Die Kompetenzen gliedern sich in konzeptbezogene (fachbezogene) und prozessbezogene

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1 Schulinternes Curriculum im Fach Biologie Der Unterricht in den naturwissenschaftlichen Fächern Biologie, Chemie und Physik der Jahrgangsstufen 5-9 wird durch Inhaltsfelder und Kontexte strukturiert. Inhaltsfelder bilden hierbei den obligatorischen thematischen Zusammenhang. Zugeordnete fachliche Kontexte ermöglichen es den SuS, Kompetenzen zu entwickeln und diese in unterschiedlichen Bereichen sinnvoll und erfolgreich anzuwenden. Alle Inhaltsfelder sind verbindlich, während die Kontexte in Absprache mit den Fachkonferenzen anders gewählt werden können. Die Kompetenzen stellen verbindliche Standards dar. Sie beschreiben die Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten, die sich im Unterricht bis zum Ende der Sekundarstufe I kumulativ entwickeln sollen. Sie dienen als Zielorientierung und definieren gleichzeitig, welche Voraussetzungen im nachfolgenden Fachunterricht der Sekundarstufe II erwartet werden können. Sie stellen keine Themen für den Unterricht dar. Die Kompetenzen gliedern sich in konzeptbezogene (fachbezogene) und prozessbezogene Kompetenzen. Basiskonzepte strukturieren die konzeptbezogenen Kompetenzen, die in drei Progressionsstufen formuliert sind. Hierbei werden die Basiskonzepte im Fach Biologie unterteilt in System, Struktur und Funktion und Entwicklung. Prozessbezogenen Kompetenzen hingegen beschreiben die Handlungsfähigkeit von SuS in Situationen, in denen naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen erforderlich sind. Sie sind geordnet in die drei Bereiche Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung. Nachfolgend die Inhaltsfelder und fachlichen Kontexte im Rahmen unseres schulinternen Curriculums für die Jahrgangsstufen 5 und 6. Die Fachschaft Biologie ist derzeit mit der Erarbeitung eines schulinternen Curriculums für die Jahrgangsstufen 7 und 9 befasst. Vorläufig werden die Vorgaben der Landesregierung NRW als erste Orientierung dargestellt.

2 Klassen 5 und 6 Inhaltsfelder Vielfalt von Lebewesen Wirbeltiere: Säugetiere Fleischfresser, z.b. Hund das älteste Haustier des Menschen Pflanzenfresser, z.b. Rind - das wichtigste Nutztier Fachliche Kontexte Pflanzen und Tiere in verschiedenen Lebensräumen Was lebt in meiner Nachbarschaft Tiere, die nutzen Angepasstheit von Tieren an verschiedene Lebensräume Vögel Wirbeltiere der Luft Fische - Wirbeltiere des Wassers Amphibien Wirbeltiere zwischen Wasser und Land Aspekt Artenschutz, z.b. Krötenwanderung Reptilien Wirbeltiere des Landes Kennzeichen der Wirbeltiere an den besprochen Beispielen Bauplan eines Insektes als Beispiel für Wirbellose z.b. Biene Bauplan und Entwicklung Vergleich : Wirbeltier und Wirbellose Bauplan von Blütenpflanzen Grundorgane: Schwerpunkt Blütenaufbau: z.b. Kirsche, Wiesenschaumkraut,... Was lebt in meiner Nachbarschaft Fortpflanzung, Entwicklung und Verbreitung bei Samenpflanzen geschlechtliche und ungeschlechtliche Fortpflanzung Keimung Verbreitung von Früchten und Samen Nutzpflanzen Getreide, Kartoffel z.b. Bau u. Leistungen des menschl. Körpers Pflanzen, die nützen Gesundheitsbewusstes Leben Ernährung und Verdauung Nahrungsmittel und Nährstoffe Vitamine und Mineralstoffe Regeln für eine gesunde, ausgewogene Ernährung Organe der Verdauung Verdauung und Resorption Mögl. Suchtprophylaxe: Magersucht, Fettsucht Lecker und gesund Bewegungssystem Aufbau und Funktion des menschlichen Skeletts Aufbau und Arbeitsweise von Gelenken Skelettmuskeln und ihre Arbeitsweise Verletzungen und Schäden des Bewegungssystems Bewegung - Teamarbeit für den ganzen Körper Atmung und Blutkreislauf Organe der Atmung Vorgang der Atmung Mögl. Suchtprophylaxe: Rauchen- Droge Nikotin Herz und Blutkreislauf Aufbau des Herzens Gefäßsystem und Weg des Blutes Funktionelle Verknüpfung von Verdauung, Atmung und Kreislauf Bedeutung von Sport und Bewegung

