleme und Fragestellungen

• E6 Modelle

Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Proteinbiosynthese Genregulation/Genaktivität ge-netischer Code Zeitbedarf: ca. 18 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Angewandte Genetik –Welche Chan-cen, Risiken und Manipulationsmöglichkeiten bestehen durch die Gentechnik? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

• K2 Recherche

• B1 Kriterien

• B4 Möglichkeiten und Grenzen

• K3 Präsentation Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Biotechnik/ Gentechnik Bioethik Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten

Mögliche Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Inhaltsfeld: IF 3 Genetik

• Unterrichtsvorhaben I: Cytogenetik und humangenetische Beratung - Wie können genetisch bedingte

Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche (ethischen) Konflikte treten dabei auf?

• Unterrichtsvorhaben II: Molekulargenetik – Vom Gen zum Merkmal - Wie entstehen aus Genen Merkmale

und welche Folgen haben Veränderungen genetischer Strukturen auf einen Organismus?

• Unterrichtsvorhaben III: Angewandte Genetik –Welche Chancen, Risiken und Manipulationsmöglichkeiten

bestehen durch die Gentechnik?

Inhaltliche Schwerpunkte:

• Meiose und Rekombination

• Stammbaumanalysen

• Bioethik

• der genetische Code

• Proteinbiosynthese

• differenzielle Genaktivität

• Gentechnik

Basiskonzepte: System Merkmal, Gen, Allel, Genwirkkette, DNA, Chromosom, Genom, Rekombination, Stammzelle

Struktur und Funktion

Proteinbiosynthese, Genetischer Code, Genregulation, Transkriptionsfaktor, Mutation, Proto-Onkogen, Tumor-Suppressorgen, DNA-Chip

Entwicklung Transgener Organismus, Epigenese, Zelldifferenzierung, Meiose

Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten

Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Cytogenetik und humangenetische Beratung Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche (ethischen) Konflikte treten dabei auf?

Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)


• Meiose und Rekombination

• Analyse von Familienstammbäumen

• (Bioethik) Zeitbedarf: 15 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern.

• E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hy-pothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ablei-ten

• E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysie-ren und Ergebnisse verallgemeinern.


• K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissen-schaftlichen Publikationen recherchieren, auswerten und verglei-chend beurteilen,

• B3 an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hin-tergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wis-senschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten.

Mögliche didaktische Leitfra-gen / Sequenzierung inhaltli-cher Aspekte

Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Mate-rialien/ Methoden

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

Reaktivierung von SI/EF-Vorwissen

• Mendel

• Mitose

• Zellbiologie

SI-Wissen wird reaktiviert, ein Ausblick auf Neues wird gege-ben.

Wo und wie entscheidet sich die genetische Ausstattung einer Keimzelle und wie entsteht ge-netische Vielfalt?

• Meiose

• Spermatogenese / Ooge-nese

• inter- und intrachromoso-male Rekombination

-erläutern die Grund-prinzipien der Rekombi-nation (Reduktion und Neu-kombination der Chromosomen) bei Meiose und Befruchtung (UF4).

Selbstlernplattform von Mallig: http://www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs Embryonalentwicklung des Menschen (National Geografic) Animationen zur Meiose (onli-ne/Medienzentrum) Materialien (z. B. Knetgummi) Arbeitsblätter

Zentrale Aspekte der Meiose werden selbstständig wiederholt und geübt (bspw. interaktiver Selbstlernkurs!). Schlüsselstellen bei der Keimzel-lenbildung werden erarbeitet und die theoretisch möglichen Re-kombinationsmöglichkeiten wer-den ermittelt.

Welche Fehler können bei der Bildung von Keimzellen auftre-ten und welche Folgen haben

-erklären die Auswir-kungen verschiedener Gen-, Chromosom- und

Film, Karyogramme o.ä.

Erstellen, lesen und interpretieren von Karyogrammen anhand von realen Fallbeispielen (Trisomien,

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


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sie?

• Mutationstypen o Numerische Abberatio-

nen o Strukturelle Abberatio-

nen o Genommutationen

• Fehler in der Genwirkkette

Genom-mutationen auf den Phänotyp (u.a. un-ter Berücksichtigung von Genwirkketten) (UF1, UF4)

Translokation etc.)

Wie kann man Vererbungsmus-ter von genetisch bedingten Krankheiten aus Familien-stammbäumen ermitteln und wie kann man daraus Prognosen für den Nachwuchs ableiten? →Erbgänge und Vererbungs-modi (autosomal und gonoso-mal) genetisch bedingter Krank-heiten z.B.

• Albinismus

• Mukoviscidose

• Muskeldystrophie

• Chorea Huntington

• Bluterkrankheit/ Rotgrün-schwäche

→Genkopplung/Kopplungsbruch →autosomale und gonosomale Krankheiten

-formulieren bei der Stammbaumanalyse Hypothesen zu X-chromosomalen und autosomalen Verer-bungsmodi genetisch bedingter Merkmale un d begründen die Hypo-thesen mit vorhandenen Daten auf der Grundla-ge der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4).

