Schulinternes Curriculum Biologie Sek II Charles Darwin

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1 Gymnasium Osterholz-Scharmbeck Fachbereich Biologie Schulinternes Curriculum Biologie Sek II Charles Darwin Fassung : April

2 Leistungsbemessung in der Sek. II Leistungsfeststellungen und Leistungsbewertungen geben den Schülerinnen und Schülern und deren Erziehungsberechtigten Rückmeldungen über den Erwerb der inhalts- und prozessbezogenen Kompetenzen. Den Lehrkräften geben sie Orientierung für die weitere Planung des Unterrichts sowie für notwendige Maßnahmen zur individuellen Förderung. Leistungen im Unterricht werden in allen Kompetenzbereichen eines Faches festgestellt. Ein an Kompetenzerwerb orientierter Unterricht bietet den Schülerinnen und Schülern durch geeignete Aufgaben einerseits ausreichend Gelegenheiten, Problemlösungen zu erproben, andererseits fordert er den Kompetenznachweis in anspruchsvollen Leistungssituationen ein. Leistungs- und Überprüfungssituationen sollen die Verfügbarkeit der erwarteten Kompetenzen nachweisen. Für eine transparente Leistungsbewertung sind den Lernenden die Beurteilungskriterien rechtzeitig mitzuteilen. Im Laufe des Schulhalbjahres sind die Lernenden mehrfach über ihren aktuellen Leistungsstand zu informieren. (KC Biologie, 2009) Besteht die Gefahr, dass ein Schüler wegen zu häufigen Fehlens aus von ihm zu vertretenden Gründen nicht beurteilt werden kann, wird eine schriftliche Nachricht an den betreffenden Schüler geschickt, bzw. bei nicht Volljährigen an deren Erziehungsberechtigte. Läuft ein Schüler Gefahr, aufgrund seiner Leistungen mit 00 Punkten bewertet zu werden, so ist er rechtzeitig und nachhaltig daraufhinzuweisen. Der Hinweis muss dokumentiert werden. Genehmigung von Klausuren: Liegt bei mehr als 50% der Klausuren das Ergebnis unter 5 Punkten, wird die Klausur in der Regel nicht bewertet. Ausnahmen sind mit der Zustimmung des Schulleiters zulässig. (Mitteilung Sek II-Büro, Berktold) Absprache über die Leistungsbemessung in der Sek. II In der Sek. II wird eine Aufteilung in 50% mündliche und entsprechend 50% schriftliche Leistungen von der Konferenz einstimmig beschlossen. Eine Festlegung der Prozentsätze wird nicht vorgenommen; sie richtet sich nach dem Anspruch der einzelnen schriftlichen Arbeiten. In der Endnote soll die Leistungsentwicklung berücksichtigt werden. (FK vom ) Die Fachkonferenz beschließt bei der Beurteilung schriftlicher Leistungen in der Sek. II den Bewertungsmaßstab des Zentralabiturs 2006 zu verwenden. (FK vom ) 2