3 Überblick und Vergleich von Sinnesorganen des Menschen Sinnesparcours: Bewusstwerden von Tastsinn, Gehör, Geruchssinn, Temperatursinn Auge Aufbau und Funktion seiner Bestandteile Schutzmaßnahmen Die Umwelt erleben: die Sinnesorgane Sicher im Straßenverkehr- Sinnesorgane helfen Reizaufnahme und Informationsverarbeitung Zusammenarbeit : Sinnesorgan und Gehirn Mögl. Exkurs: Sinnesorgan Haut Sinnesleistungen bei Tieren Orientierungsaspekt und Vergleich zum Menschen Angepasstheit von Pflanzen und Tieren an die Jahreszeiten Photosysthese Wachstum und Ernährung von Pflanzen, Wassertransport, Biomassenproduktion (Zucker) Tiere als Sinnesspezialisten Tiere und Pflanzen im Jahreslauf Pflanzen im Jahreslauf - Ohne Sonne kein Leben Aufbau eines Laubblattes, Aufbau einer Pflanzenzelle Abhängigkeit der Biomassenproduktion von versch. Faktoren : Licht, CO 2,Temperatur, Chlorophyll Produzenten und Konsumenten Pflanze als Produzent Tier/Mensch als Konsumenten Rückbezug auf Ernährung Angepasstheit von Pflanzen an die Jahresrhythmus Jahreszeitliche Veränderungen bei Pflanzen, z.b. an einem Baum : Knospe, Blattaustrieb, Blüte, Fruchtbildung, Blattfall Pflanzen und Tiere Leben mit den Jahreszeiten Angepasstheit von Tieren an den Jahresrhythmus Wärmehaushalt (Gleich- und Wechselwarme) Überwinterung (Winterschlaf/ -starre/ -ruhe) s.a. :Vielfalt der Lebewesen: Entwicklung exemplarischer Vertreter der Wirbeltierklassen und eines Vertreters der Gliedertiere Sexualerziehung Veränderung in der Pubertät Bau und Funktion der Geschlechtsorgane Paarbindung, Geschlechtsverkehr, Empfängnis, Empfängnisverhütung Schwangerschaft und Geburt Entwicklung vom Säugling zum Kleinkind Interdisziplinäre Anknüpfungspunkte: Mathematik: Diagramme erstellen und auswerten; Mittelwert-Bildung Deutsch: Beschreiben Chemie: Nachweisreaktionen; Energieaspekt Physik: Versuche zur Entstehung eines Bildes auf der Netzhaut; Energieaspekt

4 Jahrgangsstufe 8/9 Am Ende der Jahrgangsstufe 9 sollen die S. über Fähigkeiten und Kenntnisse verfügen, die durch die Arbeit an verschiedenen Inhaltsfeldern erworben und geübt werden können. Diese Inhaltsfelder sind im der folgenden Tabelle aufgelistet. Dabei sind jedem Inhaltsfeld bestimmte fachliche Kontexte (konkretes Thema, an dem die Inhalte erarbeitet werden können) zugeordnet: Inhaltsfelder Fachliche Kontexte Energiefluss und Stoffkreisläufe Regeln der Natur Erkundung und Beschreibung eines ausgewählten Biotops (Produzenten, Konsumenten, Destruenten), Nahrungsbeziehungen, Energieumwandlung, Energiefluss, offene Systeme, Veränderung von Ökosystemen durch Eingriffe des Menschen, Biotop- und Artenschutz an ausgewählten Beispielen, Treibhauseffekt und Nachhaltigkeit Erkunden eines Ökosystems Treibhauseffekt die Biosphäre verändert sich Evolutionäre Entwicklung Vielfalt u. Veränderung eine Reise durch die Erdgeschichte Erdzeitalter, Datierung, Stammesentwicklung der Wirbeltiere und des Menschen, Evolutionsmechanismen, Wege der Erkenntnisgewinnung am Beispiel evolutionsbiologischer Forschung Den Fossilien auf der Spur Lebewesen und Lebensräume dauernd in Veränderung Vielfalt der Lebewesen als Ressource Kommunikation und Regulation Erkennen und reagieren Bau und Funktion des Nervensystems mit ZNS im Zusammenhang mit Sinnesorgan und Effektor, Bakterien, Viren, Parasiten (Malaria), Immunsystem, Impfung, Allergie, Regulation durch Hormone, Regelkreis Signale: senden, empfangen und verarbeiten Krankheitserreger erkennen und abwehren Nicht zu viel und nicht zu wenig: Zucker im Blut

5 Grundlagen der Vererbung Gene Bauanleitungen für Lebewesen dominant/rezessive und kodominante Vererbung, Erbanlagen, Chromosomen, Genotypische Geschlechtsbestimmung, Veränderungen des Erbgutes Gene Puzzle des Lebens Genetische Familienberatung Individualentw. des Menschen Fortpflanzung und Entwicklung (Befruchtung, Embryonalentwicklung, Geburt, Tod), Anwendung moderner medizintechnischer Verfahren, Grundlagen gesundheitsbewusster Ernährung, Gefahren von Drogen, Bau und Funktion der Niere und Bedeutung als Transplantationsorgan Stationen eines Lebens Verantwortung für das Leben Embryonen und Embryonenschutz Verantwortlicher Umgang mit dem eigenen Körper Organspender werden? Sexualerziehung Mensch und Partnerschaft, Bau und Funktion der Geschlechtsorgane, Familienplanung und Empfängnisverhütung Es gelten die Richtlinien zur Sexualerziehung! Die Kenntnisse und Fähigkeiten, über die die Schülerinnen und Schüler bis Ende der Jahrgangsstufe 9 verfügen sollen, sind in den folgenden Tabellen beschrieben. Dabei werden verschiedene Kompetenzbereiche unterschieden:

6 Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung: Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle nutzen Schülerinnen und Schüler... beobachten und beschreiben biologische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung. erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe biologischer Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind. analysieren Ähnlichkeiten/Unterschiede durch kriteriengeleitetes Vergleichen, u.a. bzgl. Anatomie u. Morphologie von Organismen. führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch und protokollieren diese. mikroskopieren und stellen Präparate in einer Zeichnung dar. ermitteln mit Hilfe geeigneter Bestimmungsliteratur im Ökosystem häufig vorkommende Arten. recherchieren in untersch. Quellen (Print- u. elektronische Medien), werten die Daten, Untersuchungsmethoden u. Inform. kritisch aus. wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen aus, prüfen sie auf Relevanz und Plausibilität und verarbeiten diese adressaten- und situationsgerecht. stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung, führen sie unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten durch und werten sie unter Rückbezug auf die Hypothesen aus. interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, erklären diese und ziehen geeignete Schlussfolgerungen. stellen Zusammenhänge zwischen biolog. Sachverhalten u. Alltagserscheinungen her u. grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegr. ab. nutzen Modelle und Modellvorstellungen zur Analyse von Wechselwirkungen, Bearbeitung, Erklärung und Beurteilung biologischer Fragestellungen und Zusammenhänge. beschreiben, veranschaulichen oder erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mit Hilfe von geeigneten Modellen und Darstellungen, u. a. die Speicherung und Weitergabe genetischer Information, Struktur- Funktionsbeziehungen und dynamische Prozesse im Ökosystem. Kompetenzbereich Kommunikation: Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen Schülerinnen und Schüler... tauschen sich über biologische Erkenntnisse und deren gesellschafts- oder alltagsrelevanten Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus. kommunizieren ihre Standpunkte fachlich korrekt und vertreten sie begründet adressatengerecht. planen, strukturieren, kommunizieren und reflektieren ihre Arbeit, auch als Team. beschreiben und erklären mit Zeichnungen, Modellen oder anderen Hilfsmitteln originale Objekte oder Abbildungen verschiedener Komplexitätsstufen. dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht u. adressatenbezogen, auch unter Nutzung elektronischer Medien, in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen. veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen und bildlichen Gestaltungsmitteln. beschreiben und erklären in strukturierter sprachlicher Darstellung den Bedeutungsgehalt von fachsprachlichen bzw. alltagssprachlichen Texten und von anderen Medien. Kompetenzbereich Bewertung: Fachliche Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen, beurteilen und bewerten Schülerinnen und Schüler... beurteilen und bewerten an ausgewählten Beispielen Daten und Informationen kritisch auch hinsichtlich ihrer Grenzen und Tragweiten, u. a. die Haltung von Heim- und Nutztieren. unterscheiden auf der Grundlage normativer und ethischer Maßstäbe zwischen beschreibenden Aussagen und Bewertungen. stellen aktuelle Anwendungsbereiche und Berufsfelder dar, in denen biologische Kenntnisse bedeutsam sind. nutzen biologisches Wissen zum Bewerten von Chancen und Risiken bei ausgewählten Beispielen moderner Technologien und zum Bewerten und Anwenden von Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten im Alltag. beurteilen Maßnahmen und Verhaltensweisen zur Erhaltung der eigenen Gesundheit und zur sozialen Verantwortung. benennen und beurteilen Auswirkungen der Anwendung biologischer Erkenntnisse und Methoden in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen an ausgewählten Beispielen. binden biolog. Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungsstrategien und wenden diese nach Möglichkeit an. beurteilen die Anwendbarkeit eines Modells. beschreiben und beurteilen an ausgewählten Beispielen die Auswirkungen menschlicher Eingriffe in die Umwelt. bewerten an Beispielen die Beeinflussung globaler Kreisläufe und Stoffströme unter dem Aspekt der nachhaltigen Entwicklung. erörtern an ausgewählten Beispielen Handlungsoptionen im Sinne der Nachhaltigkeit. Weitere Kompetenzen beziehen sich auf sogenannte Basiskonzepte, unter denen vergleichbare Aspekte verschiedener Inhalte zusammengefasst werden. Diese Basiskonzepte sind: Stufen der Lernprogression zum Basiskonzept Struktur und Funktion Am Ende von Jahrgangsstufe 6 Bis Ende von Jahrgangsstufe 9