Checkliste zum methodischen Vorgehen bei einer Stamm-baumanalyse (AB) Exemplarische Beispiele für drei verschiedene Familienstamm-bäume Selbstlernplattform von Mallig: http://www.mallig.eduvinet.de

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Die Auswer-tungskompetenz bei humange-netischen Stammbäumen wird im Unterricht an mehreren Bei-spielen geübt. Prognosen zum Auftreten spezifi-scher, genetisch bedingter Krankheiten werden für Paare mit Kinderwunsch ermittelt und für (weitere) Kinder begründet ange-geben


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Wie lassen sich humangeneti-sche Diagnosen erstellen? Wie läuft eine genetische Beratung ab?

• Non-invasive Methoden

• Invasive Methoden

• PID

• DNA-Chips

erläutern molekularge-netische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektro-phorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1) -geben die Bedeutung von DNA-Chips an und beurteilen Chancen und Risiken (B1, B3)

AB zum Buch “Biologie heute” Recht auf (Nicht)Wissen – Gen-tische Beratung bei Dystrophie Familiärer Brust- u. Eierstock-krebs (Bsp. Angelina Jolie)

Rollenspiel zum Ablauf einer ge-netischen Beratung Evtl. Diskussion

Welche therapeutischen Ansät-ze ergeben sich aus der Stammzellenforschung und was ist von ihnen zu halten?

• Gentherapie

• Zelltherapie

-recherchieren Unter-schiede zwischen emb-ryonalen und adulten Stammzellen und prä-sentieren diese unter Verwendung geeigneter Darstellungsformen (K2, K3). -stellen naturwissen-schaftlich-gesellschaftliche Positi-onen zum therapeuti-schen Einsatz von Stammzellen dar und beurteilen Interessen

Recherche zu embryonalen bzw. adulten Stammzellen und damit verbundenen therapeuti-schen Ansätzen in unterschied-lichen, von der Lehrkraft ausge-wählten Quellen:

- Internetquellen - Fachbücher / Fachzeit-

schriften

Checkliste: Welche Quelle ist neutral und welche nicht? Checkliste: richtiges Belegen von Informationsquellen Ggf. Powerpoint-

Das vorgelegte Material könnte von SuS ergänzt werden. An dieser Stelle wird nochmal ganz kurz an das Methodensemi-nar in der EF erinnert (korrektes Belegen von Text- und Bildquel-len, Reflektieren von neutralen und „interessengefärbten Quel-len“)!

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sowie Folgen ethisch (B3, B4).

Präsentationen der SuS Dilemmamethode Gestufte Hilfen zu den ver-schiedenen Schritten der ethi-schen Urteilsfindung

Am Beispiel des Themas „Dürfen Embryonen getötet werden, um Krankheiten zu heilen?“ kann die Methode einer Dilemma-Diskussion durchgeführt und als Methode reflektiert werden.

Diagnose von Schülerkompetenzen:

• Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens

Leistungsbewertung:

• KLP-Überprüfungsform: „Analyseaufgabe“; angekündigte Kurztests möglich, z. B. zu Meiose / Karyogrammen / Stammbaumanalyse

• ggf. Klausur / Kurzvortrag

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Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Molekulargenetik - Vom Gen zum Merkmal – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Folgen haben Veränderungen genetischer Strukturen auf einen Orga-nismus?




• Genregulation

• der genetische Code

• differenzielle Genaktivität


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können …

• UF1: biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und

erläutern.

• UF2: zur Lösung von biologischen Problemen zielführende Defi-

nitionen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet

auswählen und anwenden.

• UF4: Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen

und durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vorgängen

auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens er-

schließen und aufzeigen.

• E1: selbständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Prob-

leme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Frage-

stellungen präzisieren

• E6: Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoreti-schen Modellen mathematischen Modellierungen und Simulatio-nen) biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen.

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Welche Sprache spricht die DNA und welche Fehler macht sie?

• Molekularstruktur der DNA

• Das Alphabet des Lebens

• Mutationstypen

-erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und charakterisieren mit dessen Hilfe Genmuta-tionen (UF1, UF2).

DNA-Isolierung aus Tomaten oder Zwiebeln AB „Modell einer DNA selber bauen“ Arbeitsblatt: Triplettcode

Experimentelle Arbeit in Gruppen Partnerarbeit mit Arbeitsblättern Im Sinne des Spiralcurricukums wird hier erneut Wissen aus der EF aufgegriffen.

Wie werden die Erbinformatio-nen realisiert?

• Definition des Gens

• Ein Gen - ein Enzym - Hypo-

these

• Der Weg vom Gen zum

Merkmal


-vergleichen die moleku-laren Abläufe in der Pro-teinbiosynthese bei Pro- und Eukaryonten (UF1, UF3)

Videoclips aus dem Internet (ge-ro movie o.ä.) Proteinbiosynthese

Wie regulieren Gene die Stoff-wechselaktivität der Bakterien?

-erläutern und entwi-ckeln Modellvorstellun-gen auf der Grundlage

Genregulation nach Jacob-Monod für Substratinduktion (Lac-Operon) und für Endpro-

Evtl. Kugellager

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• Jacob-Monod-Modell/ Operon-Modell

von Experimenten zur Aufklärung der Genre-gulation bei Prokaryon-ten (E2, E5,E6)

dukthemmung (Trp-Operon)/ Erarbeitung im „Kugellager“

Wie regulieren Gene die Tei-lungsfähigkeit von Zellen und wie entsteht beim Menschen Krebs?

