Bischöfliches Pius-Gymnasium. Fachkonferenz Biologie SCHULINTERNES CURRICULUM FÜR DAS FACH BIOLOGIE STAND: JUNI 2017

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1 Bischöfliches Pius-Gymnasium Fachkonferenz Biologie SCHULINTERNES CURRICULUM FÜR DAS FACH BIOLOGIE STAND: JUNI 2017

2 INHALTSVERZEICHNIS 1. Die Fachgruppe Biologie am Pius-Gymnasium 3 2. Entscheidungen zum Unterricht 2.1. Unterrichtsvorhaben allgemeine Hinweise 2.2. Stoffverteilung der Sekundarstufe I Klasse Klasse Klasse Klasse Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben der Sekundarstufe II 2.4. Konkretisierte Unterrichtsvorhaben der Sekundarstufe II Einführungsphase Qualifikationsphase: Grundkurs Qualifikationsphase: Leistungskurs Projektkurs 2.5. Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung Pädagogischer Leistungsbegriff Leistungsbewertung in der Sekundarstufe I Leistungsbewertung in der Sekundarstufe II Kriterien für die Leistungsbewertung der sonstigen Mitarbeit Grundsätze der Leistungsbewertung von Klausuren 2.6. Aktuelle Vorgaben des Landes NRW zum Zentralabitur 2.7. Lehr- und Lernmittel Entscheidungen zu Kooperationen Qualitätssicherung und Evaluation 143

3 1. Die Fachgruppe Biologie am Pius-Gymnasium Das Pius-Gymnasium befindet sich in Aachen, der westlichsten Großstadt Deutschlands. Zurzeit unterrichten ca. 80 Lehrerinnen und Lehrer um die 1000 Schülerinnen und Schüler, die sowohl aus dem Stadtteil des Schulstandorts stammen aber auch zum Teil erhebliche Anfahrtswegeaus weiter gelegenen Aachener Stadtteilen haben. Insgesamt ist die Schülerschaft in ihrer Zusammensetzung vom Leistungspotential eher heterogen. Auch mit Blick auf diese Zusammensetzung besteht ein wesentliches Leitziel der Schule in der individuellen Förderung. Die Fachgruppe Biologie versucht in hohem Maße, jeden Lernenden in seiner Kompetenzentwicklung möglichst weit zu bringen. Außerdem wird angestrebt, Interesse an einem naturwissenschaftlich geprägten Studium oder Beruf zu wecken. In diesem Rahmen sollen u.a. Schülerinnen und Schüler mit besonderen Stärken im Bereich Biologie unterstützt werden, zum Beispiel zur Teilnahme an Wettbewerben wie biologisch (Sekundarstufe I) und der Biologieolympiade (Sekundarstufe II). Schülerinnen und Schüler der Leistungskurse führen Exkursionen zur Gesellschaft für Produktionshygiene und Sterilitätssicherung sowie zur RWTH (Besuch der genetischen Beratung der medizinischen Abteilung) durch. Allgemein werden im Biologieunterricht am Pius-Gymnasium fachlich und bioethisch fundierte Kenntnisse als Voraussetzung für einen eigenen Standpunkt und für verantwortliches Handeln gefordert und gefördert. Hervorzuheben sind hierbei auch im Sinne des christlichen Menschenbildes die Aspekte Ehrfurcht vor dem Leben in seiner ganzen Vielfältigkeit, Nachhaltigkeit, Umgang mit dem eigenen Körper und ethischen Grundsätzen. Auf diese Weise leistet die Fachgruppe Biologie einen Beitrag zum im Schulprogramm festgeschriebenen Gesundheitskonzept. Auch die Patenschaft des Pius-Gymnasiums für den Goldbach gehört zum Schulprogramm. Das Fach Biologie wird am Pius-Gymnasium in der Sekundarstufe I in den Jahrgangsstufen 5,6,7 und 9 jeweils mit 2 Wochenstunden unterrichtet. Um mehr Zeit für praktisches Arbeiten zu haben, findet der Biologieunterricht in der Regel in Doppelstunden statt. Schülerinnen und Schüler der Einführungsphase (EF) haben 3 Wochenstunden Biologie, in der Qualifikationsphase (Q1 und Q2) wird Biologie im Grundkurs ebenfalls mit 3 Wochenstunden, im Leistungskurs mit 5 Wochenstunden unterrichtet. Am Pius- Gymnasium ist das Fach Biologie in der Einführungsphase in der Regel mit 4 Grundkursen vertreten. In der Qualifikationsphase können aufgrund der Schülerwahlen 3

4 meist 3 Grundkurse und 2 Leistungskurse (einer davon in Kooperation mit dem St. Ursula-Gymnasium in Aachen) gebildet werden. Mit dem Übungsraum und dem Lehrsaal verfügt das Pius-Gymnasium über zwei Biologie-Räume, die jeweils mit einem Beamer und Laptop ausgestattet sind. Die Ausstattung der Biologie-Sammlung mit Schülerexperimentiermaterialien und Modellen ist sehr zufriedenstellend. Außerdem existieren an der Schule zwei Computerräume, die nach Reservierung auch von Biologieklassen und -kursen für bestimmte Unterrichtsprojekte genutzt werden können. Die Biologie-Kolleginnen und -Kollegen tauschen sich über Unterrichtsmaterialien, Klausuraufgaben und didaktische Fragestellungen aus. Durch Teilnahme an Fortbildungen hält sich die Fachgruppe Biologie auf dem aktuellen Stand der Fachwissenschaft und Fachdidaktik. Darüber hinaus organisiert die Fachgruppe Biologie zusammen mit den Fachgruppen Physik und Chemie vor den Sommerferien einen Naturwissenschaftsnachmittag mit Experimenten für Grundschüler der 3. Klasse. 4