7 Die Vorstellungen über Zusammenhänge von Struktur und Funktion sind so weit entwickelt, dass einfache Beziehungen auf phänomenologischer Ebene dargestellt werden können. Schülerinnen und Schüler bezeichnen die Zelle als funktionellen Grundbaustein von Organismen. beschreiben die im LM beobachtbaren Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen tier. u. pflanzl. Zellen u. beschr. die Aufg. der sichtbaren Bestandteile: Zellkern, Zellplasma, Zellmembran, Zellwand, Vakuole, Chloroplasten. nennen verschiedene Blütenpflanzen, unterscheiden ihre Grundorgane und nennen deren wesentliche Funktionen. beschreiben Aufbau und Funktion des menschlichen Skeletts und vergleichen es mit dem eines anderen Wirbeltiers. beschreiben exemplarisch den Unterschied zwischen einem Wirbeltier und Wirbellosen, z. B. Insekten, Schnecken. beschreiben und erklären den menschlichen Blutkreislauf und die Atmung sowie deren Bedeutung für den Nährstoff-, Gas- und Wärmetransport durch den Körper. beschreiben die Fotosynthese als Prozess zum Aufbau von Glucose aus Kohlenstoffdioxid und Wasser mit Hilfe von Lichtenergie unter Freisetzung von Sauerstoff. beschreiben den Weg der Nahrung bei der Verdauung und nennen die daran beteiligten Organe. beschreiben die Bedeutung von Nährstoffen, Mineralsalzen, Vitaminen, Wasser und Ballaststoffen für eine ausgewogene Ernährung und unterscheiden Bau- und Betriebsstoffe. beschreiben die Bedeutung einer vielfältigen und ausgewogenen Ernährung und körperlicher Bewegung. beschr. Aufbau und Funktion von Auge oder Ohr und begründen Maßnahmen zum Schutz dieser Sinnesorgane. Beschr. d. Zusammenarb. von Sinnesorganen u. Nervensystem bei Informationsaufnahme, -weiterleitung und -verarbeitung. beschreiben Vorgänge der Kommunikation zwischen Lebewesen an einem Beispiel (z. B. innerhalb eines Rudels). beschreiben u. vergleichen Geschlechtsorgane von Mann u. Frau und erläutern deren wesentl. Funktion. unterscheiden zwischen prim. u. sek. Geschlechtsmerkmalen. vergleichen Ei- und Spermienzelle und beschreiben den Vorgang der Befruchtung. Stufe I Stufe II Die Vorstellungen über Zusammenhänge von Struktur und Funktion sind so weit entwickelt, dass Beziehungen im Hinblick auf (Teil-)Konzepte erklärt werden können. Schülerinnen und Schüler Die Vorstellungen über Zusammenhänge von Struktur und Funktion sind so weit entwickelt, dass Beziehungen im Hinblick auf verschiedene (Teil-) Konzepte erklärt und Vorhersagen getroffen werden können. Schülerinnen und Schüler beschreiben verschieden differenzierte Zellen von Pflanzen und Tieren und deren Funktion innerhalb von Organen. beschreiben typische Merkmale von Bakterien (Wachstum, Koloniebildung, Bau). beschreiben Bau (Hülle, Andockstelle, Erbmaterial) und das Prinzip der Vermehrung von Viren (benötigen Wirt und seinen Stoffwechsel). unterscheiden zwischen Sporen- und Samenpflanzen, Bedeckt- und Nacktsamern und kennen einige typische Vertreter dieser Gruppen. beschreiben und erklären das Prinzip der Zellatmung als Prozess der Energieumwandlung von chemisch gebundener Energie in andere Energieformen. erklären das Prinzip der Fotosynthese als Prozess der Energieumwandlung von Lichtenergie in chemisch gebundene Energie. stellen modellhaft die Wirkungsweise von Enzymen dar (Schlüssel-Schloss-Prinzip). vergleichen den Energiegehalt von Nährstoffen. beschreiben die Nahrungspyramide unter energetischem Aspekt. beschr. den Aufbau des Nervensyst. einschl. ZNS u. erklären die Funktion im Zus.wirken mit Sinnesorganen u. Effektor (Reiz-Reaktionsschema). beschr. das Prinzip des eigenen Lernvorganges über einfache Gedächtnismodelle. beschreiben und erläutern typische Erbgänge an Beispielen. wenden die Mendelschen Regeln auf einfache Beispiele an. beschreiben Chromosomen als Träger der genetischen Information und deren Rolle bei der Zellteilung. beschreiben vereinfacht den Vorgang der Umsetzung vom Gen zum Merkmal an einem Beispiel (Blütenfarbe, Haarfarbe).