3 Operator Analysieren Anwenden Aufbauen eines Experiments Aufstellen einer Hypothese Auswerten Begründen Beschreiben Bestätigen Berechnen Bestimmen Beurteilen Bewerten Beschreibung der erwarteten Leistung wichtige Bestandteile oder Eigenschaften auf eine bestimmte Fragestellung hin herausarbeiten einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode auf etwas Neues beziehen Objekte und Geräte zielgerichtet anordnen und kombinieren eine begründete Vermutung auf der Grundlage von Beobachtungen, Untersuchungen, Experimenten oder Aussagen formulieren Daten, Einzelergebnisse oder andere Elemente in einen Zusammenhang stellen und ggf. zu einer Gesamtaussage zusammenführen Sachverhalte auf Regeln und Gesetzmäßigkeiten bzw. kausale Beziehungen von Ursachen und Wirkung zurückführen Strukturen, Sachverhalte oder Zusammenhänge strukturiert und fachsprachlich richtig mit eigenen Worten wiedergeben die Gültigkeit einer Aussage (z. B. einer Hypothese, einer Modellvorstellung, eines Naturgesetzes) zu einem Experiment, zu vorliegenden Daten oder zu Schlussfolgerungen feststellen. numerische Ergebnisse von einem Ansatz ausgehend gewinnen mittels Größengleichungen eine chemische oder physikalische Größe gewinnen zu einem Sachverhalt ein selbstständiges Urteil unter Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden formulieren und begründen einen Gegenstand an erkennbaren Wertkategorien oder an bekannten Beurteilungskriterien messen Erklären Erläutern Ermitteln Erörtern Herleiten Nennen Planen eines Experimentes Protokollieren Skizzieren Stellung nehmen Überprüfen / Prüfen Verallgemeinern Vergleichen Zeichnen Zusammenfassen einen Sachverhalt nachvollziehbar und verständlich zum Ausdruck bringen mit Bezug auf Regeln, Gesetzmäßigkeiten und Ursachen einen Sachverhalt durch zusätzliche Informationen veranschaulichen und verständlich machen einen Zusammenhang oder eine Lösung finden und das Ergebnis formulieren Argumente, Sachverhalte und Beispiele zu einer Aussage oder These einander gegenüberstellen und abwägen aus Größengleichungen durch mathematische Operationen eine Bestimmungsgleichung einer naturwissenschaftliche Größe erstellen Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten ohne Erläuterungen aufzählen zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranordnung finden oder zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitung erstellen. Beobachtungen oder die Durchführung von Experimenten detailgenau zeichnerisch einwandfrei bzw. fachsprachlich richtig wiedergeben Sachverhalte, Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentliche reduziert grafisch übersichtlich darstellen zu einem Gegenstand, der an sich nicht eindeutig ist, nach kritischer Prüfung und sorgfältiger Abwägung ein begründetes Urteil abgeben. Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messen und eventuelle Widersprüche aufdecken aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussage formulieren Gemeinsamkeiten, Ähnlichkeiten und Unterschiede feststellen eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung beobachtbarer oder gegebener Strukturen anfertigen das Wesentliche in konzentrierter Form herausstellen Darstellen Sachverhalte, Zusammenhänge, Methoden etc. strukturiert und ggf. fachsprachlich wiedergeben Deuten Sachverhalte in einen Erklärungszusammenhang bringen Durchführen eines Experiments an einer Experimentieranordnung zielgerichtete Messungen und Änderungen vornehmen oder eine Experimentieranleitung umsetzen Entwickeln Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknüpfen. eine Hypothese, eine Skizze, ein Experiment, ein Modell oder eine Theorie schrittweise weiterführen und ausbauen 3

4 Schulinternes Curriculum Biologie Sek II 1. thematischer Schwerpunkt: Stoffwechselphysiologie Themen Inhaltsbezogene Kompetenzen + Minimalanforderungen NUN 2009 Kompetenzen, die rot gekennzeichnet sind, müssen in Kursen auf erhöhtem Anforderungsniveau zusätzlich unterrichtet werden. Prozessbezogene Kompetenzen + Minimalanforderungen NUN 2009 Kompetenzen, die rot gekennzeichnet sind, müssen in Kursen auf erhöhtem Anforderungsniveau zusätzlich unterrichtet werden. Anmerkungen Die Schülerinnen und Schüler Bau der Zelle Zellorganellen erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organellen (Chloroplasten, Mitochondrien) mikroskopieren, skizzieren und zeichnen biologische Präparate. beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit. erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden. Membran: Bau und Funktion erklären verschiedene Arten von Stofftransport zwischen Kompartimenten (passiver und aktiver Transport). Kenntnis des Membranbaus [Lipiddoppelschicht, Proteine], Erklärung der selektiven Permeabilität der Membran, Erklärung von passiven und aktiven Transportmechanismen auf molekularer Ebene [Konzentrationsgradient, ATP- Verbrauch]; keine vollständige Aufzählung sämtlicher Transportmechanismen beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit. entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. 4

5 erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden. veranschaulichen biologische Sachverhalte adressatenbezogen und zielorientiert auf angemessene Art und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Conceptmap. Fachbegriffe Glossar Stoffgruppen (KH; Proteine, Lipide) analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. Enzyme: Bau, Aktivität, Regelung, Abhängigkeiten beschreiben kompetitive und allosterische Wirkungen (Enzymaktivität). kompetitive Hemmung und Regelung durch allosterische Effekte, Darstellung nur schematisch beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit. entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus protokollieren Beobachtungen und Experimente. diskutieren Fehlerquellen bei Experimenten (fehlender Kontrollansatz). ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. 5