• Wachstumsförderung und Wachstumshemmung von Zellen

• (Zelldifferenzierung)

-erklären mithilfe eines Modells die Wechsel-wirkung von Proto-Onkogenen und Tumor-Suppressorgenen auf die Regulation des Zell-zyklus und erklären die Folgen von Mutationen in diesen Genen (E6,UF1,UF3,UF4)

z. B.Film bzw. UBio Themenheft zur Apoptose Theorien zur Entstehung von Krebs: Film(e) zu Krebs bzw. Onkoge-nen aus dem Internet

(Internet-)Recherche Entwicklung eines Modells auf der Grundlage von p53 und Ras

Welche Rolle spielen Umwelt-faktoren bei der Genregulation?

• Aktivierung und Inaktivie-rung von Genen (DNA-Methylierung)

-erklären einen epige-netischen Mechanismus als Modell zur Regelung des Zellstoffwechsels (E6)

Entwicklungskontrollgene

Textarbeit, Recherche, Vortrag zu einem ausgewählten Beispiel (bspw. Fellfärbung Katze, fleißige Bienen bzw. Fettleibigkeit Ratten) (Ein Modell zur epigenetischen Regelung des Zellstoffwechsels)

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Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Angewandte Genetik –Welche Chancen, Risiken und Manipulationsmöglichkeiten bestehen durch die Gentech-nik?



• Gentechnik

• Bioethik



• K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen

• K3 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Ver-wendung situationsangemessener Medien und Darstellungs-formen adressatengerecht präsentieren

• B1 fachliche, wirtschaftlich-politische und moralische Kriterien bei Bewertungen von biologischen und biotechnischen Sach-verhalten unterscheiden und angeben.

• B4 begründet die Möglichkeiten und Grenzen biologischer Prob-lemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwissen-schaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten.

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Wie können Molekulargenetiker Gene manipulieren?

• Restriktionsenzyme, Plasmi-de, Vektoren

• transgene Nutzpflanzen und –tiere

• evtl Gentransfer

• Stammzellenforschung

-beschreiben moleku-largenetische Werkzeu-ge und erläutern deren Bedeutung für gentech-nische Operationen (UF1) -begründen die Ver-wendung bestimmter Modellorganismen (u.a. E. coli) für besondere Fragestellungen geneti-scher Forschung (E6,E3) -stellen mithilfe geeig-neter Medien die Her-stellung transgener Le-bewesen dar und disku-tieren ihre Verwendung (K1,B3)

z.B. Internet- und Buchquellen, raabits Lerneinheit, PDN, alte Zentralabiklausur Bt- Pflanzen

Gruppenarbeit

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Wie finden Molekulargenetiker Gene?

• Lokalisierung von Genen

• Identifizierung von Genen

-erläutern molekularge-netische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektrophorese und ihre Einsatzgebiete (E4,E2,UF1)

Gelelektrophorese, DNA- Isolie-rung, PCR etc. in Theorie und evtl. Praxis

Gelelektrophoretische Untersu-chung

Wo sind Molekulargenetiker ge-fragt?

• Genotypisierung (DNA-Chips)

• Anwendungsbereiche

-geben die Bedeutung von DNA-Chips an und beurteilen Chancen und Risiken (B1,B3)

Recherche und Präsentation Evtl. Referat: Genomanalyse mit Nanowerkzeug


Inhalts- und darstellungsbezogen Evaluation von Präsentationen und Referaten

Leistungsbewertung:

Form und Grad der Bewältigung von Arbeitsaufträgen

Referate

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2.Halbjahr

Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Autökologie– 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 ökologische Nische Zeitbedarf: ca. 18 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Populationsökologie - Welchen Einfluss haben biotische Faktoren auf Popu-lationen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

• UF1 Wiedergabe


• UF4 Vernetzung

• E6 Modelle

• K4 Argumentation

Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Wechselbeziehungen Dynamik von Populationen Zeitbedarf: ca. 15 Std. à 45 Minuten

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Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Synökologie

Welchen Einfluss hat der Mensch auf Stabilität und Dy-namik von Ökosystemen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

• E5 Auswertung

• K2 Recherche

• K3 Präsentation

• B2 Entscheidungen

• B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Stoffkreislauf und Energiefluss Mensch und Ökosys-teme Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten

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Mögliche Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)

• Unterrichtsvorhaben IV: Autökologie -Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen

von Arten?

• Unterrichtsvorhaben V: Populationsökologie - Welchen Einfluss haben biotische Faktoren auf Populatio-

nen?

• Unterrichtsvorhaben VI: Synökologie - Welchen Einfluss hat der Mensch auf Stabilität und Dynamik von

Ökosystemen?

Inhaltliche Schwerpunkte: • Umweltfaktoren und ökologische Potenz

• ökologische Nische

• Wechselbeziehungen

• Dynamik von Populationen

• Stoffkreislauf und Energiefluss

• Mensch und Ökosysteme

Basiskonzepte: System Ökosystem, Biozönose, Population, Organismus, Symbiose, Parasitismus, Konkurrenz ,Kompartiment, Fotosynthe-se, Stoffkreislauf Struktur und Funktion Chloroplast, , ökologische Nische, ökologische Potenz, Populationsdichte Entwicklung Sukzession, Populationswachstum, Lebenszyklusstrategie Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten

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Unterrichtsvorhaben IV - GK: Thema/Kontext: Autökologie

- Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten?

Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)


• Umweltfaktoren und ökologische Po-

tenz

• ökologische Nische

Zeitbedarf: 15 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … E1 selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Prob-leme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Frage-stellungen präzisieren E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hy-pothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ablei-ten E4 Experimente mit komplexen Versuchsplänen und -aufbauten mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien (Sicherheit, Messvorschriften, Variab-lenkontrolle, Fehleranalyse) durchführen E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln und Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern.

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Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte


Empfohlene Lehrmit-tel/ Materialien/ Me-thoden

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

Welchen Einfluss haben Temperatur und Licht auf Tiere?

• ökologische Potenz

• Homoiothermie und Poikil-

othermie

• abiotischer Faktor Licht

- zeigen den Zusammen-hang zwischen dem Vor-kommen von Bioindikato-ren und der Intensität abiotischer Faktoren in einem beliebigen Öko-system auf (UF3, UF4, E4)

evtl. Experimente zur Darstellung des Lichteinflusses bzw. Temperatureinflusses von Tieren

- Schülerexperiment

Welche Lebewesen leben in einem aquatischen Lebensraum?

• Untersuchungen im aquati-

schen Lebensraum

• der Lebensraum „See“ im Jah-

reszyklus

-untersuchen das Vor-kommen, die Abundanz und die Dispersion von Lebewesen eines Öko-systems im Freiland (E1, E2, E4) -entwickeln aus zeitlich-rhythmischen Änderun-gen des Lebensraums biologische Fragestellun-gen und erklären diese auf der Grundlage von

Arbeiten mit dem Öko-logie-Koffer (Frei-landökologie) Film „Der See 1 und 2“ AB zum See im Jah-reslauf mit Tabellen-material und Grafiken

Exkursion zur Bröl: Bestimmung von Leitorga-nismen sowie Bestands-dichteuntersuchung mit Pro-tokollanfertigung Tabellendaten in Grafiken bzw. Texte umwandeln oder umgekehrt

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Daten (E1, E5),

Besteht ein Zusammenhang zwi-schen der Größe von Tieren und ih-rem Vorkommen bzw. ihrer Verbrei-tung?

• Bergmannsche und Al-

len´sche Regel

• Minimumgesetz

- erläutern die Aussage-kraft von biologischen Regeln (u.a. tiergeogra-phische Regeln) und grenzen diese von na-turwissenschaftlichen Gesetzen ab (E7, K4).

Durchführen und Auswerten von Expe-rimenten: Abkühlung von heißem Wasser in unterschiedlich großen Glaskolben/ Standzylindern oder Kartoffeln

Erstellen von Grafiken am Computer

Welchen Einfluss haben CO2-Gehalt und Licht auf Pflanzen?

• Anpassungserscheinungen von Pflanzen an verschiedene Standorte

-analysieren Messdaten zur Abhängigkeit der Fo-tosyntheseaktivität von unterschiedlichen abioti-schen Faktoren (E5)

Schülerversuche mit Elodea Versuchsan-leitungen (Berliner Blau, CO2- Abhän-gigkeit etc.)

Schülerversuche mit Elodea mit Auswertung

Welche Reaktionen laufen bei der Fotosynthese ab und wo finden sie statt?

• Blattanatomie

• Kompartimentierung im Chlo-

roplasten

• Differenzierung von Licht- und

-erläutern den Zusam-menhang zwischen Foto-reaktion und Synthe-sereaktion undordnen die Reaktionen den unter-schiedlichen Komparti-menten des Chloroplas-ten zu (UF1, UF3)

Chloroplasten-Modell (Sammlung) Fotosynthese Infor-mations- und Ar-beitsblätter; Referate C3- und C4- Pflanzen

Evtl. Gruppenarbeit (Kugel-lager) Stationenlernen: „Fotosyn-these“

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Dunkelreaktionen bei der Fo-tosynthese

Was ist eine ökologische Nische?

• Toleranzkurve

• das vieldimensionale Wirkungs-

gefüge

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

Gruppenarbeit: Bach-forelle/ Regenbogen-forelle/ Signalkrebs/ Strudelwürmern o. Springkraut (Auswertung von Da-ten zur Entwicklungs-dauer und –häufigkeit unter verschiedenen abiotischen Faktoren)

Gruppenpuzzle - Darstellung von abiotischen Variablen im ein-, zwei- und dreidimensi-onalem Raum


• Ampelabfrage

Leistungsbewertung:

• Verhalten und Ergebnis bei Arbeitsaufträgen mit experimentellen Anteilen

• evtl. Klausuraufgabe

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Unterrichtsvorhaben V – GK: Thema/Kontext: Populationsökologie

- Welchen Einfluss haben biotische Faktoren auf Populationen?



• Wechselbeziehungen

• Dynamik von Populationen

• Ökosystem See


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Die Schülerinnen und Schüler können … UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern. UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen. UF4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und durch menschliches Handeln hervorgerufenen Veränderungen auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens erschließen und aufzeigen E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoreti-schen Modellen mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersa-gen.

