Standardbasierter kompetenzorientierter Biologieunterricht S II

Transkript

1 1 Standardbasierter kompetenzorientierter Biologieunterricht S II Umsetzungsbeispiele zum Thema Biomembran Gaby Böck und Margit Jost-Kant

2 2 Bausteine Osmose Membranbau Membrantransport

3 3 Bezug zu den Bildungsstandards Kompetenzen und Inhalte- Biologie Kursstufe 4-std. Von der Zelle zum Organ Zelle und Stoffwechsel...die Zelle als Grundbaustein des Lebens und als geordnetes System beschreiben... anhand eines Modells den Aufbau und die Eigenschaften der Biomembran beschreiben... die Bedeutung der Biomembran für den geregelten Stofftransport erläutern... das Prinzip der Osmose und ihre Bedeutung für den Stoffaustausch über Membranen anhand von Experimenten erklären

4 4 Bezug zu den Bildungsstandards Kompetenzerwerb in den Naturwissenschaften Erwerb allgemein methodischer Kompetenzen z.b.... naturwissenschaftliche Fragestellungen erschließen... Experimente zum Erkenntnisgewinn nutzen Beiträge zu einem Verständnis der Natur und der Gesellschaft z.b.... Experimente bewerten... Modelle zur Erklärung von Sachverhalten entwickeln, anwenden, deren Gültigkeitsbereiche prüfen

5 5 Bausteine Osmose Membranbau Membrantransport

6 6 Baustein Osmose 2h 2h 2h Verlauf Hinführung zum Thema: Einstiegsexperiment Weinender Rettich Grundlegende Experimente Plasmolyse Osmometer Stärke im Dialysetest Zusammenfassung der Ergebnisse Ausgewählte Experimente zur Osmose Arbeitsteilige Gruppenarbeit mit Präsentation, ev. Vorbereitung als Hausaufgabe Anwendungsaufgaben: Stille Post Osmose Aufgabe: Spritzgurke Aufgabe: Mimose Diagnose Was ist eigentlich Osmose? Kleiner Kompetenztest Osmose Dokumente 111_exp_weinender_rettich 112_exp_plasmolyse 113_hilfe_plasmolyse 114_exp_osmometer 115_anleitung_osmometer 116_exp_dialyse 117_info_dialyse 118_exp_praes 119_exp_praes_loes 120_stillepost_osmose 121_aufgabe1_osmose 122_aufgabe2_osmose 123_diagn_komp_osm1 124_diagn_komp_osm2

7 7 Baustein Osmose Schülerversuche mit Präsentation rund um die Osmose Mögliche Experimente: Übersicht 1 2 Experiment Pflanzenstängel in demineralisiertem Wasser bzw. in Salzlösung Pflanzengewebe in Salzlösungen unterschiedlicher Konzentration Material Stängel von Rhabarber, Löwenzahn, Alpenveilchen Kartoffeln, demineralisiertes Wasser, Kochsalzlösungen unterschiedlicher Konzentrationen Pflanzengewebe mit I 3 verschiedenen Feststoffen Kartoffeln, Zucker, Stärke, Salz 4 Gasaustausch Dialyseschlauch, Mineralwasser, II Phenolphthalein 5 Eier ohne Schale Entkalkte Eier, demineralisiertes Wasser III Schwierigkeitsgrad II III

8 8 Baustein Osmose Schülerversuche mit Präsentation rund um die Osmose Mögliche Experimente: Ergebnisse Bild Radieschen und Rhabarber in destilliertem Wasser, Aufnahme nach 20 Minuten Quelle: ZPG Biologie

9 9 Baustein Osmose Schülerversuche mit Präsentation rund um die Osmose Mögliche Experimente: Ergebnisse Bild : Diffusion von Kohlenstoffdioxid aus Mineralwasser durch eine semipermeable Membran (rechts), Vergleichslösung mit Natronlauge (links) Quelle: ZPG Biologie

10 10 Bausteine Osmose Membranbau Membrantransport

11 11 Baustein Membranbau Verlauf SF Dokumente Diagnose: Basiswissen Chemie Aus welchen chemischen Bestandteilen besteht die Biomembran? P Experiment mit Rotkohl Aufbau eines Lipidmoleküls Membranmodelle - historische Experimente von Gorter und Grendel Geschichte der Membranmodelle Sandwich- Modell fakultativ Modelle und Nichtmodelle Modelle zur Erkenntnisgewinnung Flüssig-Mosaik-Modell und Matratzenmodell im Vergleich Modelle als Instrument der Erkenntnisgewinnung Anwendung auf das Gorter-Grendel-Modell HA GA LSG PA EA HA EA LSG Hinweise 131_diagn_basiswissen_membran 132_exp_rotkohl 133_membranbaukasten 134_ab_gortergrendel Schulbuch 135_modellenichtmod 136_ab_mosaikmatratze Schulbuch 137_ab_modelleerkenntnis 138_folie_modelleerkenntnis 139_modellkarten 140_ta_modellfragen

12 12 Baustein Membranbau Modelle als Instrumente der Erkenntnisgewinnung 2 Fragestellung 3 Modell hypothetisch Modell vorläufig bewährt 4 Vorhersage 1 Phänomen Vergleich 5 Original-Daten 6 Quelle: Meisert A., Modelle in der Biologie. In: MNU7/ 62 Oktober 2009 S. 426 Quelle: Meisert A., Modelle in der Biologie. In: MNU7/ 62 Oktober 2009 S. 426