6 Proteinbiosynthese erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (DNA-Basenpaarung, Enzyme, Rezeptormoleküle). erläutern die Informationsübertragung innerhalb der Zelle (Proteinbiosynthese bei Eukaryoten, Transkriptionsfaktoren, alternatives Spleißen). Erläutern der Einzelelemente und ihrer Funktionen: Mosaikgene, Intron und Exon, Transkription: Bildung der prä-mrna An- und Abschalten von Genen durch Transkriptionsfaktoren, Prozessieren der prä-mrna, Translation auf dem Niveau der Sekundarstufe I Proteinvielfalt auf der Grundlage eines einzigen Gens [Mechanismus des alternativen Spleißens] beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit. erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden. erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden. Ethische Analyse Präimplantationsdiagnostik, PID führen eine ethische Analyse durch, unterscheiden dabei deskriptive von normativen Aussagen und begründen Handlungsoptionen aus deontologischer und konsequenzialistischer Sicht (PID). Fachbegriffe Glossar Hier Ausschärfung des Operators Bewerten für den Biologieunterricht. Das schließt die Reflektion der eigenen Entscheidung ein (siehe Vorspanntext Bewertung). untersuchen komplexe Problem- und Entscheidungssituationen in Hinblick auf soziale Fallen. Fachbegriffe Glossar recherchieren, dokumentieren und präsentieren biologische Sachverhalte mithilfe digitaler Medien und Technologien und reflektieren den Einsatz kritisch. 6

7 Vergleich embryonale adulte Stammzellen vergleichen embryonale und adulte Stammzellen. Gemeinsamkeit: sind undifferenziert, teilungsfähig embryonale Stammzellen [frühe Stadien] totipotent; adulte Stammzellen mit eingeschränkter Differenzierungsmöglichkeit ATP, NADH+H + - Systeme Dissimilation: Mitochondrium erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organellen (Mitochondrien). Bau von Mitochondrien, speziell unter Berücksichtigung der Membransysteme im Zusammenhang mit ihrer Funktion [Oberflächenvergrößerung, Reaktionsräume] beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit. protokollieren Beobachtungen und Experimente. Teilschritte der Dissimilation erläutern die Bereitstellung von Energie unter Bezug auf die vier Teilschritte der Zellatmung (C-Körper-Schema, ATP- Bilanz). Stoff- und Energiebilanz der vier Teilschritte: Glykolyse, oxidative Decarboxylierung und Tricarbonsäurezyklus [beispielhafter Umgang mit C-Körperschema, kein Auswendiglernen der Einzelreaktionen], Atmungskette mit Elektronentransport über Redox-Systeme erläutern Grundprinzipien von Stoffwechselwegen (Redoxreaktionen, Energieumwandlung, Energieentwertung, ATP/ADP-System). 7

8 chemiosmotische ATP-Bildung erläutern die Funktion der Kompartimentierung (chemiosmotische ATP-Bildung). Erläuterung der Bedeutung von Kompartimentierung zur Aufrechthaltung eines Konzentrations- und Ladungsgradienten [Vertiefung für Ruhepotenzial in FW 5.3] Erläuterung der Bedeutung von Kompartimentierung für die Entstehung eines Protonengradienten auf molekularer Ebene mit energetischem Aspekt, ATPase nur als Kanalprotein, ATP-Bildung Zentral ist das Herausarbeiten der gemeinsamen Prinzipien von Fotosynthese und Zellatmung. ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit. erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden. analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. 8

9 2. thematischer Schwerpunkt: Ökologie und nachhaltige Zukunft Fotosynthese: Bau des Laubblattes (Gewebetypen) Abhängigkeit der FS von der Lichtintensität, Transpiration Zentral ist das Herausarbeiten der gemeinsamen Prinzipien von Fotosynthese und Zellatmung. Kenntnis des Baus eines bifazialen Laubblattes, speziell von Sonnen- und Schattenblatt, Funktion der Besonderheiten verschiedener Gewebe, Abhängigkeit der Fotosyntheseaktivität von der Beleuchtungsstärke im Vergleich auf der Gewebeebene, Bezug zur Transpiration erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organen (Sonnen- und Schattenblatt) mikroskopieren, skizzieren und zeichnen biologische Präparate. entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. Chloroplast Bau von Chloroplasten, speziell unter Berücksichtigung der Membransysteme im Zusammenhang mit ihrer Funktion [Oberflächenvergrößerung, Reaktionsräume] erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organellen (Chloroplasten). Pigmente Chromatografie entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. führen Trennverfahren durch und werten sie aus (Chromatografie). Durchführung bedeutet, dass das Verfahren der Chromatografie auch beschrieben werden kann. Auswerten bedeutet, aus einem 9