5 2. Entscheidungen zum Unterricht 2.1 Unterrichtsvorhaben allgemeine Hinweise 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 Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans auszubilden und zu entwickeln. Zum schulinternen Lehrplan für die Sekundarstufe I ist anzumerken, dass sich die Seitenangaben auf die eingeführten Schulbücher (Linder 1 bzw. 2; siehe auch Kapitel 2.6) beziehen. Die hinter den inhaltlichen Schwerpunkten angegebenen Zahlen geben die durchschnittlichen Stunden an, die für diesen Themenschwerpunkt vorgesehen sind. Für die Sekundarstufe II erfolgt die Umsetzung des Kernlehrplans auf zwei Ebenen: der Übersichts- und der Konkretisierungsebene. Im Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben (Kapitel 2.3) werden die für alle Lehrerinnen und Lehrer gemäß Fachkonferenzbeschluss verbindlichen Kontexte sowie die Verteilung und Reihenfolge der Unterrichtsvorhaben dargestellt. Das Übersichtsraster dient dazu, den Kolleginnen 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 ausgewiesene 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 Bruttounterrichtszeit 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, besitzt die exemplarische Ausgestaltung konkretisierter Unterrichtsvorhaben 5

6 (Kapitel 2.4) - abgesehen von den in der vierten Spalte im Fettdruck hervorgehobenen verbindlichen Fachkonferenzbeschlüssen - nur empfehlenden Charakter. 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. Abweichungen von den vorgeschlagenen Vorgehensweisen 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 Unterrichtsvorhaben insgesamt alle Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Berücksichtigung finden. 6

7 2.2 Stoffverteilung der Sekundarstufe I Klasse 5 Jahrgangsstufe 5 Inhaltsfeld: Grundlagen der Biologie Fachlicher Kontext: Kennzeichen von Lebewesen Inhaltliche Schwerpunkte Kennzeichen des Lebendigen (6) Bindend Kennzeichen des Lebendigen anhand von Beispielen erklären (S. 14f) Lebewesen bestehen aus Zellen (S ) Mikroskopieren von Mundschleimhaut (S. 21) und Wasserpest Methodentraining Klasse 5: Heftführung (AB im Ordner Haus des Lernens ) optional Methode: Betrachten, Beobachten, Beschreiben (S. 16) Unterrichtmethoden Mikroskopieren Einfache Färbetechnik (Methylenblau) Jahrgangsstufe 5 Inhaltsfeld: Bau und Leistungen des menschlichen Körpers Fachlicher Kontext: Gesundheitsbewusstes Leben Subkontext: Lecker und gesund Inhaltliche Schwerpunkte Der Körper des Menschen (4) Beitrag zum Gesundheitskonzept Konzeptbezogene Kompetenzen SuS beschreiben Organe und Organsysteme als Bestandteile des Organismus. (S) SuS stellen den Zusammenhang zwischen den verschiedenen Systemebenen Zelle, Gewebe, Organ, Organsystem und Organismus her. (S) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Überblick über die Organisationsstufen des menschlichen Körpers / Innere Organe (S. 138f) Prozessbezogene Kompetenzen SuS nutzen Modelle und Abbildungen zur Bearbeitung und Erklärung biologischer Fragestellungen und Zusammenhänge. (E) SuS beschreiben und erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mit Hilfe von geeigneten Modellen und Darstellungen. (E) optional Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Unterrichtsmethoden Arbeit mit dem Torso-Modell Gruppenpuzzle zu den inneren Organen Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen 7

8 Jahrgangsstufe 5 Subkontext: Lecker und gesund Inhaltliche Schwerpunkte Ernährung und Verdauung (10) Beitrag zum Gesundheitskonzept Konzeptbezogene Kompetenzen SuS beschreiben den Weg der Nahrung bei der Verdauung und nennen die daran beteiligten Organe (SF) SuS beschreiben die Bedeutung von Nährstoffen, Mineralsalzen, Vitaminen, Wasser und Ballaststoffen für eine ausgewogene Ernährung und unterscheiden Bau- und Betriebsstoffe (SF) SuS beschreiben die Bedeutung einer vielfältigen und ausgewogenen Ernährung (und körperlicher Bewegung) (SF) SuS beschreiben Organe und Organsysteme als Bestandteile des Organismus und erläutern ihr Zusammenwirken bei der Verdauung (S) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Ernährung Nahrungsmittel und Nahrungsbestandteile (S. 140f) Nachweis von Nährstoffen (S. 143) Nahrung liefert Energie (S ) Gesunde Ernährung (S. 178) Verdauung Zähne zerkleinern die Nahrung (S. 148) Der Weg der Nahrung durch den Körper (S: 150f) Prozessbezogene Kompetenzen SuS führen qualitative Experimente zur Untersuchung durch und protokollieren diese. (E) SuS stellen Zusammenhänge zwischen biologischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her und grenzen Alltagsbegriffe von Fachsprache ab (E) SuS nutzen Modelle und Modellvorstellungen zur Erklärung biologischer Zusammenhänge. (E) SuS tauschen sich über biologische Erkenntnisse und deren gesellschafts- oder alltagsrelevante Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellung aus (K) SuS beurteilen Maßnahmen und Verhaltensweisen zur Erhaltung der eigenen Gesundheit (B) optional Streifzug durch die Chemie: Nährstoffe (S. 142) Haltung der katholischen Kirche: Umgang mit Nahrungsmitteln, Hunger (dritte Länder) Zahnpflege (S. 149) Versuche zur Ernährung und Verdauung (S. 152f) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Analyse und Beurteilung von Fallbeispielen Unterrichtsmethoden Stationenlernen zur gesunden Ernährung (s. Fachschaftsordner) Einfache Experimente zum Nachweis von KH, Proteinen, Fetten Gesundes Frühstück Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Kontakt zur Krankenkasse: Gesundes Frühstück Erdkunde: Landwirte versorgen uns. Alles rund um den Bauernhof: Getreide und Zückerrübe, Milch, Fleisch, Salat usw. 8