8 nennen Möglichkeiten der Empfängnisverhütung. beschreiben in einem Lebensraum exempl. d. Beziehung zw. Tieru.Pflanzenarten a. d. Ebene d. Produzenten und Konsumenten. stellen einzelne Tier- und Pflanzenarten und deren Angepasstheit an den Lebensraum und seine jahreszeitlichen Veränderungen dar. benennen Vor- und Nachteile verschiedener Verhütungsmethoden. nennen wesentliche Bestandteile des Immunsystems und erläutern ihre Funktionen (humorale und zelluläre Immunabwehr). beschreiben die Antigen-Antikörper-Reaktion und erklären die aktive und passive Immunisierung. erklären die Wirkungsweise der Hormone bei der Regulation zentraler Körperfunktionen am Beispiel Diabetes mellitus und Sexualhormone (Sexualerziehung). erklären d. Wechselwirk. zw. Produzenten, Konsumenten u. Destruenten und erläutern ihre Bedeutung im Ökosystem. beschreiben und erklären das dynamische Gleichgewicht in der Räuber-Beute- Beziehung. beschreiben exemplarisch den Energiefluss zwischen den einzelnen Nahrungsebenen. erklären Angepasstheiten von Organismen an die Umwelt und belegen diese, z. B. an Schnabelformen- Nahrung, Blüten-Insekten. Stufen der Lernprogression zum Basiskonzept Entwicklung Am Ende von Jahrgangsstufe 6 Bis Ende von Jahrgangsstufe 9 Das Konzept Entwicklung ist so weit entwickelt, dass einfache Zusammenhänge auf phänomenologischer Ebene dargestellt werden können. Schülerinnen und Schüler erklären die Bedeutung von Zellteilung für das Wachstum. beschr. die Individualentwicklung des Menschen. beschreiben und vergleichen die Individualentwicklung ausgewählter Wirbelloser und Wirbeltiere. beschreiben die Entwicklung von Pflanzen. nennen die Verschmelzung von Ei- und Spermienzelle als Merkmal für geschlechtliche Fortpflanzung bei Menschen und Tieren. beschreiben Formen geschlechtlicher und ungeschlechtlicher Fortpflanzung bei Pflanzen. beschreiben exemplarisch Organismen im Wechsel der Jahreszeiten und erklären die Angepasstheit (z. B. Überwinterung unter dem Aspekt der Entwicklung). beschreiben die Veränderung von Wild- zu Nutzformen an einem Beispiel. stellen die Angepasstheit einzelner Tierund Pflanzenarten an ihren spezifischen Lebensraum dar. nennen die Vererbung als Erklärung für Ähnlichkeiten und Unterschiede von Eltern und Nachkommen auf phänotypischer Ebene. Stufe I Das Konzept Entwicklung ist so weit entwickelt, dass komplexere Zusammenhänge auf phänomenologischer Ebene erklärt werden können. Schülerinnen und Schüler Stufe II Das Konzept Entwicklung ist so weit entwickelt, dass funktionale Zusammenhänge erklärt und Vorhersagen getroffen werden können. Schülerinnen und Schüler beschreiben vereinfacht den Vorgang der Mitose und erklären ihre Bedeutung. beschreiben das Prinzip der Meiose am Beispiel des Menschen und erklären ihre Bedeutung. beschreiben ein ausgewähltes Ökosystem im Wechsel der Jahreszeiten. beschreiben Befruchtung, Keimesentwicklung, Geburt sowie den Alterungsprozess und den Tod als Stationen der Individualentwicklung des Menschen. beschreiben vereinfacht diagnostische Verfahren in der Medizin. erklären die Bedeutung des Generations- und Wirtswechsels am Beispiel eines ausgewählten Endoparasiten z. B. Malariaerreger. beschreiben die langfristigen Veränderungen von Ökosystemen. beschreiben u. bewerten d. Veränderungen v. Ökosyst. durch Eingriffe des Menschen. beschreiben und erklären die stammesgeschichtliche Verwandtschaft ausgewählter Pflanzen oder Tiere. beschreiben die Abstammung des Menschen. nennen Fossilien als Belege für Evolution. erläutern an einem Beispiel Mutationen und Selektion als Beispiele von Mechanismen der Evolution (z. B. Vogelschnäbel). beschreiben den Unterschied zwischen Mutation und Modifikation. beschreiben an einem bewerten Eingriffe des Menschen im Hinblick auf Beispiel die Umgestaltung seine Verantwortung für die Mitmenschen und