10 vorliegenden Chromatogramm Schlüsse gezogen werden können. Eine Erklärung des Trennverfahrens wird nicht erwartet. protokollieren Beobachtungen und Experimente. diskutieren Fehlerquellen bei Experimenten (fehlender Kontrollansatz). Teilschritte der FS erläutern die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in der Fotosynthese (Primärreaktion, Sekundärreaktion im C-Körper-Schema). Fotosynthesepigmente [Funktion von Chlorophyll a, Chlorophyll b und Carotinoiden], Absorptionsspektrum, Wirkungsspektrum, Z-Schema, Elektronentransport über Redoxsysteme ohne Benennung einzelner Systeme, Produkte der Primärreaktionen; Verschränkung zwischen Primär- und Sekundärreaktionen [ATP, NADPH + H + ], Fixierungs- und Reduktionsphase im C- Körper-Schema [Anzahl der C-Atome], Notwendigkeit der Rückbildung des Kohlenstoffdioxidakzeptors, Regenerationsphase nur summarisch, Glucose als Endprodukt, erweiterte Gleichung der Fotosynthese entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit. analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. Energiefluss, Mineraltransport beschreiben das Prinzip von Stoffkreisläufen auf Ebene von Ökosystemen und der Biosphäre (Kohlenstoffkreislauf). recherchieren, dokumentieren und präsentieren biologische Sachverhalte mithilfe digitaler Medien und Technologien und reflektieren den Einsatz kritisch. veranschaulichen biologische Sachverhalte adressatenbezogen und zielorientiert auf angemessene Art und 10

11 Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung Nahrungsbeziehungen: Räuber Beute Wirkung dichteunabhängiger und dichteabhängiger Faktoren Erläuterung von inter- und intraspezifischer Konkurrenz, Wirkung dichteabhängiger Faktoren beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit. r- und K-Strategen erläutern die Angepasstheit von Populationen (r- und K-selektierte Fortpflanzungsstrategien. Ohne mathematische Berechnungen Wirkung abiotischer Faktoren (ökologisch-physiologische Potenzen), u.a. Osmoregulation, Regelprozesse vergleichen unter Bezug auf biotische und abiotische Faktoren physiologische und ökologische Potenzen. veranschaulichen biologische Sachverhalte adressatenbezogen und zielorientiert auf angemessene Art und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung protokollieren Beobachtungen und Experimente. analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. 11

12 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. Fachbegriffe Glossar Stabilität in biologischen Systemen durch Regelungsvorgänge: Homöostase: erläutern Homöostase als Ergebnis von Regelungsvorgängen, die aufgrund negativer Rückkopplung für Stabilität in physiologischen Systemen sorgen. erklären anhand von Kosten-Nutzen- Analysen biologische Phänomene. Bioskop S II 7.1, S. 122 Einnischung Konkurrenz (inter- und intraspezifisch), erläutern die ökologische Nische als Gesamtheit der beanspruchten Umweltfaktoren einer Art. erläutern Konkurrenz, Parasitismus und Symbiose als Wechselbeziehungen zwischen Organismen. entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. Erläuterung von inter- und intraspezifischer Konkurrenz, Wirkung dichteabhängiger Faktoren beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit. Parasitismus, Symbiose Erläuterung von Parasitismus, Symbiose anhand einfacher Wechselbeziehungen auf der Ebene einzelner Organismen [Populationsebene nicht notwendig] erklären anhand von Kosten-Nutzen- Analysen biologische Phänomene. analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. unterscheiden zwischen proximaten und ultimaten Erklärungen und vermeiden unangemessene finale Begründungen. 12