9 Jahrgangsstufe 5 Subkontext: Bewegung Teamarbeit für den ganzen Körper Inhaltliche Schwerpunkte Bewegungssystem (4) Beitrag zum Gesundheitskonzept Konzeptbezogene Kompetenzen SuS beschreiben Aufbau und Funktion des menschlichen Skeletts und der Muskulatur (SF) SuS beschreiben Organe und Organsysteme als Bestandteile des Organismus und erläutern ihr Zusammenwirken (S) SuS beschreiben die Bedeutung von körperlicher Bewegung zur Gesunderhaltung des Körpers (SF) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Knochen Das Skelett des Menschen (S. 154f) Die Wirbelsäule (S. 156) Knochen und Gelenke (S. 158f) (Modell-)Versuche zur Wirbelsäule sowie zu Knochen und Gelenken (S. 161) Muskeln (S. 162f) Bewegung fördert die Gesundheit (S. 182f) Prozessbezogene Kompetenzen SuS beobachten und beschreiben biologische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung. (E) SuS stellen Zusammenhänge zwischen biologischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her und grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab. (E) SuS nutzen Modelle und Modellvorstellungen zur Analyse von Wechselwirkungen, Bearbeitung, Erklärung und Beurteilung biologischer Fragestellungen und Zusammenhänge. (E) SuS führen einfache Untersuchungen durch. (E) SuS beschreiben und erklären mit Zeichnungen, Modellen oder anderen Hilfsmitteln originale Objekte oder Abbildungen verschiedener Komplexitätsstufen. (K) SuS beurteilen Maßnahmen und Verhaltensweisen zur eigenen Gesunderhaltung. (B) optional Haltungsfehler (S. 157) Häufige Verletzungen im Sport (S. 164) Streifzug durch die Medizin: Erste Hilfe (S. 165) Muskeln arbeiten auf Befehl (S. 166) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung evtl. schriftliche Überprüfung Unterrichtsmethoden Arbeit mit Modellen (Skelett, Gelenkmodelle) evtl. Referate zu Krankheiten und Verletzungen des Skeletts (Bruch, Verrenkung, Verstauchung) Untersuchungen und Übungen zur Zusammenarbeit von Muskeln evtl. Experimente zu Muskeln und Sehnen (S. 167) Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen evtl. Schulsanitätsdienst Sport: Haltung, Muskeltraining 9

10 Jahrgangsstufe 5 Subkontext: Bewegung Teamarbeit für den ganzen Körper Inhaltliche Schwerpunkte Atmung und Blutkreislauf (8) Beitrag zum Gesundheitskonzept Konzeptbezogene Kompetenzen SuS beschreiben und erklären den menschlichen Blutkreislauf und die Atmung sowie deren Bedeutung für den Nährstoff-, Gas- und Wärmetransport durch den Körper. (SF) SuS beschreiben Organe und Organsysteme als Bestandteile des Organismus und erläutern ihr Zusammenwirken bei der Atmung. (S) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Atmung Luft zum Leben (S. 168) Bau und Funktion der Atmungsorgane (S. 170f) Blutkreislauf Bestandteile und Aufgaben des Blutes (S. 172f) Herz und Blutkreislauf (S. 174f) Versuche zu Blut und Blutkreislauf (S. 177) Prozessbezogene Kompetenzen SuS beobachten und beschreiben biologische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung. (E) SuS führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch und protokollieren diese. (E) SuS interpretieren Daten und Beziehungen, erklären diese und ziehen geeignete Schlussfolgerungen. (E) SuS veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen und bildlichen Gestaltungsmitteln. (K) SuS dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, evtl. unter Nutzung elektronischer Medien, in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen. (K) Evtl. stellen SuS Hypothesen auf, planen geeignete Experimente zur Überprüfung, führen sie durch und werten sie unter Rückbezug auf die Hypothesen aus. (E) optional Streifzug durch die Chemie: Zusammensetzung der Luft (S. 169) Versuche zur Atmung (S. 176) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Wissen vernetzt: Bau und Leistungen des menschlichen Körpers ( ) als Anwendungsaufgabe, zum Weiterforschen, zum Abfragen gut geeignet evtl. schriftliche Überprüfung Unterrichtsmethoden Einfache Versuche zu Atmung, Blut und Blutkreislauf (S. 176), z.b. Atem- und Herzfrequenz, Atemvolumen, Analyse von Atemgasen (CO 2 - Nachweis), Mikroskopie von Schweineblut, Präparation eines Schweineherzens Erstellen eines Versuchsprotokolls Berechnung von Mittelwerten, Erstellung von Diagrammen (evtl. Excel) Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Sport: Herz-Kreislaufsystem und Training 10