13 13 Baustein Membranbau Erkenntnisweg am Beispiel des Lipiddoppelschicht- Modells nach Gorter und Grendel

14 14 Baustein Membranbau Modelle als Instrumente der Erkenntnisgewinnung Fragestellung Wie sind die Lipide in der Membran angeordnet? Modell hypothetisch Lipiddoppelschicht- Modell Modell vorläufig bewährt Eine Lipid-Doppelschicht führt zu einer Verdoppelung der Fläche bei Ausbreitung. Vorhersage Die Fläche der ausgebreiteten Membranlipide von Erythrocyten ist größer als ihre Oberfläche Vergleich Bestätigung Phänomen Original-Daten Fläche der ausgebreiteten Membranlipide ist doppelt so groß wie die Membranfläche Quelle: Meisert A., Modelle in der Biologie. In: MNU7/ 62 Oktober 2009 S. 426 Quelle: Meisert A., Modelle in der Biologie. In: MNU7/ 62 Oktober 2009 S. 426

15 15 Bezug zu den Bildungsstandards Kompetenzerwerb in den Naturwissenschaften Die Schülerinnen und Schüler können Modelle zur Erklärung von Sachverhalten entwickeln, anwenden, deren Gültigkeitsbereiche prüfen

16 16 Bausteine Osmose Membranbau Membrantransport

17 17 2h Verlauf Diagnose: Basiswissen Praktikum Ionenfalle Dokumente 151_diagn_transp_membr 152_exp_ionenfalle 153_exp_ionenfalle_hilfe 2h 2h Transportmechanismen durch die Membran? Bauchspeicheldrüse Exocytose und Endocytose, Membranfluss Anwendungsbeispiele: Transport durch Membranen Magenschleimhaut Aquaporin Unterwasserpflanzen Oder Intelligente Übung 154_ab_transport_membran 155_folie_drüsenzelle (Abitur 2002, Aufgabe 1) 156_aufg_drüsenzelle, 157_aufg_Magenschleimhaut 158_aufg_Aquaporin 159_aufg_Unterwasserpflanzen 160_ab_gp_membrantransport

18 18 Baustein Membrantransport Praktikum: Die Biomembran als Barriere und Schleuse... Hauptversuch: Beobachtung: Zellen der Zwiebelepidermis, Vakuole mit Neutralrot gefärbt lichtmikrosk. Aufnahme, x 100 Quelle: ZPG Biologie Zellen der Zwiebelepidermis, Vakuole mit Neutralrot gefärbt, Plasmakappen ohne Farbstoff lichtmikrosk. Aufnahme, x 400 Quelle. ZPG Biologie

19 19 2h Verlauf Diagnose: Basiswissen Praktikum Ionenfalle Dokumente 151_diagn_transp_membr 152_exp_ionenfalle 153_exp_ionenfalle_hilfe 2h Transportmechanismen durch die Membran? Bauchspeicheldrüse Exocytose und Endocytose, Membranfluss 154_ab_transport_membran 155_folie_drüsenzelle (Abitur 2002, Aufgabe 1) 156_aufg_drüsenzelle, 2h Anwendungsbeispiele: Transport durch Membranen Magenschleimhaut Aquaporin Unterwasserpflanzen Oder Intelligente Übung 157_aufg_Magenschleimhaut 158_aufg_Aquaporin 159_aufg_Unterwasserpflanzen 160_ab_gp_membrantransport

20 20 Baustein Membrantransport Verschiedene Kontexte 1. Transport- und Stoffwechselvorgänge einer Belegzelle der Magenschleimhaut (Abitur 2007, Aufgabe IV) 2. Aquaporine als Kanalproteine für Wasser 3. Unterwasserpflanzen- Kohlendioxid aus den Ozeanen Quelle: ZPG Biologie 2011

21 21 Material Osmose: doc_ Membranbau: doc_ Membrantransport: doc_

22 22 Material 110_verlauf_osmose Seiten 1-3 Bezug zu den Bildungsstandards Kompetenzerwerb in den Naturwissenschaften Kompetenzen und Inhalte Biologie Kursstufe 4-stündig Vorbemerkungen Möglicher Unterrichtsverlauf Dokumente

23 Dokumentbezeichnung Inhalt 23 Seit en 111_exp_weinender_rettich Versuch zur Einführung des Themas 1 Osmose 112_exp_plasmolyse Versuchsanleitung zur Plasmolyse, 1-2 Schülerpraktikum + Lösungshinweise 113_hilfe_plasmolyse Gestufte Hilfen für die Schüler zum 1-2 Praktikum Plasmolyse 114_exp_osmometer Versuchsvorschrift zum Arbeiten mit dem 1-2 Filmdosenosmometer+ Lösungshinweise 115_anleitung_osmometer Bauanleitung für das 1 Filmdosenosmometer _stillepost_osmose... Übungen zum Thema Osmose in Gruppenarbeit+ Lösungshinweise 124_diagn_komp_osm2 Diagnose bitte beachten: Dokumentbezeichnung erscheint in der Fußzeile des Dokuments!

24 24 Organisation Zeitschiene 1 Baustein Osmose Raum: 105 Gruppe A (15 Pers.) Baustein Membranbau Raum: 110 Gruppe B Baustein Membrantrans port Raum: 107 Gruppe C Zeitschiene 2 C A B Zeitschiene 3 B C A Tische!