13 Ökosystemanalyse (z.b. Bach): Zeigerorganismen,. führen Freilanduntersuchungen durch und werten diese aus (Bioindikatoren-Prinzip). Bioindikatoren als Zeigerorganismen sind Werkzeuge um best. Umweltverhältnisse [Ausprägung bestimmter Umweltfaktoren] anzuzeigen. protokollieren Beobachtungen und Experimente. anthropogene Einflüsse Bewertung (Ethische Analyse) bewerten mögliche kurz- und langfristige regionale und/oder globale Folgen eigenen und gesellschaftlichen Handelns. Dazu gehören die Analyse der Sach- und der Werteebene der Problemsituation sowie die Entwicklung von Handlungsoptionen. Hier Ausschärfung des Operators Bewerten für den Biologieunterricht. Das schließt die Reflektion der eigenen Entscheidung ein (siehe Vorspanntext Bewertung). bewerten Maßnahmen zum Schutz und zur Nutzung der Biodiversität aus verschiedenen Perspektiven (Nachhaltigkeit). Kriteriengeleitet bewerten unter dem Aspekt der nachhaltigen Entwicklung [ökologische, soziale und ökonomische Dimension]. Fachbegriffe Glossar untersuchen komplexe Problem- und Entscheidungssituationen in Hinblick auf soziale, räumliche und zeitliche Fallen. Ist Teilschritt im Sinne einer Bewertungsaufgabe BW 1, untersuchen hier im Sinn des Operators Analysieren Fachbegriffe Glossar 13

14 erörtern Chancen und Risiken transgener Organismen aus der Sicht unterschiedlicher Interessengruppen. Grundprinzip zur Herstellung transgener Organismen [stark vereinfachte Darstellung] Chancen und Risiken eines transgenen Organismus einander gegenüberstellen und gegeneinander abwägen Biodiversität beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Ökosystemvielfalt). bewerten Maßnahmen zum Schutz und zur Nutzung der Biodiversität aus verschiedenen Perspektiven (Nachhaltigkeit). Kriteriengeleitet bewerten unter dem Aspekt der nachhaltigen Entwicklung [ökologische, soziale und ökonomische Dimension]. Fachbegriffe Glossar 14

15 3. thematischer Schwerpunkt: Entstehung der biologischen Diversität - Informationsverarbeitung Evolutionstheorien erläutern die Evolutionstheorien von Lamarck und Darwin und die Synthetische Evolutionstheorie. Evolutionsfaktoren: Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution (Mutation, Rekombination, Gendrift, Selektion). Keine verschiedenen Mutationstypen, Rekombination nur interchromosomal, transformierende und stabilisierende Selektion; disruptive Selektion nicht notwendig analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. diskutieren komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösungen strittig sind. argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. unterscheiden zwischen proximaten und ultimaten Erklärungen und vermeiden unangemessene finale Begründungen. diskutieren komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösungen strittig sind. analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. argumentieren mithilfe biologischer 15

16 Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. erklären anhand von Kosten-Nutzen- Analysen biologische Phänomene. Kosten-Nutzen-Analyse wird minimal im Zusammenhang mit der Beurteilung der reproduktiven Fitness eines Organismus gesehen. Präadaptation erläutern Präadaptation (Antibiotikaresistenz). unterscheiden zwischen proximaten und ultimaten Erklärungen und vermeiden unangemessene finale Begründungen. Isolationsmechanismen Artbildung: allopatrisch, sympatrisch, adaptive Radiation erläutern den Prozess der Artbildung (allopatrisch). analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. 16

17 Belege der Evolution: Homologie (morphologisch und molekularbiologisch) werten molekularbiologische Homologien (DNA, Proteine) zur Untersuchung phylogenetischer Verwandtschaft aus (Wirbeltiere). deuten Analogien als Anpassungsähnlichkeiten und Homologien als auf Abstammung basierende Ähnlichkeiten. Homologiekriterien werden zur Deutung herangezogen [ohne biogenetische Grundregel] ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden. ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. diskutieren komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösungen strittig sind. Stammbäume Interpretation einfacher Stammbäume Unterscheidung der Wirbeltierklassen anhand abgeleiteter oder ursprünglicher Merkmale nicht notwendig; analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden. 17