11 Jahrgangsstufe 5 Subkontext: Aktiv werden für ein gesundheitsbewusstes Leben Inhaltliche Schwerpunkte Gesundheitsbewusstes Leben: Verantwortung für den eigenen Körper, Sucht (8) Beitrag zum Gesundheitskonzept Konzeptbezogene Kompetenzen SuS beschreiben die Wirkung der UV-Strahlen auf die menschliche Haut, nennen Auswirkungen und entsprechende Schutzmaßnahmen. (S) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Aktiv werden für ein gesundheitsbewusstes Leben Gefahren für die Haut (S. 188f) Gefahren für die Atmungsorgane (S. 184f) Drogen und Suchtprophylaxe Legale Drogen: Nikotin, Alkohol,... Illegale Drogen: Cannabis, Ecstasy, Essstörungen, : Magersucht, Bulimie, Prozessbezogene Kompetenzen SuS erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe biologischer Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind. (E) SuS recherchieren in unterschiedlichen Quellen (Print- und elektronische Medien) und werten die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus. (E) SuS tauschen sich über biologische Erkenntnisse und deren gesellschafts- oder alltagsrelevanten Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus. (K) SuS beurteilen Maßnahmen und Verhaltensweisen zur Erhaltung der eigenen Gesundheit und zur sozialen Verantwortung. (B) SuS binden biologische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungsstrategien und wenden diese nach Möglichkeit an. (B) optional Legale Drogen: Coffein, Medikamente,... Illegale Drogen: Kokain, Heroin, Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Unterrichtsmethoden Evtl. Demonstrationsexperimente Rauchen Erstellung von Informationsplakaten (S. 187) oder PPT- Präsentationen Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Projekt zur Verhinderung des Einstiegs in das Rauchen (Don t start be smart) 11

12 Jahrgangsstufe 5 Inhaltsfeld: Vielfalt von Lebewesen Fachlicher Kontext: Pflanzen und Tiere in verschiedenen Lebensräumen Subkontext: Was lebt in meiner Nachbarschaft? Inhaltliche Schwerpunkte Blütenpflanzen (8) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Pflanzen aus der Umgebung: Hahnenfuß (S. 32f) Bau der Blüte (S. 36) Bestäubung und Befruchtung (S ) Entwicklung - Keimung und Wachstum von Bohnen (S ) Samenverbreitung (S. 44f) Ungeschlechtliche Fortpflanzung (S. 50f) optional Pflanzen aus anderen Familien, z.b. Kreuzblütler Div. Pflanzensamen Unterrichtsmethoden Einsatz von Modellen und mitgebrachten Pflanzen Blüten unter der Lupe Erstellen von Blütendiagrammen Keimungsversuche mit Kressesamen (Differenzierung nach Interesse, s. Fachschaftsordner) Experimentieren und Protokollieren Filmeinsatz Flugsamen Evtl. Praktische Versuche mit Stecklingen Konzeptbezogene Kompetenzen SuS nennen verschiedene Blütenpflanzen, unterscheiden ihre Grundorgane und nennen deren wesentliche Funktionen. (SF) SuS beschreiben die Entwicklung von Pflanzen. (E) SuS beschreiben Formen geschlechtlicher und ungeschlechtlicher Fortpflanzung bei Pflanzen. (E) SuS beschreiben Wechselwirkungen verschiedener Organismen untereinander und mit ihrem Lebensraum. (S) Prozessbezogene Kompetenzen SuS führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch und protokollieren diese. (E) SuS interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, erklären diese und ziehen geeignete Schlussfolgerungen. (E) dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen. (K) veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen und bildlichen Gestaltungsmitteln. (K) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Überprüfung von Zeichnungen und Protokollen Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Mathe: Messung des Pflanzenwachstums in der Zeit Erstellen von Wachstumskurven im Koordinatensystem 12

13 2.2.2 Klasse 6 Jahrgangsstufe 6 Subkontext: Was lebt in meiner Nachbarschaft? Inhaltliche Schwerpunkte Angepasstheit von Tieren an Lebensräume (7) Konzeptbezogene Kompetenzen SuS stellen die Angepasstheit einzelner Tierund Pflanzenarten an ihren spezifischen Lebensraum dar. (E) SuS beschreiben Organe und Organsysteme als Bestandteile des Organismus und erläutern ihr Zusammenwirken, z. B. bei Atmung, Verdauung, Muskeln. (S) SuS beschreiben Wechselbeziehungen verschiedener Organismen untereinander in ihrem Lebensraum(S) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Vögel am Beispiel der Spechte Angepasstheit an ihre Lebensweise (S. 56f) Bau und Funktion: Skelett, Muskulatur und Lunge (S. 58f) beim Bussard Fliegen (S ) Fische am Beispiel der Forellen - Angepasstheit an das Medium Wasser Morphologische und anatomische Betrachtungen (S. 74) Kiemen (S. 72) Schwimmen Prozessbezogene Kompetenzen SuS erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe biologischer Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind. SuS nutzen komplexe biologische Erkenntnisse zur Klärung kausaler Zusammenhänge. optional Eulen als nachtaktive Vögel Fische in stehenden Gewässern, z.b. Karpfen Nahrungsbeziehungen im Teich (S. 82f) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Tabellen und Zeichnungen Darstellung des Zusammenspiels verschiedener Organe Unterrichtsmethoden Videoanalyse des Fluges Vgl. Elektriker bei Arbeiten an einem Holzmast Arbeiten mit Hühner- und Säugerskeletten Mikroskopieren von Federn Bau von Flugmodellen mit Demonstration Präparation von Forellen Beobachtungen an Kiemenbögen; innerhalb und außerhalb des Wassers Einsatz von Filmmaterial zum Thema Schwimmen Vgl. zum Schwimmen der Menschen Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen 13