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Mögliche didaktische Leitfra-gen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwar-tungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …


Didaktisch-methodische Anmer-kungen und Empfeh-lungen sowie Darstel-lung der verbindli-chen Absprachen der Fachkonferenz

Wo und wann gibt es Blatt-läuse? • Populationsdynamik

der Blattlaus

• Vergleich von Popu-

lationswachstums-

kurven verschie-

dener Tierarten

• r-Strategen z.B.

Wasserfloh, Blatt-

laus

• K-Stratege z.B.

Fuchs, Eisbär

- leiten aus Daten zu abiotischen und biotischen Faktoren Zusammenhän-ge im Hinblick auf zyklische und suk-zessive Veränderungen (Abundanz und Dispersion von Arten) sowie K- und r- Lebenszyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, UF4)

Auswertung von popu-lationsdynamischen Daten

Welche Formen von Wech-selbeziehungen gibt es und

- beschreiben die Dynamik von Popu-lationen in Abhängigkeit von dichte-

Arbeitsblätter und Partnerspiel zu verschiedenen Wechselbe-

Literaturrecherche (Bibliothek)

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was bedeuten sie für die Beteiligten? • Räuber- Beute –

Beziehung

• Symbiose

• Parasitismus

• interspezifische

Konkurrenz

• intraspezifische

Konkurrenz

abhängigen und dichteunabhängigen Faktoren (UF1) - leiten aus Untersuchungsdaten zu intra-und interspezifischen Beziehun-gen (Parasitismus, Symbiose, Kon-kurrenz) mögliche Folgen für die je-weiligen Arten ab und präsentieren diese unter Verwendung angemes-sener Medien (E5, K3, UF1)

ziehungen Evtl. Schädlingsbekämpfungs-methoden

Evtl. Exkursion zum Brölbach ( zu Lebens-räumen und Nah-rungsbeziehungen)

Sind Veränderungen der Individuendichte von Arten in Wechselbeziehungen be-rechenbar? • Kenndaten von Po-

pulationen

• Lotka-Volterra-

Regeln

- untersuchen die Veränderungen von Populationen mit Hilfe von Simu-lationen auf der Grundlage des Lot-ka-Volterra-Modells (E6)

Computersimulation Das Räuber-Beute-Spiel (Sammlung)

Wie kommt es zu einer Pla- - recherchieren Beispiele für biologi- Filmmaterial, Zeitungsartikel etc. Fotodokumentation

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ge?

• historische und aktuelle

„Plagen“, z.B. asiati-

scher Marienkäfer in

Deutschland, Signal-

krebs, Neophyten, z. B.

Indisches Springkraut,

Herkulesstaude etc.

(Neobiota und Neo-

zoen)

sche Invasion von Arten und leiten Folgen für das Ökosystem ab (K2, K4)

zu Plagen in unserer Region


• Eigendiagnose in Partner- und Gruppenarbeit

Leistungsbewertung:

• Darstellung und Auswertung von Recherche- und Simulationsergebnissen

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Unterrichtsvorhaben VI - GK: Thema/Kontext: Synökologie

- Welche Einflüsse wirken auf Stabilität und Dynamik von Ökosystemen?



• Stoffkreislauf und Energiefluss

• Mensch und Ökosysteme


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartun-gen: Die Schülerinnen und Schüler können … K3 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Dar-stellungsformen adressatengerecht präsentieren. B2 Auseinandersetzungen und Kontroversen zu biologi-schen und biotechnischen Problemen und Entwicklungen differenziert aus verschiedenen Perspektiven darstellen und eigene Entscheidungen auf der Basis von Sachargu-menten vertreten. B3 an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten.

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Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher As-pekte

Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materia-lien/ Methoden


Welche Einflüsse wirken auf die Stabilität von Ökosystemen?

• Trophieebenen und Nah-

rungsnetz

• Biomasse und Energiefluss

• ökologisches Gleichge-

wicht

• Kreislauf des Stickstoffs

- stellen energetische und stoffliche Bezie-hungen verschiedener Organismen unter den Aspekten von Nahrungskette, Nah-rungsnetz und Trophieebene formal, sprach-lich und fachlich korrekt dar (K1, K3) - entwickeln Handlungsoptionen für das ei-gene Konsumverhalten und schätzen diese unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit ein (B2, B3) - diskutieren Konflikte zwischen der Nutzung natürlicher Ressourcen und dem Natur-schutz (B2, B3) - präsentieren und erklären auf der Grundla-ge von Untersuchungsdaten die Wirkung von anthropogenen Faktoren auf einen aus-gewählten globalen Stoffkreislauf (K1, K3, UF1)

Darstellung eines Nahrungsnetzes in Form eines Pfeildiagramms Abb. zu Mineralstoffgehalten in Seen Berechnung ökol. Fußabdruck Untersuchungsergebnisse Lumbri-cus (o.ä.) und Restaurierungs-maßnahmen von Seen/ Flüssen

Der Zusammenhang der Trophieebenen und Mineralstoffgehal-te wird im Kontext der Gewässeruntersu-chung (s.o.) themati-siert Die Veränderung der Trophiestufen von Gewässern unter ökonomischen und ökologischen Aspek-ten

31

Was bewirkt der Treibhausef-fekt?

