Bildungsplan für das berufliche Gymnasium der dreijährigen Aufbauform. Band 2 Berufsbezogene Fächer

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1 Amtsblatt des Ministeriums für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg Ausgabe C LEHRPLANHEFTE REIHE I Nr. 31 Bildungsplan für das berufliche Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Band 2 Berufsbezogene Fächer Biotechnologische Richtung (BTG) Heft 5 Sondergebiete der Biowissenschaften Eingangsklasse Jahrgangsstufen 1 und 2 3. September 2007 Lehrplanheft 2/2007 NECKAR-VERLAG

2 Inhaltsverzeichnis 1 Inkraftsetzung 2 Vorbemerkungen 3 Lehrplanübersicht Auf den Inhalt des Hefts Allgemeine Aussagen zum Bildungsplan wird besonders hingewiesen: Vorwort Hinweise für die Benutzung Der Erziehungs- und Bildungsauftrag der beruflichen Schulen Der besondere Erziehungs- und Bildungsauftrag für das berufliche Gymnasium Verzeichnis der Lehrplanhefte für das berufliche Gymnasium Band 1 Allgemeine Fächer Verzeichnis der Lehrplanhefte für das berufliche Gymnasium Band 2 Berufsbezogene Fächer Impressum Kultus und Unterricht Ausgabe C Herausgeber Lehrplanerstellung Verlag und Vertrieb Bezugsbedingungen Amtsblatt des Ministeriums für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg Lehrplanhefte Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg; Postfach , Stuttgart Landesinstitut für Schulentwicklung, Fachbereich Bildungspläne, Rotebühlstraße 131, Stuttgart, Fernruf Neckar-Verlag GmbH, Klosterring 1, Villingen-Schwenningen Die fotomechanische oder anderweitig technisch mögliche Reproduktion des Satzes bzw. der Satzanordnung für kommerzielle Zwecke nur mit Genehmigung des Verlages. Die Lieferung der unregelmäßig erscheinenden Lehrplanhefte erfolgt automatisch nach einem festgelegten Schlüssel. Der Bezug der Ausgabe C des Amtsblattes ist verpflichtend, wenn die betreffende Schule im Verteiler vorgesehen ist (Verwaltungsvorschrift vom 8. Dezember 1993, K.u.U S. 12). Die Lehrplanhefte werden gesondert in Rechnung gestellt. Die einzelnen Reihen können zusätzlich abonniert werden. Abbestellungen nur halbjährlich zum 30. Juni und 31. Dezember eines jeden Jahres schriftlich acht Wochen vorher beim Neckar- Verlag, Postfach 18 20, Villingen-Schwenningen. Das vorliegende LPH 2/2007 erscheint in der Reihe I Nr. 31 und kann beim Neckar- Verlag bezogen werden.

3 Sondergebiete der Biowissenschaften (BTG) 1 Amtsblatt des Ministeriums für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg Stuttgart, 3. September 2007 Lehrplanheft 2/2007 Bildungsplan für das berufliche Gymnasium; hier: Berufliches Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Vom 3. September /109 I. II. Für das berufliche Gymnasium gilt der als Anlage beigefügte Lehrplan. Der Lehrplan tritt für die Eingangsklasse mit Wirkung vom 1. August 2007, für die Jahrgangsstufe 1 am 1. August 2008, für die Jahrgangsstufe 2 am 1. August 2009 in Kraft.