9 der Landschaft durch den Menschen. die Umwelt. Stufen der Lernprogression zum Basiskonzept System Am Ende von Jahrgangsstufe 6 Bis Ende von Jahrgangsstufe 9 Stufe I Das Systemkonzept ist so weit Das Systemkonzept ist so weit entwickelt, dass einfache entwickelt, dass komplexere Zusammenhänge auf Zusammenhänge auf phänomenologischer Ebene phänomenologischer Ebene erklärt dargestellt werden können. werden können. Schülerinnen und Schülerinnen und Schüler Schüler Stufe II Das Systemkonzept ist so weit entwickelt, dass funktionale Zusammenhänge formalisiert erklärt und Vorhersagen getroffen werden können. Schülerinnen und Schüler beschreiben Zellen als räumliche beschreiben einzellige Lebewesen und begründen, dass sie als lebendige Systeme zu Einheiten, die aus verschiedenen betrachten sind (Kennzeichen des Lebendigen). Bestandteilen aufgebaut sind. beschreiben die Zelle und die Funktion ihrer wesentlichen Bestandteile ausgehend vom lichtmikroskopischen Bild einer Zelle. beschreiben Organe und beschreiben das Zusammenleben in Tierverbänden, z. B. einer Wirbeltierherde oder Organsysteme als Bestandteile des eines staatenbildenden Insekts. Organismus und erläutern ihr stellen das Zusammenwirken von Organen und Organsystemen beim Zusammenwirken, z. B. bei Atmung, Informationsaustausch dar, u. a. bei einem Sinnesorgan und bei der hormonellen Verdauung, Muskeln. Steuerung. beschreiben Wechselwirkungen beschreiben die für ein Ökosystem charakteristischen Arten und erklären deren verschiedener Organismen Bedeutung im Gesamtgefüge. untereinander und mit ihrem beschreiben die stofflichen und energetischen Wechselwirkungen an einem Lebensraum. ausgewählten Ökosystem und in der Biosphäre. beschreiben die Bedeutung von Licht, erklären die Bedeutung ausgewählter Umweltbedingungen für ein Ökosystem, z. B. Licht, Temperatur, Wasser und Temperatur, Feuchtigkeit. Mineralsalzen für Pflanzen bzw. Nährstoffen für Tiere. beschreiben Merkmale der Systeme beschreiben die Merkmale von biologischen Systemen mit den Aspekten: Systemgrenze, Zelle, Organ und Organismus Stoffaustausch und Energieaustausch, Komponenten und Systemeigenschaften. insbesondere in Bezug auf die erklären Zusammenhänge zwischen den Systemebenen Molekül, Zellorganell, Zelle, Größenverhältnisse und setzen Gewebe, Organ, Organsystem, Organismus. verschiedene Systemebenen erläutern die Zusammenhänge von Organismus, Population, Ökosystem und Biosphäre. miteinander in Beziehung. beschreiben die Bedeutung der beschreiben verschiedene Nahrungsketten und -netze. Fotosynthese für das Leben von beschreiben den Kohlenstoffkreislauf. Pflanzen und Tieren. beschreiben den Energiefluss in einem Ökosystem. beschreiben die Wirkung der UV- beschreiben den Treibhauseffekt, seine bekannten Ursachen und beschreiben seine Strahlen auf die menschliche Haut, Bedeutung für die Biosphäre. nennen Auswirkungen und entsprechende Schutzmaßnahmen. stellen die Veränderungen von beschreiben Eingriffe des Menschen in Ökosysteme und unterscheiden zwischen Lebensräumen durch den Menschen ökologischen und ökonomischen Aspekten. dar und erläutern die Konsequenzen beschreiben den Schutz der Umwelt und die Erfüllung der Grundbedürfnisse aller für einzelne Arten. Lebewesen sowie künftiger Generationen als Merkmale nachhaltiger Entwicklung.