14 Jahrgangsstufe 6 Subkontext: Was lebt in meiner Nachbarschaft? Inhaltliche Schwerpunkte Vergleich Wirbeltiere Wirbellose (4) Konzeptbezogene Kompetenzen SuS beschreiben exemplarisch den Unterschied zwischen einem Wirbeltier und Wirbellosen, z. B. Insekten, Vögel (SF) SuS beschreiben und vergleichen die Individualentwicklung ausgewählter Wirbelloser und Wirbeltiere. (E) Amsel und Fliege (S. 84f) Madenentwicklung Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Prozessbezogene Kompetenzen SuS analysieren Ähnlichkeiten und Unterschiede durch kriterien geleitetes Vergleichen, u. a. bzgl. Anatomie und Morphologie von Organismen. (E) SuS beobachten und protokollieren die Entwicklung von Insekten optional Fische und Krabben Entwicklung von Mehlwürmern Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Tabellarischer Vergleich Unterrichtsmethoden Partnerpuzzle Einfaches Experiment Film Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Jahrgangsstufe 6 Subkontext: Was lebt in meiner Nachbarschaft? Inhaltliche Schwerpunkte Nutzpflanzen / Nutztiere: Tierschutz, artgerechte Tierhaltung, Haustiere (8) Konzeptbezogene Kompetenzen SuS vergleichen pflanzliche Grundorgane mit vorliegenden Gemüsesorten und beschreiben Veränderungen Sus beschreiben die Besonderheiten im Skelettbau bei Hunden (Gebiss und Extremitäten). Sus beschreiben das Leben im Wolfsrudel. Sus beschreiben den Zusammenhang zwischen Nahrung und Verdauung sowie die Milchproduktion. Sus beschreiben die Gegebenheiten bei der Massentierhaltung. Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend optional Gemüsearten am Beispiel von Kohlsorten (S. 86f) Kartoffel Getreide Wolf/ Hund (S ) Rind (S ) Anatomie: Verdauung,Nutzwert,Tierhaltung Prozessbezogene Kompetenzen SuS nutzen durch Vergleiche und Beobachtungen die Möglichkeit biologische Sachverhalte zu erklären. SuS unterscheiden auf der Grundlage normativer und ethischer Maßstäbe zwischen beschreibenden Aussagen und Bewertungen. SuS beurteilen und bewerten an gegebenen und gewonnenen Erkenntnissen kritisch die Haltung von Heim- und Nutztieren Katzen Pferd oder Schwein Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Analyse und Beurteilung von Tierhaltung Unterrichtsmethoden Beobachtung, Vergleich Folien: Schädel (Gebiss) Film: Wölfe Stationenlernen zur Katze (s. Fachschaftsordner) Film über anatomische Besonderheiten (Nahrungsaufnahme und verdauung) Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Ggf. Besuch eines Bauernhofs 14

15 Jahrgangsstufe 6 Subkontext: Was lebt in meiner Nachbarschaft? Inhaltliche Schwerpunkte Biotop/ Artenschutz (3) Konzeptbezogene Kompetenzen SuS beschreiben die biologischen Besonderheiten im Leben der Amphibien. SuS stellen die Veränderungen von Lebensbedingungen durch den Menschen heraus und erläutern die Konsequenzen für die bedrohten Tiere. Amphibien (S ) Leben der Frösche (S. 76f) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Prozessbezogene Kompetenzen SuS nutzen die in Film und Besichtigung gewonnenen Erkenntnisse zur Erklärung bestehender Umweltschäden. SuS beurteilen die zum Schutz der Amphibien angewandten Maßnahmen hinsichtlich ihrer Wirksamkeit. optional Fledermäuse Haltung der katholischen Kirche: Erhaltung der Schöpfung (Arten, Lebensräume) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Analyse und Beurteilung eines Fallbeispiels Unterrichtsmethoden Filmeinsatz Besichtigung von Laichgewässern und Schutzmaßnahmen bei der Krötenwanderung in der Umgebung Rollenspiel zum Straßenbau (Tierschützer, Bürgermeister, Pendler ) Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Tierschutzverein Jahrgangsstufe 6 Inhaltsfeld: Angepasstheit von Pflanzen und Tieren im Jahresverlauf Fachlicher Kontext: Tiere und Pflanzen im Jahresverlauf Subkontext: Ohne Sonne kein Leben Inhaltliche Schwerpunkte Blattaufbau, Zellen (2) Photosynthese (2) Produzenten, Konsumenten (1) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Die Sonne als Energiespender (S. 196) Laubblätter als Fotosyntheseorgane (S. 197) Energieumwandlung in der Nahrungskette (S. 198) V1 und V2 auf S. 200 optional Streifzug durch die Landwirtschaft (S. 199) V3 V6 auf S. 200f Unterrichtsmethoden Zeichenregeln absprechen Selbstständige Mikroskopie Einfache Färbetechnik (Methylenblau) Selbständiger Bau von Pflanzen- und Tierzell- Modellen aus selbst gewählten Materialien (z.b. als Hausaufgabe) Präsentation und gegenseitige Bewertung der Schülermodelle 15