4 2 Sondergebiete der Biowissenschaften (BTG) Vorbemerkungen Das Fach Sondergebiete der Biowissenschaften eröffnet Einblicke in die Vielgestaltigkeit der biowissenschaftlichen Teildisziplinen. Das Verständnis der Schülerinnen und Schüler für die naturwissenschaftliche Arbeitsweise wird durch exemplarische Behandlung von Themenbereichen gefördert, die Inhalte aus den Unterrichtsfächern Biotechnologie, Chemie und Physik verknüpfen und erweitern. In der Eingangsklasse lernen die Schülerinnen und Schüler grundlegende Laborarbeitstechniken kennen. Sie werden zu genauem Beobachten und Dokumentieren sowie Auswerten und Diskutieren der Ergebnisse hingeführt. Die Erklärung chemischer und physikalischer Phänomene bildet die Grundlage für die Anwendung einzelner Mess- und Analyseverfahren. Neben der sachgemäßen Handhabung von Chemikalien und Geräten werden Aspekte der persönlichen Sicherheit vermittelt. Die Entsorgung von Abfallstoffen und der Schutz der Umwelt ergeben sich aus der Tatsache, dass Nachhaltigkeit und ökologische Prinzipien generell Unterrichtsinhalte darstellen. Weitere Einblicke in das Arbeitsumfeld eines Naturwissenschaftlers gewinnen die Schülerinnen und Schüler durch Exkursionen. In den Jahrgangsstufen 1 und 2 wird die Vielgestaltigkeit biowissenschaftlicher Arbeitsgebiete und ihrer Grundlagen exemplarisch aufgezeigt. Die Schülerinnen und Schüler erklären den apparativen Aufbau und die Durchführung einzelner quantitativer Analysen. Sie führen Berechnungen durch und diskutieren Ergebnisse und Fehlerquellen. Sie erhalten Einblick in ausgewählte Teilbereiche der Ernährungswissenschaft. Kenntnisse der physiologischen und biochemischen Grundlagen befähigen die Schülerinnen und Schüler zur Beurteilung ihrer individuellen Ernährungsweise und zu einer kritischen Auseinandersetzung mit den von der Ernährungsindustrie entwickelten Trends. Das Thema Neurobiologie zeigt den Schülerinnen und Schülern exemplarisch die interdisziplinäre Arbeitsweise in den Biowissenschaften auf, indem es Inhalte aus den Fächern der Biotechnologie, Chemie und Physik integriert. Die Schülerinnen und Schüler sind beim Studium dieser neurobiologischen Funktionen gefordert, eine Vielzahl bereits erworbener Kenntnisse anzuwenden, zu ergänzen und biologische Grundprinzipien zu erkennen. Von den angebotenen Wahlthemen wird eines bearbeitet.

5 Sondergebiete der Biowissenschaften (BTG) 3 Lehrplanübersicht Schuljahr Lehrplaneinheiten Zeitricht wert Gesamtstunden Seite Eingangs- Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 10 5 klasse 1 Basistechniken Trennen von Stoffgemischen Grundlagen optischer Instrumente Anwendungen der Elektrizitätslehre Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung 20 Jahrgangs- Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 10 7 stufe 1 5 Quantitative Analysen Physiologische Grundlagen und bedarfsgerechte Ernährung Besondere Aspekte der Ernährung Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung Jahrgangs- Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 8 9 stufe 2 8 Grundlagen der biologischen Informationsverarbeitung Sinnesorgane Steuerung von Verhalten 7 10 Wahlthema Nanotechnologie* 11 Nanoteilchen und ihre Eigenschaften Anwendungen Wahlthema Bionik* 11 Methoden und Vorgehensweisen Anwendungen 9 11 Wahlthema Ernährung* 11 Ernährung und Gesundheit Qualitätskriterien bei der Lebensmittelbeurteilung Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung * Ein Wahlthema ist auszuwählen. 64

6 4 Sondergebiete der Biowissenschaften (BTG)

7 Sondergebiete der Biowissenschaften (BTG) 5 Eingangsklasse Zeitrichtwert Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 10 Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Themen handlungsorientiert. Z. B. Projekt, Fallstudie, Planspiel, Rollenspiel, Exkursion Die Themenauswahl hat aus den nachfolgenden Lehrplaneinheiten unter Beachtung Fächer verbindender Aspekte zu erfolgen. 1 Basistechniken 9 Die Schülerinnen und Schüler führen grundlegende Labortätigkeiten fachgerecht aus und bewerten die Qualität von Arbeitsergebnissen. Wiegen Volumenmessung Ansetzen von Lösungen Temperieren Handhabung von offenem Feuer In Verbindung mit LPE 2, Gruppenarbeit Gute Laborpraxis 2 Trennen von Stoffgemischen 16 Die Schülerinnen und Schüler analysieren und interpretieren die Ergebnisse verschiedener Trennverfahren und erläutern das Trennprinzip. Filtration Zentrifugation Destillation Extraktion Absorption Chromatografie Papier- und Dünnschichtchromatografie 3 Grundlagen optischer Instrumente 16 Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Eigenschaften elektromagnetischer Strahlung. Sie wenden die Gesetze der geometrischen Optik auf verschiedene Abbildungsverhältnisse an. Sie übertragen die physikalischen Grundlagen auf die fachgerechte Handhabung optischer Laborgeräte. Teilchen-Welle-Dualismus Energie- und Spektralfarben, elektromagnetisches Spektrum Vgl. Lehrplan Physik