• Kreislauf des Kohlenstoffs

• natürlicher und anthropo-

gen induzierter Treibhaus-

effekt

• Auswirkungen von Emissi-

onen auf natürliche Kreis-

läufe

-präsentieren und erklären auf der Grundla-ge von Untersuchungsdaten die Wirkung von anthropogenen Faktoren auf einen aus-gewählten globalen Stoffkreislauf (K1, K3, UF1)

Referate


∙ Präsentation

Leistungsbewertung:

∙ Vortrag ∙ Klausuraufgabe

Summe Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS: 90 Stunden

32


1.Halbjahr


Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

• UF1 Wiedergabe


• K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Grundlagen evolutiver Veränderung Art und Artbildung Stamm-bäume (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:

33


• K4 Argumentation Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution des Menschen Stammbäume (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten


34

Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution)

• Unterrichtsvorhaben I: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel?

• Unterrichtsvorhaben II: Evolution von Sozialstrukturen – Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens?

• Unterrichtsvorhaben III: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch? Inhaltliche Schwerpunkte:

• 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, Artbildung, Phylogenese


35

Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel?

Inhaltsfeld: Evolution


• Grundlagen evolutiver Veränderung

• Art und Artbildung

• Stammbäume Teil 1


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwar-tungen: Die Schülerinnen und Schüler können …

• UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern.

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

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

Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des Kern-lehrplans Die Schülerinnen und Schü-ler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Emp-fehlungen sowie Dar-stellung der verbindli-chen Absprachen der Fachkonferenz

Veränderung und Vielfalt-

Biodiversität?!

• Variabilität und Artenvielfalt

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

erläutern den Einfluss der

Blattlausarten etc. Umgang mit Daten zur Artbildung und Selektion und Übertragung auf wei-tere Beispiele

Evtl. Besuch des Sen-ckenberg-Museums in Frankfurt o.ä.

36

• Der Artbegriff!

• Synthetische Evolutions-

theorie (evtl. mit Coevoluti-

on)

• Veränderungen in großen

und kleinen Schritten

• Mutation, Selektion,

Gendrift etc.

• Selektion verändert Popula-

tionen

Der Artbildungsprozess:

• Adaptive Radiation

• Coevolution

• Isolationsmechanismen

• Sympatrische und allopatri-sche Artbildung

Erstellen und analysieren von Stammbäumen:

• Homologie und Analogie

Evolutionsfaktoren (Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift) auf den Genpool einer Population. (UF4, UF1)

stellen den Vorgang der adaptiven Radiation unter dem Aspekt der Angepasst-heit dar (UF2, UF4), stellen die synthetische Evo-lutionstheorie zusammenfas-send dar (UF2, UF4). deuten Daten zu anatomisch-morphologischen und mole-kularen Merkmalen von Or-ganismen zum Beleg kon-vergenter und divergenter Entwicklungen (E5, UF3), erklären Modellvorstellungen zu allopatrischen und sympa-trischen Artbildungsprozes-sen an Beispielen (E6, UF1), entwickeln und erläutern Hy-pothesen zu phylogeneti-schen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anato-misch-morphologischen [und molekularen] Homolo-gien (E3, E5, K1, K4),

Die Giraffe und die Akazie Selektionsspiele Grundlagen evolutiver Veränderung (bspw. Grippeviren )

37

erstellen und analysieren Stammbäume anhand von Daten zur Ermittlung von Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5), stellen Belege für die Evolu-tion aus verschiedenen Be-reichen der Biologie [(u.a. Molekularbiologie)] adressa-tengerecht dar (K1, K3), wählen angemessene Medi-en zur Darstellung von Bei-spielen zur Coevolution aus Zoologie und Botanik aus und präsentieren die Beispie-le (K3, UF2).



Leistungsbewertung:

• KLP-Überprüfungsform: „Analyseaufgabe“

• Ggf. Klausur

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


38


• Evolution und Verhalten



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

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




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

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

• Evolution der Sexualität

• Sexuelle Selektion - inter- und intrasexuelle

Selektion - reproduktive Fitness

erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Pro-zess der Evolution unter dem Aspekt der Weiter-gabe 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-rungsansätzen bzw. Theorien (Gruppense-lektionstheorie und In-dividualselektionstheo-rie)

Phänomen: Sexualdimorphis-mus

39

Ggf. Powerpoint-Präsentationen Beobachtungsbogen

Präsentationen werden inhalts- und darstellungsbezogen evalu-iert.

Wieso gibt es unterschiedliche Sozial- und Paarsysteme?

• Paarungssysteme

• Habitatwahl

-analysieren anhand von Daten die evolutionäre Entwicklung von Sozial-strukturen (Paarungs-systeme, 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 Erschlie-ßung von Graphiken / Sozio-grammen Präsentationen

Lebensgemeinschaften werden anhand von wissenschaftlichen Untersuchungsergebnissen und grundlegenden Theorien analy-siert. Erklärungshypothesen werden veranschaulichend dargestellt. Ergebnisse werden vorgestellt und seitens der SuS inhalts- und darstellungsbezogen beurteilt.