10 Basiskonzept Energie Das Energiekonzept ist im Gegensatz zu den Fächern Chemie und Physik für das Fach Biologie nicht als Basiskonzept ausgewiesen. Dennoch werden die Ausführungen zum Energiekonzept aufgenommen, weil eine gemeinsame Verständnisbasis der Fachlehrerinnen und Fachlehrer unerlässlich ist, um eine kongruente Entwicklung des Energiekonzepts bei Schülerinnen und Schülern zu ermöglichen. Lebende Systeme sind als offene Systeme gekennzeichnet durch Stoff- und Energieaustausch. Das Energiekonzept wird im Fach Biologie insbesondere in folgenden Inhaltsfeldern vermittelt: - Vielfalt von Lebewesen - Bau und Leistungen des menschlichen Körpers - Angepasstheit von Pflanzen und Tieren an die Jahreszeiten - Energiefluss und Stoffkreisläufe Energie ist eine der wichtigsten universellen Größen für die naturwissenschaftliche Beschreibung unserer Welt. Sie ist so etwas wie der Treibstoff allen Lebens und jeder Veränderung, die sich naturwissenschaftlich beschreiben lässt. Energieumwandlungen treten bei allen Vorgängen in Natur und Technik auf und sie bestimmen entscheidend deren Ablauf. Ihre Nutzung verändert den Lebensraum Erde, ist Motor für technischen Fortschritt, erleichtert unser Leben und macht Mobilität erst möglich, um nur einige Aspekte zu nennen. Allerdings hat ihre extensive Verwendung auch nachteilige Folgen für unseren Lebensraum, wenn man etwa die globale Erwärmung betrachtet oder die begrenzten Ressourcen und das Problem der Umwandlungsprodukte in den Blick nimmt. Bedeutung und Auswirkungen der Energienutzung spielen in ökonomischen, gesellschaftlichen und damit auch in politischen Zusammenhängen eine besondere Rolle. Daher ist das konzeptuelle Verständnis von Energie wesentlicher Bestandteil naturwissenschaftlicher Grundbildung. Energie kommt in unterschiedlichen Formen vor und kann auf unterschiedliche Weise in Körpern gespeichert sein. Sie ist z. B. verbunden mit der Bewegung, der Masse und der Verformung von Körpern, ist gespeichert in Atomkernen, in Atomen, in den chemischen Bindungen, in Feldern und als innere Energie in der thermischen Bewegung von Teilchen. Sie kann transportiert bzw. übertragen werden. Strahlung, Wärmeleitung, Kraftwirkung und elektrischer Strom sind typische Mechanismen des Energietransports bzw. der Übertragung. Alle Energieformen lassen sich durch Wechselwirkung in andere umwandeln. Dabei bleiben Energiemengen erhalten und können bilanziert werden (1. Hauptsatz der Thermodynamik). Somit können quantitative Vorhersagen über die Ergebnisse von Prozessen getroffen werden, ohne diese im Detail zu betrachten. Es reicht aus, die Energien von Anfangs- und Endzuständen zu bilanzieren. Bei allen energetischen Vorgängen, an denen thermische Prozesse beteiligt sind, findet Entwertung statt. Hier wird ein Teil der aufgenommenen Energie als Wärme in die Umgebung abgegeben. Dieser Teil ist dann nicht mehr vollständig weiter verwendbar. Mit dem Entropiebegriff, der allerdings wegen seiner Komplexität in der Sekundarstufe I nicht thematisiert wird, lässt sich u. a. der Entwertungsaspekt bei Energiewandlungen beschreiben (2. Hauptsatz der Thermodynamik). Das Energiekonzept ist trotz einiger didaktischer Reduktionen (z. B. Entwertung statt Entropiezunahme) trag-, aussageund entwicklungsfähig. Es muss sich bei Schülerinnen und Schülern allerdings Schritt für Schritt entwickeln. Dies ist ein kontinuierlicher Prozess, der schon in vorschulischen Erfahrungszusammenhängen beginnt, sich im Sachunterricht der Grundschule und in der Sekundarstufe I fortsetzt und ständig von außerschulischen Erfahrungen begleitet wird. Kinder und Jugendliche erfahren Energie schon im alltäglichen Leben als eine Größe, die einen besonderen Wert besitzt. Energiekosten im Haushalt, bei Transportmitteln, aber auch Fragen der Ressourcenverknappung, z. B. beim Erdöl, und der globalen