8 6 Sondergebiete der Biowissenschaften (BTG) Reflexion und Brechung an ebenen und gekrümmten Flächen Konstruktion von Bildern mit Sammellinsen Lichtmikroskopie Abbildungsverhältnisse Auflösungsvermögen Vergrößerungsfaktor Okular, Blende, Kondensor, Objektiv Wechselwirkungen von Stoffen mit Licht Reflexion Absorption Transmission Fluoreszenz Absorptionsfotometrie Messprinzip Kalibrierung Lambert-Beer-Gesetz 4 Anwendungen der Elektrizitätslehre 9 Die Schülerinnen und Schüler leiten aus Grundtatsachen der Elektrizitätslehre die Wirkung des elektrischen Stromes ab. Sie erläutern das Prinzip der Auftrennung von Stoffgemischen durch das Verfahren der Elektrophorese. Einfacher Stromkreis Elektrische Größen U, I, R, Q Elektrisches Feld Wirkung des elektrischen Stromes physikalisch chemisch Gel-Elektrophorese Stromstärke, Spannung Konzentration von Agarose und Salzen

9 Sondergebiete der Biowissenschaften (BTG) 7 Jahrgangsstufe 1 Zeitrichtwert Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 10 Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Themen handlungsorientiert. Z. B. Projekt, Fallstudie, Gruppenpuzzle, Planspiel, Rollenspiel, Exkursion Die Themenauswahl hat aus den nachfolgenden Lehrplaneinheiten unter Beachtung Fächer verbindender Aspekte zu erfolgen. 5 Quantitative Analysen 25 Die Schülerinnen und Schüler erläutern die Prinzipien quantitativer Analysen. Sie werten Analysedaten aus, interpretieren und validieren die Resultate. Messen des ph-wertes Messen der Leitfähigkeit Titration Säure-Base-Titration Redoxtitration Gravimetrie Absorptionsfotometrie Automatische Messwerterfassung Eisen, Nitrit/Nitrat Enzymatische Gehaltsbestimmung Auswertung von Messdaten Qualitätssicherung 6 Physiologische Grundlagen und bedarfsgerechte Ernährung 18 Die Schülerinnen und Schüler erläutern die Vorgänge in den Kompartimenten des Verdauungstraktes. Sie beschreiben und begründen die Zusammensetzung der Nahrung für eine bedarfsgerechte Energie- und Nährstoffversorgung. Anatomie und Physiologie des Verdauungstraktes Kompartimentierung der Verdauung Energiebedarf Grundumsatz Leistungsumsatz Body-Mass-Index

10 8 Sondergebiete der Biowissenschaften (BTG) Nahrungsinhaltsstoffe Hauptnährstoffgruppen Mineralstoffe Vitamine Ballaststoffe sekundäre Pflanzenstoffe Nährstoffbedarf und Nährstoffrelation Eisen, Jod, Calcium Folsäure, Vitamin B 1 Radikalfänger Ernährungspyramide 7 Besondere Aspekte der Ernährung 7 Die Schülerinnen und Schüler erläutern exemplarisch den Zusammenhang zwischen Fehlernährung und deren Folgen. Sie leiten die Wirkungen von funktionellen Lebensmitteln auf den Organismus ab. Folgen von Stoffwechselbelastungen durch Fehlernährung Wirkungen von funktionellen Lebensmitteln Darmflora Wasser- und Mineralhaushalt Hypercholesterinämie Probiotika ACE-Getränke, Sportgetränke

11 Sondergebiete der Biowissenschaften (BTG) 9 Jahrgangsstufe 2 Zeitrichtwert Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 8 Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Themen handlungsorientiert. Z. B. Projekt, Fallstudie, Planspiel, Rollenspiel, Exkursion Die Themenauswahl hat aus den nachfolgenden Lehrplaneinheiten unter Beachtung Fächer verbindender Aspekte zu erfolgen. 8 Grundlagen der biologischen Informationsverarbeitung 10 Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Bau einer Nervenzelle. Sie erklären die Vorgänge an der Membran und die Erregungsweiterleitung im Axon anhand der zugrunde liegenden Ionenverschiebungen. Die Schülerinnen und Schüler erklären die Abläufe der chemischen Signalübertragung an Synapsen und durch Neuropeptide und schließen aus der molekularen Wirkungsweise bestimmter Hemmstoffe auf ihre Auswirkungen auf die Signalübertragung. Bau der motorischen Nervenzelle Erregungsleitung elektrisch chemisch Neuropeptide Modifizierung der Erregungsleitung Cholinesterasehemmer Informationsverarbeitung Codierung Verrechnung IPSP, EPSP 9 Sinnesorgane 8 Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Funktionsweise des Wirbeltierauges. Sie erklären die molekularen Mechanismen der Umwandlung von Lichtreizen in elektrische Signale in den Lichtsinneszellen. Anatomie des Wirbeltierauges Physik des Sehvorgangs Biochemie des Sehvorgangs Informationsverarbeitung beim Sehvorgang Vgl. LPE 3, Lichtmikroskop Rhodopsinzyklus, cis/trans-retinal Farbensehen