Leistungsbewertung:


• Ggf. Klausur

40

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



• Evolution des Menschen

• Stammbäume Teil 2


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwar-tungen: Die Schülerinnen und Schüler können …

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

• K4 sich mit anderen über biologische Sachver-halte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argu-mente belegen bzw. widerlegen


Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des Kern-lehrplans Die Schülerinnen und Schü-ler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden


Evolution des Menschen:

• Molekulare Ver-wandtschaft

• DNA- Datenban-ken

• nc- und mt DNA

• Methoden der Pa-läontologie

• Der Mensch ist ein Primat:

ordnen den modernen Men-schen kriteriengeleitet den Primaten zu (UF3),

stellen die synthetische Evo-lutionstheorie zusammenfas-send dar (UF2, UF4).

analysieren molekulargeneti-sche Daten und deuten sie im Hinblick auf die Verbrei-

Vergleich und Auswertung verschiedener Da-ten,Stammbaumdarstel-lungen und Stammbaum-erstellung

Besuch der Zooschu-

41

• unsere nächsten Verwandten?!

• Mensch und Schimpanse- ein Vergleich

• Wdh./ Einführung des Präzipitintests, DNA-DNA- Hybri-disierung, DNA- Sequenzierung etc.

Die frühen Hominiden:

• Homo- eine Gat-tung erobert die Welt

• Die Herkunft des heutigen Men-schen

• Neandertaler- ein Stück For-schungsgeschichte

tung von Allelen und Ver-wandtschaftsbeziehungen von Lebewesen (E5, E6),

entwickeln und erläutern Hy-pothesen zu phylogeneti-schen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anato-misch-morphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4),

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

-stellen Belege für die Evolu-tion aus verschiedenen Be-reichen der Biologie [(u.a. Molekularbiologie)] adressa-tengerecht dar (K1, K3),

-diskutieren wissenschaftli-che Befunde (u.a. Schlüs-selmerkmale) und Hypothe-sen zur Humanevolution un-ter dem Aspekt ihrer Vorläu-

Arbeitsblätter zu Schlüs-selmerkmalen; Vergleich und auswertende Diskus-sion

le Köln zur Primaten-beobachtung

42

Hautfarbe und Diskrimi-nierung:

• Hautfarbe und Sonnenlicht

• Rassebegriff

figkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7, B4),

-belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organismen (u.a. mithilfe von Auszügen aus Gendatenbanken) (E2, E5).

-bewerten die Problematik des Rasse-Begriffs beim Menschen aus historischer und gesellschaftlicher Sicht und nehmen zum Missbrauch dieses Begriffs aus fachlicher Perspektive Stellung (B1, B3, K4).



Leistungsbewertung:


• Ggf. Klausur

Unterrichtsvorhaben I- LK: Thema/ Kontext: Evolution in Aktion- Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel?

Inhaltsfeld 6: Evolution

43


2.Halbjahr


Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der Informationsverarbeitung und Wahrnehmung – Wie wird aus ei-ner durch einen Reiz ausgelösten Erregung eine Wahrneh-mung? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

• UF1 Wiedergabe

• UF2 Auswahl

• E6 Modelle

• K3 Präsentation Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau und Funktion von Neuronen Neuronale Informations-verarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung Methoden der Neurobiologie Teil 1 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:


• UF4 Vernetzung Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Plastizität und Lernen Methoden der Neurobiologie Teil 2 Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten


44

45

Mögliche Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Inhaltsfeld: IF 4 Neurobiologie

• Unterrichtsvorhaben IV: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der Informationsverarbeitung und Wahrnehmung –

Wie wird aus einer durch einen Reiz ausgelösten Erregung eine Wahrnehmung?

Unterrichtsvorhaben V: Lernen und Gedächtnis – Wie muss ich mich verhalten, um Abiturstoff am besten zu lernen und zu behal-ten?


• Aufbau und Funktion von Neuronen

• Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung

• Plastizität und Lernen

• Methoden der Neurobiologie

Basiskonzepte: System

Neuron, Membran, Ionenkanal, Synapse, Gehirn, Rezeptor

Struktur und Funktion

Neuron, Natrium-Kalium-Pumpe, Potentiale, Amplituden- und Frequenzmodulation, Synapse, Neurotransmitter, Hormon, se-cond messenger, Sympathikus, Parasympathikus

Entwicklung

Neuronale Plastizität


Stundenvolumen in der Qualifikationsphase (Q2) –GRUNDKURS: 60 Stunden

46

Unterrichtsvorhaben V:

Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der Informationsverarbeitung und Wahrnehmung – Wie wird aus einer durch einen Reiz ausgelösten Erregung eine Wahrnehmung?

Inhaltsfeld: IF 4 Neurobiologie


• Aufbau und Funktion von Neuronen

• Neuronale Informationsverarbeitung

• Grundlagen der Wahrnehmung

• (Methoden der Neurobiologie Teil 1)



• UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben

und erläutern

• UF2 zur Lösung von biologischen Problemen zielführende De-

finitionen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet

auswählen und anwenden

• E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theore-

tischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simu-

lationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären

odervorhersagen.