18 Hominisation (biologische und kulturelle Evolution) vergleichen unter Bezug auf die Menschwerdung (Hominisation) biologische und kulturelle Evolution. Biologische Evolution basiert auf genetischer Basis; Kulturelle Evolution bedeutet nichtgenetische Weitergabe von Information durch soziales Lernen recherchieren, dokumentieren und präsentieren biologische Sachverhalte mithilfe digitaler Medien und Technologien und reflektieren den Einsatz kritisch. Nervensysteme Bau des Neurons Rezeptorpotential erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre Signale. Bildung von Ruhepotential Aktionspotential Weiterleitung von AP Extrazelluläre Signale lösen über einen spezifischen Rezeptor eine intrazelluläre Signalkette aus mit der Folge einer spezifischen Zellreaktion [z.b. Hormonwirkung, Änderung der Enzymaktivität / der Genexpression / der Membranpermeabilität; diese Beispiele lassen sich mit anderen Kompetenzen des Kerncurriculums vernetzen] Erläuterung des Zustandekommens von RP und AP auf der Basis unterschiedlicher Ionenverteilung und Permeabilitäten; Rolle der Kalium-Natriumionenpumpe; Leckströme; Alles-oder-Nichts-Prinzip, saltatorische und kontinuierliche Erregungsleitung beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit. ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit. 18

19 Synapse: Signalübertragung, Beeinflussung erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale, chemische Synapsen, Beeinflussung der Synapse durch einen neuroaktiven Stoff). Erläuterung der Vorgänge an einer chemischen Synapse mit PSP, Grundmodell cholinerge Synapse; keine Aufzählung sämtlicher Wirkungsweisen neuroaktiver Stoffe ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit. ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. 19

20 4. thematischer Schwerpunkt: Gesundheit und Krankheit Hormone (Bspl.: Stress), Hormonphysiologie Vergleich neuronale hormonelle Informationsübertragung vergleichen hormonelle und neuronale Informationsübertragung und beschreiben ihre Verschränkung (Stressreaktion). Erarbeitung grundlegender Vergleichsaspekte: Geschwindigkeit der Informationsübertragung, Dauer der Wirkung, Hormone: spezifische, humoral transportierte, an Zielzellen mit spezifischen Rezeptoren bindende Signalmoleküle; Neuronen: unspezifische, durch Neuronen gezielt wirkende Informationsform Ausschüttung des Adrenalins durch Stimulation des Sympathikus (Flight-or-Fight- Syndrom); vollständige Aufzählung der Wirkungen nicht notwendig] Langzeitstress / Anpassungssyndrom nicht notwendig Vergleich verschiedener zellulärer Mechanismen von Hormonwirkungen nicht notwendig erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre Signale. vergleichen hormonelle und neuronale Informationsübertragung und beschreiben ihre Verschränkung (Stressreaktion). Extrazelluläre Signale lösen über einen spezifischen Rezeptor eine intrazelluläre Signalkette aus mit der Folge einer analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. veranschaulichen biologische Sachverhalte adressatenbezogen und zielorientiert auf angemessene Art und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Conceptmap. diskutieren komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösungen strittig sind. beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit. 20

21 spezifischen Zellreaktion [z.b. Hormonwirkung, Änderung der Enzymaktivität / der Genexpression / der Membranpermeabilität; diese Beispiele lassen sich mit anderen Kompetenzen des Kerncurriculums vernetzen] Unspezifische Abwehr Spezifische Abwehr: Antigen-Präsentation, humorale und zelluläre Immunantwort, klonale Selektion erläutern das Erkennen und die spezifische Abwehr von Antigenen (Antigen-Präsentation, humorale und zelluläre Immunantwort, klonale Selektion). Erläuterung von antigenwirksamen Strukturen [nur Bakterien und Viren notwendig Makrophagen, B- und T-Zellen, Typen und ihre Funktion. Allg. Bau des AK [Y-Form mit Antigen- und Rezeptorbindungsstellen] Vorgänge der humoralen und zellulären Immunantwort nach Eindringen von Antigenen Klonale Selektion [spezif. AK-Bildung] Immungedächtnis [aktive und passive Immunisierung nicht notwendig] Mechanismen der Fremd- u. Selbsterkennung nicht notwendig beschreiben die Prinzipien biologischer Arbeitstechniken (PCR, DNA-Mikroarray, ELISA, Gel-Elektrophorese), werten Befunde aus und deuten sie. Beschreibung der Schritte der Verfahren und der funktionalen Bedeutung der Einzelschritte, Angabe der Einsatzmöglichkeiten der in Klammern genannten Verfahren sowie Ergebnisse dieser Verfahren auswerten und deuten. 21