16 Konzeptbezogene Kompetenzen Bezeichnen die Zelle als funktionellen Grundbaustein von Zellen (SF) Beschreiben die im Lichtmikroskop beobachtbaren Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen tierischen und pflanzlichen Zellen und beschreiben die Aufgaben der sichtbaren Bestandteile: Zellkern, Zellplasma, Zellemembran, Zellwand, Vakuole, Chloroplasten (SF) Beschreiben die Fotosynthese als Prozess zum Aufbau von Glucose aus Kohlenstoffdioxid und Wasser mit Hilfe von Lichtenergie unter Freisetzung von Sauerstoff (SF) Beschreiben Zellen als räumliche Einheiten, die aus verschiedenen Einheiten aufgebaut sind (S) Beschreiben die Bedeutung der Fotosynthese für das Leben von Pflanzen und Tieren (S) Beschreiben in einem Lebensraum exemplarisch die Beziehungen zwischen Tier- und Pflanzenarten auf der Ebene der Produzenten und Konsumenten (SF) Beschreiben die Bedeutung von Licht, Temperatur, Wasser und Mineralsalzen für Pflanzen, bzw. Nährstoffen für Tiere (S) Beschrieben Merkmale der Systeme Zelle, Organ und Organismus insbesondere im Bezug auf die Größenverhältnisse und setzen verschiedene Systemebenen miteinander in Beziehung (S) Prozessbezogene Kompetenzen Beobachten und beschreiben biologische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung (E) Erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe biologischer Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind (E) Mikroskopieren und stellen Präparate in einer Zeichnung dar (E) 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 (E) Planen, strukturieren, kommunizieren, reflektieren ihre Arbeit auch als Team (K) Beschreiben und erklären mit Zeichnungen, Modellen oder anderen Hilfsmitteln originale Objekte oder Abbildungen verschiedener Komplexitätsstufen (K) Beurteilen die Anwendbarkeit eines Modells (B) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Zeichnungen kontrollieren Wettbewerb/ Ausstellung der Zellmodelle Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen 16

17 Jahrgangsstufe 6 Subkontexte: Pflanzen und Tiere - Leben mit den Jahreszeiten Extreme Lebensräume - Lebewesen aus aller Welt Inhaltliche Schwerpunkte Angepasstheit von Pflanzen an den Jahresrhythmus (5) Wärmehaushalt Überwinterung (5) Entwicklung exemplarischer Vertreter der Wirbeltierklassen und eines Vertreters der Gliedertiere (10) Konzeptbezogene Kompetenzen Stellen einzelne Tier- und Pflanzenarten und deren Angepasstheit an den Lebensraum und seine jahreszeitlichen Veränderungen dar (SF) Beschreiben exemplarisch Organismen im Wechsel der Jahreszeiten und erklären die Angepasstheit (z.b. Überwinterung unter dem Aspekt der Entwicklung) (E) Stellen die Angepasstheit einzelner Pflanzenund Tierarten an ihren spezifischen Lebensraum dar. (E) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Die Sommerwiese (S. 203f) Der Igel (S. 208) Der Maulwurf ein Leben im Boden (S. 212f) Vogelzug (S. 216f) Überwinterung von Reptilien (S. 220f) Basiskonzept Steuerung und Regelung Körpertemperatur und Beweglichkeit (S. 222f) Hitze und Trockenheit sind lebensfeindliche Bedingungen (S. 228.f) V1 auf S. 231 Zusammenfassung (S. 238f) Prozessbezogene Kompetenzen Beobachten und beschreiben biologische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung (E) Erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe biologischer Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind (E) Analysieren Ähnlichkeiten und Unterschiede durch kriteriengeleitetes Vergleichen, u. a. bzgl. Anatomie und Morphologie von Organismen (E) Führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch und protokollieren diese (E) 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) (E) Interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, erklären diese und ziehen geeignete Schlussfolgerungen (E) Kommunizieren ihre Standpunkte fachliche korrekt und vertre- Optional Frühblüher (S. 202f) Sträucher und Bäume in Herbst und Winter (S. 206f) Das Eichhörnchen (S.210f) Säugetiere überwintern unterschiedlich( S. 214f) Winterfütterung Vergleich von Wirbeltieren (S. 224f) Überwinterung von Gliedertieren Leben in Eis und Schnee (S. 232f) V1-5 (S. 234f) Die Tiefsee Leben ohne Licht (S. 236f) Wissen vernetzt (S. 240f) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Versuchsprotokolle gegenseitig kontrollieren Evtl. Herbarium anfertigen lassen und bewerten Unterrichtsmethoden Erstellen und Auswerten von Diagrammen (S. 209) Selbstständige Internetrecherche in der Schule (S. 218) Kennübungen Methodentraining Klasse 6: Erstellen eines Steckbriefs (AB im Ordner Haus des Lernens ) Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Deutsch: Informieren, Berichten, Beschreiben z.b. von Überwinterungsstrategien 17