• K3 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter

Verwendung situationsangemessener Medien und Darstel-

lungsformen adressatengerecht präsentieren

Mögliche didaktische Leit-fragen / Sequenzierung in-haltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und

Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Me-thoden

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

47

Schüler … chen der Fachkonferenz

Nervenzellen- Bau und

Funktion

• Vom Reiz zur Re-

aktion, das Neuron

• Wdh. Biomembran-

Grundlage der

Funktion von Neu-

ronen

• Ruhepotential

• Entstehung eines

Aktionspotentials

• Weitergabe des AP

• Umwandlung von

Reizen in elektri-

sche Signale

Neuronale Schaltungen:

• Synapsenaufbau

und Verrechnungs-

prozesse

• Synapsengifte

-beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1),

-erklären die Weiterlei-tung des Aktionspotenti-als an myelinisierten A-xonen (UF1),

-erläutern die Verschal-tung von Neuronen bei der Erregungsweiterlei-tung und der Verrech-nung von Potentialen mit der Funktion der Synap-sen auf molekularer Ebe-ne (UF1, UF3),

erklären Ableitungen von Potentialen mittels Mes-selektroden an Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekula-ren Vorgänge an Bio-

48

membranen aus (E5, E2, UF1, UF2),

stellen das Prinzip der Signaltransduktion an einem Rezeptor anhand von Modellen dar (E6, UF1, UF2, UF4),

dokumentieren und prä-sentieren die Wirkung von endo- und exogenen Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an kon-kreten Beispielen (K1, K3, UF2),

stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung von Sinneszellen bis zur Konstruktion des Sinnes-eindrucks bzw. der Wahrnehmung im Gehirn unter Verwendung fach-spezifischer Darstel-lungsformen in Grundzü-

49

gen dar (K1, K3),

evtl. erklären Wirkungen von exogenen Substan-zen auf den Körper und bewerten mögliche Fol-gen für Individuum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF4).

Unterrichtsvorhaben V:

Thema/Kontext: Lernen und Gedächtnis – Wie muss ich mich verhalten, um Abiturstoff am besten zu lernen und zu behalten?

Inhaltsfeld: IF 4 Neurobiologie


• Plastizität und Lernen

• Methoden der Neurobiologie Teil 2



• UF4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürli-

chen und durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vor-

gängen auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wis-

sens erschließen und aufzeigen.

• K1

Mögliche didaktische Leit-fragen / Sequenzierung in-

Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des

Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Me-thoden

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfeh-

50

haltlicher Aspekte Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

lungen sowie Darstellung der verbindlichen Abspra-chen der Fachkonferenz

Bau und Funktion des Nervensystems:

• Sympathikus und

Parasympathikus

• Bildgebende Ver-fahren: PET, MRT, fMRT

• Informationsverar-beitung

• neuronale Plastizi-tät

• degenerative Er-krankungen des Gehirns (und evtl. Medikamente)

-erklären die Rolle von Sympathikus und Pa-rasympathikus bei der neuronalen und hormo-nellen Regelung von physiologischen Funktio-nen an einem Beispiel (UF4, E6, UF2, UF1),

-ermitteln mithilfe von Aufnahmen eines bildge-benden Verfahrens Akti-vitäten verschiedener Gehirnareale (E5, UF4).

-dokumentieren und prä-sentieren die Wirkung von endo- und exogenen Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an kon-

Plastizität und Lernen − fMRT Informationsblätter zum Thema „Gedächtnis und Lernen“: − zeitliche und funktionale Gedächtnismodelle nach Markowitsch Internetquellen zur weiterführenden Recher-che für SuS: http://paedpsych.jk.uni-linz.ac.at/internet/arbeitsblaetterord/LERNTECHNIKORD/Gedaechtnis.html Informationstexte zu

a) Mechanismen der neuronalen Plastizi-tät

b) Neuronalen Plastizität in der Jugend und im Alter

Herausgearbeitet werden soll der Einfluss von:

• Stress

• Schlaf. bzw. Ruhepha-sen

• Versprachlichung

• Wdh. von Inhalten Umbau-, Wachstums-, Ver-zweigungs- und Aktivitäts-muster von Nervenzellen; Schwerpunkt: Wachstum Großhirnrinde An dieser Stelle ist Rückbe-zug auf Humangenetik und die Einführung von exogenen Substanzen (Lernsteigerung, Alzheimermittel etc.) möglich!

51

kreten Beispielen (K1, K3, UF2),

-stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung von Sinneszellen bis zur Konstruktion des Sinnes-eindrucks bzw. der Wahrnehmung im Gehirn unter Verwendung fach-spezifischer Darstel-lungsformen in Grundzü-gen dar (K1, K3),

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

-recherchieren und prä-sentieren aktuelle wis-senschaftliche Erkennt-nisse zu einer degenera-tiven Erkrankung (K2, K3).

erklären Wirkungen von

Aufbau und Funktion von Neuronen − degenerative Erscheinungen bei der Alz-heimer-Krankheit

52

exogenen Substanzen auf den Körper und be-werten mögliche Folgen für Individuum und Ge-sellschaft (B3, B4, B2, UF4).



Leistungsbewertung:

• KLP-Überprüfungsform: „Analyseaufgabe“; angekündigte Kurztests möglich

• ggf. Klausur / Kurzvortrag

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Schulinterner Lehrplan zum Kernlehrplan für die Q1 und Q2 ... · K3). -stellen...

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