22 Glossar zum KC Biologie Begriff alternatives Spleißen (Transkription) Biologische Evidenz Conceptmap Deontologische Sicht Deskriptive Aussage DNA-microarray (Gendiagnostik) ELISA-Test (HIV-Diagnostik) Ethik Ethische Analyse Erläuterung Die bei der Transkription von Eukaryoten zunächst entstehende Prä-mRNA enthält Introns und Exons (letztere enthalten die Erbinformation). Im zweiten Schritt werden die Introns herausgeschnitten und die Exons zu funktionsfähigen mrnas vereinigt. Dabei entstehen aus einem Gen (solche Gene nennt man Mosaikgene) mehrere mrnas und damit auch mehrere Proteine (Campbell/Reece 2003 S ). Biologische Evidenzen sind empirisch, also durch experimentelle Daten sowie durch andere Befunde belegte biologische Sachverhalte. Eine Conceptmap ist eine Begriffslandkarte, in der Beziehungen zwischen den Begriffen dargestellt werden, z.b. durch Beschriftung der verbindenden Pfeile. Deontologische Argumentationsansätze stützen sich auf höchste Prinzipien bzw. absolut gesetzte Werte. Dabei wird eine Handlung unabhängig von ihren Konsequenzen beurteilt. So ist beispielsweise Lügen aus deontologischer Sicht grundsätzlich schlecht und somit verboten, auch wenn sich daraus positive Konsequenzen ergeben würden. Eine deskriptive Aussage ist eine rein beschreibende, wertfreie Aussage. Liefert eine Antwort auf die Frage, welche Gene in welchem Ausmaß exprimiert werden. Verfahren: Eine große Zahl einsträngiger DNA-Fragmente sind auf einem Chip angeordnet (Sonden auf einem DNA-Chip). Dieser Chip dient der Analyse großer Probenmengen, deren mrnas (in Form von copydna) durch Fusion (Hybridisierung) oder Nichtfusion mit den Probefragmenten den Exprimierungsgrad anzeigen (Weber, Ulrich (Hrsg.): Biologie Oberstufe (Cornelsen), 2009 S. 203). Zu untersuchendes Blut wird auf eine Probefläche mit HIV-Proteinen (den Antigenen) gegeben. Enthält es HIV-Antikörper, können diese im Anschluss mit Hilfe monoklonaler Antikörper und eines Farbstoffes schnell und sicher detektiert werden (Weber, Ulrich (Hrsg.): Biologie Oberstufe (Cornelsen), 2009 S. 235). Ethik, die Theorie der Moral, beinhaltet die Reflexion und die argumentative sowie handlungsorientierte Prüfung von gelebten Werten und Normen. Sie fragt also nach den Inhalten und den Gründen der Moral. Eine ethische Analyse ist ein Verfahren zur moralischen Urteilsfindung. Ein Beispiel hierfür ist das Verfahren Sechs Schritte moralischer Urteilsfindung von C.Hößle. 1. Definieren des geschilderten Dilemmas; 2. Aufzählen möglicher Handlungsoptionen; 3. Aufzählen ethischer Werte, welche die Handlungsoption impliziert; 4. Unterscheiden zwischen konsequenzialistischer und deontologischer Argumentationsweise; 5. Begründete Urteilsfällung und Diskussion andersartiger Urteile; 6. Aufzählen von Konsequenzen, die das eigene und andere Urteile nach sich ziehen. 22