18 ten sie begründet adressatengerecht (K) Veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen und bildlichen Gestaltungsmitteln (K) Dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht und adressatenbezogen in Form von Texten, Skizzen, Diagrammen und Zeichnungen (K) Beschreiben und beurteilen an ausgewählten Beispielen die Auswirkungen menschlicher Eingriffe in die Umwelt (K) Jahrgangsstufe 6 Inhaltsfeld: Überblick und Vergleich von Sinnesorganen des Menschen Fachlicher Kontext: Die Umwelt erleben: die Sinnesorgane Subkontext: Sicher im Straßenverkehr Sinnesorgane helfen Inhaltliche Schwerpunkte 1 a) Aufbau und Funktion des menschlichen Auges (6) ODER 1 b) Aufbau und Funktion des menschlichen Ohres (6) 2) Reizaufnahme und Informationsverarbeitung beim Menschen (4) Konzeptbezogene Kompetenzen Beschreiben Aufbau und Funktion von Auge oder Ohr und begründen Maßnahmen zum Schutz dieser Sinnesorgane (SF) Beschreiben die Zusammenarbeit von Sinnesorganen und Nervensystem bei Informationsaufnahme, -weiterleitung und verarbeitung (SF) Beschreiben Organe und Organsysteme als Bestandteile des Organismus und erläutern ihre Zusammenwirken (S) Aufbau und Funktion des Auges Aufbau des Auges (S. 250) Akkommodation (S. 251) Fehlleistungen des Auges (S. 259) Aufbau und Funktion des Ohres Aufbau des Ohres (S. 260) Vorgang des Hörens (S. 260) Fehlleistungen des Ohres (S ) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft bindend optional Präparation Schweineauge (S. 252) Streifzug durch die Physik: Licht und Linsen (S. 253) Lärm macht krank (S. 263) Streifzug durch die Physik: Schall und Schallausbreitung (S. 261) Reizverarbeitung im Gehirn (S. 254) Farbensehen (S. 255), räumliches Sehen (S. 256), optische Täuschungen (S. 257) Prozessbezogene Kompetenzen Führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch und protokollieren diese (PE) Tauschen sich über biologische Erkenntnisse und deren gesellschafts- oder alltagsrelevanten Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus (PK) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Schriftliche Übung Alternativ: Bei der Präparation des Schweineauges selbstständig zeichnen und beschriften lassen Unterrichtsmethoden Einfache Versuche zur Funktion des Auges (räumliches Sehen, Wahrnehmung und Täuschung) (S. 258) Einfache Versuche zur Funktion des Ohres (Richtungshören) (S. 246, 262) Versuche zur Reaktionszeit (z. B. Lineal schnappen) Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Vorbereitung auf Physik: Aufbau und Funktionsweise des Ohres 18

19 Jahrgangsstufe 6 Subkontext: Sinnesorgane im Vergleich Inhaltliche Schwerpunkte Sinnesleistungen (6) Konzeptbezogene Kompetenzen Stellen die Angepasstheit einzelner Tier- und Pflanzenarten an ihren spezifischen Lebensraum dar (E) Beschreiben Vorgänge der Kommunikation zwischen Lebewesen an einem Beispiel (SF) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Vergleich von Sinnesleistungen bei Mensch und Tier (Hörbereiche, Sehfähigkeit ) (S. 266) Besondere Sinnesleistungen von Tieren (S ) Prozessbezogene Kompetenzen Recherchieren in unterschiedlichen Quellen (Print- und elektronische Medien) und werten die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus. (PE) Wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen aus, prüfen diese auf Relevanz und Plausibilität und verarbeiten diese adressaten- und situationsgerecht (PE) dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht und adressatenbezogen, auch unter Nutzung elektronischer Medien, in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen. (PK) optional Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Wissen vernetzt: Überblick und Vergleich von Sinnesorganen (S. 272f) als Anwendungsaufgabe, zum Weiterforschen, zum Abfragen gut geeignet Unterrichtsmethoden Selbstständige Internetrecherche und Kurzvorträge zu einzelnen Sinnesspezialisten Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen 19

20 Jahrgangsstufe 6 Inhaltsfeld: Sexualerziehung und Entwicklung beim Menschen Inhaltliche Schwerpunkte Sexualerziehung und Entwicklung beim Menschen (16) Beitrag zum Gesundheitskonzept Konzeptbezogene Kompetenzen SuS benennen verschiedene Geschlechtsorgane und nennen deren Funktionen. (SF) SuS beschreiben die Entwicklung von Jungen und Mädchen (E) SuS beschreiben Empfängnis, ihre Verhütungsmöglichkeiten, aber auch die Entwicklung und Geburt (E) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Optional Veränderungen in der Pubertät: Hormone, körperliche Entwicklung Mädchen-Rolle (S. 275) (kurz), (S. 276f) Jungen- Rolle (S. 275) Bau und Funktion der Geschlechtsorgane, weiblicher Zyklus, Liebe und Partnerschaft (S. Monatshygiene (S ) 284f) Geschlechtsverkehr, Empfängnis, Schwangerschaft / Entwicklungsstadien Paarbindung Absprache des Ungeborenen, Geburt (S ) und Verweis auf andere Empfängnisverhütung: Kondom, Pille, Pille danach (S. 292f) Fächer (Religion, Politik, Entwicklung vom Säugling zum Kleinkind (kurz) (S. 290) Deutsch...) Sexueller Missbrauch (S. 294f) Es gelten die Richtlinien der Sexualerziehung! durch Blut übertragene Krankheiten, AIDS (Schutz und Gefahren) Prozessbezogene Kompetenzen Beobachtung und Beschreibung biologischer Phänomene und Vorgänge und erklären sie (E) analysieren Ähnlichkeiten und Unterschiede Morphologie und Entwicklung von Jungen und Mädchen. (E) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Unterrichtsmethoden PPT-Präsentationen oder Plakat zu Entwicklungsstadien des Ungeborenen Stationenlernen zu Methoden der Empfängnisverhütung Kirchlicher Standpunkt zur Abtreibung Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Besuch einer Frauenärztin 20