Erwärmung, begegnen ihnen in den Medien und auch in Gesprächen zu Hause. Dabei entstehen häufig Vorstellungen, die mit den fachlichen Sichtweisen nicht oder nur teilweise übereinstimmen und deshalb durch physik. und chem. Konzepte behutsam erweitert oder ersetzt werden müssen. Schülerinnen und Schüler erkennen schon im Anfangsunterricht an Beispielen wie der Nahrungsaufnahme und - umsetzung, der Nutzung von Geräten im Alltag und bei chemischen Reaktionen, dass gespeicherte oder bereitgestellte Energie transportiert und in ihren Erscheinungsformen umgewandelt werden kann. Und sie sehen, dass die Energie dabei nicht verloren geht, allerdings nach ihrer Nutzung teilweise bzw. sogar vollständig unbrauchbar ist, wenn sie als Wärme an die Umgebung abgegeben wurde. Energetische Betrachtungen ermöglichen es schon früh, komplexere Vorgänge zu beschreiben, ohne auf Wechselwirkungsprozesse im Detail eingehen zu müssen. Auf unnötige begriffliche Differenzierungen und Spezialisierungen kann und soll dabei verzichtet werden. Zum ersten Verständnis reicht es völlig aus, wenn Schülerinnen und Schüler an Beispielen beschreiben, dass z. B. Energie durch Strahlung transportiert oder durch Kraftwirkung übertragen wird, dass thermische Energie durch Kontakt, elektrische Energie durch elektrischen Strom übertragen wird. Benennungen von Energieformen können zunächst unterbleiben. Aussagen wie die Aufnahme (Abgabe) von Energie äußert sich in der Erwärmung (Abkühlung) des Körpers, die Aufnahme (Abgabe) von Energie äußert sich in Bewegungsänderungen, die Aufnahme (Abgabe) von Energie äußert sich in der Veränderung von Substanzen sind in einem ersten Zugriff durchaus tragfähig. Auch Energieerhaltung und -entwertung begegnen Schülerinnen und Schülern schon im Anfangsunterricht. Dass z. B. mehr Einstrahlung zu einer größeren Temperaturerhöhung führt, dass das Abbremsen aus höherer Geschwindigkeit die Bremsen heißer macht, dass man durch zu viel Essen an Gewicht zunimmt, bietet naheliegende Zugänge zum Konzept der Erhaltung und Bilanzierung der Energie. Im weiteren Verlauf der Sekundarstufe I nutzen Schülerinnen und Schüler die energetische Betrachtungsweise in verschiedenen Zusammenhängen. Sie erkennen z. B., dass der Ablauf chemischer Reaktionen mit Energieumsätzen verbunden ist. Sie beobachten und beschreiben Energieumwandlungen in der Natur, z. B. bei der Fotosynthese oder bei der Zellatmung, und in der Technik. Sie beschäftigen sich später detaillierter mit Umwandlungsmechanismen, die mit Kraftwirkungen verbunden sind (Arbeit) wie z. B. der Generierung elektrischer Spannung, und nutzen zunehmend auch formale Beschreibungen, um Energie zu bilanzieren. Sie betrachten komplexere Vorgänge in Natur und Technik, bei denen Energie mit der Umgebung ausgetauscht wird, unter systemischen Aspekten. Schließlich erkennen sie, dass Energie auch beim Aufbau der Materie als Bindungsenergie eine wichtige Rolle spielt. Sie beobachten, beschreiben und analysieren Prozesse, bei denen die in Materie enthaltene Energie in chemischen und nuklearen Prozessen teilweise z. B. in elektrische Energie oder Wärme gewandelt und so der weiteren Nutzung zugeführt wird. Dabei nehmen sie auch großtechnische Energieumsetzungen in Kraftwerken in den Blick. Sie erkennen, dass bei thermischer Energie der nutzbare Anteil durch die Temperaturdifferenz zur Umgebung bestimmt wird. Ein so weit entwickeltes konzeptuelles Verständnis versetzt Schülerinnen und Schüler auch in die Lage, Bedeutung und Nutzen ebenso wie Gefahren der extensiven Energienutzung durch den Menschen einzuschätzen und verschiedene Möglichkeiten der Energiegewinnung, -aufbereitung und -nutzung unter naturwissenschaftlichtechnischen, wirtschaftlichen und ökologischen Aspekten zu vergleichen und zu bewerten sowie deren gesellschaftliche Relevanz und Akzeptanz zu diskutieren.