23 Fallen; räumliche, zeitliche, soziale Finale Begründung Hypothetisch-deduktiver Erkenntnisweg klonale Selektion (Immunbiologie) Konsequenzialistische Sicht Kosten-Nutzen-Analyse Kulturelle Evolution Moral Nachhaltige Entwicklung Norm Eine räumliche Falle liegt vor, wenn bei einer Handlung vor Ort der Nutzen, und andernorts der Schaden entsteht. Eine zeitliche Falle ist dadurch gekennzeichnet, dass der Nutzen einer Handlung jetzt, der Schaden jedoch zu einem späteren Zeitpunkt entsteht. Von sozialen Fallen spricht man, wenn bei einer Handlung der Nutzen bei einem Individuum oder einer Gruppe, der Schaden jedoch bei einem anderen Individuum oder einer anderen Gruppe liegt. Hierbei wird ein Verhalten oder ein Phänomen von der beabsichtigten Wirkung her begründet. Diese Form ist nur korrekt, wenn es sich um die Erklärung einsichtigen Verhaltens handelt, welches ein Bewusstsein voraussetzt. 1. Phänomen/Problem 2. Hypothese(n) 3. Ableiten (Deduzieren) von Konsequenzen 4. Überprüfung 5. Bestätigung oder Widerlegung der Hypothesen 6. Bildung einer Theorie bzw. neuer Hypothesen Beim Binden eines Antigens an den spezifischen Rezeptor eines B-Lymphozyten wird dieser aktiviert (selektiert) und teilt sich (Proliferation). Im Anschluss findet seine Klonierung in Plasmazellen und Gedächtniszellen statt (Campbell/Reece 2003 S f.). Konsequenzialistische Argumentationsansätze beurteilen Handlungen nach ihren Folgen. Kosten und Nutzen eines biologischen Phänomens werden gegenübergestellt und gegeneinander abgewogen. Anwendung findet sie beispielsweise bei der Bewertung von Nahrungserwerbs- oder Brutpflegestrategien. Kulturelle Evolution meint die nichterbliche Weitergabe und Veränderung von Fähigkeiten, Verhaltensweisen und Wissen durch Lernen von anderen Individuen. Moral beinhaltet individuelle oder kollektive Vorstellungen und Überzeugungen, nach denen Menschen ihre Handlungen als (moralisch) gut oder schlecht bewerten. Nachhaltige Entwicklung ist das normative Leitbild des 21. Jahrhunderts. Es bietet einen Orientierungsrahmen, um Problemund Entscheidungs-situationen zukunftsfähig zu gestalten. Im Kern geht es um die Entwicklung ökologisch und ökonomisch tragfähiger sowie sozial gerechter Lösungen, sowie um das Bestreben der Sicherung der Grundbedürfnisse jetziger und zukünftiger Generationen (WCED, 1987). Normen sind Handlungsorientierungen, die zu bestimmten Handlungen auffordern (Du sollst helfen!) oder diese verbieten (Du sollst nicht töten!). 23

24 Normative Aussage PID - Präimplantationsdiagnostik Problem- und Entscheidungssituationen Proximate Erklärung Stammzellformen Ultimate Erklärung Wert Bei normativen Aussagen handelt es sich um Aussagen, die Verhaltensweisen gebieten oder als gerechtfertigt deklarieren, also wertenden oder vorschreibenden Charakter haben. Untersuchung von Embryonen auf Erbkrankheiten vor ihrer Implantation in eine Gebärmutter. Ein geeignetes Verfahren im Umgang mit komplexen Problem- und Entscheidungssituationen angewandter Biologie ist das explizite Bewerten. Dabei werden die folgenden Schritte durchlaufen: 1. Entscheidungssituation benennen 2. Informationen suchen und verarbeiten mit dem Ziel, tragfähige Handlungsoptionen zu entwickeln 3. Bewerten und Entscheiden der Handlungsoptionen und begründete Entscheidung treffen 4. Reflektieren des Bewertungs- und Entscheidungsprozesses im Hinblick auf z.b. Angemessenheit und Tragfähigkeit (Eggert, Barfod-Werner, Bögeholz, 2008, S.13) Diese Erklärungsart bezieht sich auf die unmittelbar wirkenden Ursachen eines Phänomens, in der Biologie auf die körperbaulichen und physiologischen Mechanismen sowie auf die physikalischen und chemischen Zusammenhänge. Werden in adulte und embryonale Stammzellen unterschieden. Adulte Stammzellen sind pluripotent und können sich in wenige Zelllinien differenzieren. Embryonale Stammzellen sind potenziell unsterblich und können in alle Zelltypen und vollständige Lebewesen ausdifferenzieren (Campbell/Reece 2003, S und Weber, Ulrich (Hrsg.): Biologie Oberstufe (Cornelsen), 2009 S. 219). Diese Erklärungsart berücksichtigt die evolutionsbiologischen Ursachen, den biologischen Sinn/die biologische Funktion. Sie beantwortet, weshalb sich ein Phänomen herausgebildet hat, weshalb es im Laufe der Evolution stabil geblieben ist und welchen Anpassungs- und Selektionswert es hat. Werte sind Zustände und/oder Ziele, die um ihrer selbst willen angestrebt werden und gesellschaftlich und individuell von Bedeutung sind, um das Zusammenleben zu regeln. Beispiele sind die Werte Frieden oder Menschenwürde. 24