12 10 Sondergebiete der Biowissenschaften (BTG) 10 Steuerung von Verhalten 7 Die Schülerinnen und Schüler beschreiben ein einfaches Verhalten und das diesem zugrunde liegende Nervennetzwerk. Sie erklären anhand eines geeigneten Modellsystems Lernen als Verhaltensänderung aufgrund von Veränderungen auf physiologischer und molekulargenetischer Ebene. Reflexe Konditionierung physiologische Ebene molekularbiologische Ebene Transmitter camp CREB Wahlthema Nanotechnologie 11 Nanoteilchen und ihre Eigenschaften 5 Die Schülerinnen und Schüler erläutern einfache Experimente zur Demonstration der Eigenschaften von Nanoteilchen. Mikrostrukturen Atomare Strukturen Cluster Röhren Kristalle Veränderungen der Eigenschaften von Stoffen durch Nanostrukturen Emulsionen Lotus-Effekt 12 Anwendungen 10 Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten anhand von Informationsquellen Einsatzbereiche der Nanotechnologie und bereiten das Ergebnis der Gruppenarbeit zur Präsentation auf. Beispiel aus den Einsatzbereichen Elektronik Chemie und Werkstoffentwicklung Medizin/Pharmazie/Biotechnologie Feinmechanik und Optik Energie- und Umwelttechnik Speicherbausteine Titanoxid, Nanoferrite Zahnpflege, nanopartikuläre Transportsysteme OLED Nanofilter, Energiespeicher

13 Sondergebiete der Biowissenschaften (BTG) 11 Wahlthema Bionik 11 Methoden und Vorgehensweisen 6 Die Schülerinnen und Schüler vollziehen anhand von Beispielen die Vorgehensweise bei der technischen Nachbildung biologischer Leistungen nach. Sie erkennen die Vorteile bionischer Konstruktionen und die Grenzen technischer Machbarkeit. Exemplarische Analyse biologischer Leistungen Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion Möglichkeiten der technischen Nachbildung 12 Anwendungen 9 Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten anhand von Informationsquellen einzelne Anwendungsbereiche der Bionik und ziehen Rückschlüsse auf die dabei wirkenden Naturgesetze. In Projekten erkennen sie technische Grenzen bei der Umsetzung anhand eines praktischen Beispiels. Anwendung der Bionik Strukturbionik Klimabionik Bewegungsbionik Sensorbionik Z. B. Haftung, Reibung, Strömung Z. B. Thermoregulation Z. B. Lauf-, Flugmaschinen Z. B. Biosensoren Wahlthema Ernährung 11 Ernährung und Gesundheit 7 Die Schülerinnen und Schüler bewerten verschiedene Methoden für die Erhebung von Ernährungsdaten. Sie beurteilen die Aussagekraft von epidemiologischen Studien an einem ausgewählten Beispiel und erläutern die Bedeutung solcher Studien für die Erstellung von Ernährungsempfehlungen. Erhebungsmethoden Epidemiologische Studien Z. B. 24-Stunden Erinnerungsprotokoll, Wiegemethode, Ernährungsprotokoll Z. B. Nationale Verzehrstudie, EPIC-Studie

14 12 Sondergebiete der Biowissenschaften (BTG) 12 Qualitätskriterien bei der Lebensmittelbeurteilung 8 Die Schülerinnen und Schüler erläutern den Qualitätsbegriff bei Lebensmitteln und beurteilen exemplarisch die verschiedenen Einflüsse der Produktionsweise auf die Qualität eines Lebensmittels. Merkmale der Lebensmittelqualität Veränderung durch Lagerung Verarbeitung Konservierungsverfahren Zubereitung

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