21 2.2.3 Klasse 7 Jahrgangsstufe 7 Inhaltsfeld: Energiefluss und Stoffkreisläufe Fachlicher Kontext: Regeln im Haushalt der Natur Subkontext: Erkunden des Ökosystems Wald Inhaltliche Schwerpunkte Erkundung und Beschreibung eines ausgewählten Biotops (Produzenten, Konsumenten, Destruenten) (18) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend optional Was ist ein Ökosystem? (S ; Biotop, abiotische/biotische Aufgaben und Versuche: Faktoren, Biozönose) Exkursion im Schulfeld (S. Samenpflanzen sind Produzenten 62f) o Grüne Pflanzen brauchen Licht (S. 34f) Grundbauplan und Ordnung o Entdeckung der Fotosynthese (S. 36, 40f) der Samenpflanzen Pflanzen und Tiere sind voneinander abhängig (S. 45; Abb. S. (S ) 60) Aufgaben und Versuche zu Fotosynthese (S ) Aufbau des Waldes Zellatmung (S ) o Wälder unterscheiden sich (S. 64f) o Der Wald ist in Stockwerken aufgebaut (S. 66f) o Jahreszeitliche Aspekte (S ) o Moose, Farne, Pilze (S ) Tiere im Wald (S. 80f) Bestimmung von Laubbäumen anhand von Blattformen Unterschied Laub- und Nadelbäume (S. 70f) Gift- und Speisepilze (S. 78f) Empfehlung: Typische Vertreter der Baum-, Strauch- und Krautschicht mit Körperbau und Merkmalen (z. B. Specht, Eichhörnchen, Spinnen) Aufgaben und Versuche: Untersuchungen im Wald (S. 93 V 4) Unterrichtsmethoden Evtl. Planung und Durchführung einer Waldexkursion (S. 61) Film: z.b. Tiere des Waldes oder Das Eichhörnchen Evtl. Untersuchung von Bodenproben Kirchlicher Standpunkt: Bewahrung der Mitgeschöpfe Gottes 21

22 Konzeptbezogene Kompetenzen Unterscheiden zwischen Sporen- und Samenpflanzen (SF) Beschreiben die für ein Ökosystem charakteristischen Arten und erklären die Bedeutung für das Gesamtgefüge (S) Erklären das Prinzip der Fotosynthese als Prozess der Energieumwandlung von Lichtenergie in chemisch gebundene Energie (SF) Beschreiben und erklären das Prinzip der Zellatmung als Prozess der Energieumwandlung von chemisch gebundener Energie in andere Energieformen (SF) Erklären die Bedeutung ausgewählter Umweltbedingungen für ein Ökosystem z.b. Licht, Temperatur, Feuchtigkeit (S) Erklären die Wechselwirkung zwischen Produzenten, Konsumenten und Destruenten und erläutern ihre Bedeutung im Ökosystem (SF) Beschreiben die Wechselwirkungen zwischen Produzenten, Konsumenten, und Destruenten und erläutern ihre Bedeutung im Ökosystem (SFI) Beschreiben das Zusammenleben in Tierverbänden, z.b. eines staatenbildenden Insekts (S) Beschreiben ein ausgewähltes Ökosystem im Wechsel der Jahreszeiten (EI) Prozessbezogene Kompetenzen Mikroskopieren und stellen Präparate in einer Zeichnung dar (E) Ermitteln mit Hilfe geeigneter Bestimmungsliteratur im Ökosystem häufig vorkommende Arten (E) Beobachten und beschreiben biologische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung (E) Planen, strukturieren, kommunizieren und reflektieren ihre Arbeit auch als Team (K) Dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht und adressatenbezogen auch unter Nutzung elektronischer Medien in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen (K) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Wissen vernetzt (S. 138, Aufg. 4 und 5) Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Jahrgangsstufe 7 Subkontext: Erkunden des Ökosystems Wald Inhaltliche Schwerpunkte Nahrungsbeziehungen (8) Nahrungsbeziehungen (S. 82f) Regulation der Populationsdichte (S. 84f) Leben auf und im Waldboden (S. 86f) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend optional Aufgaben und Versuche: Untersuchungen im Wald (S. 92f V 1, V 2 und V 3) Empfehlung: Körperplan und Merkmale Regenwurm, Insekten (Ameisen, Staatenbildung (S , S.151 A3)), Spinnentiere Unterrichtsmethoden Evtl. Räuber-Beute-Spiel Verdeutlichung des Nahrungsnetzes mit Wollknäul 22

23 Konzeptbezogene Kompetenzen Beschreiben die für ein Ökosystem charakteristischen Arten und erklären die Bedeutung für das Gesamtgefüge (S) Beschreiben verschiedene Nahrungsketten und netze (S) Erklären die Wechselwirkung zwischen Produzenten, Konsumenten und Destruenten und erläutern ihre Bedeutung im Ökosystem (SF) Beschreiben und erklären das dynamische Gleichgewicht in der Räuber Beute Beziehung (SFI) Beschreiben die Nahrungspyramide unter energetischem Aspekt (SF) Prozessbezogene Kompetenzen Beobachten und beschreiben biologische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung Strukturieren, kommunizieren und reflektieren ihre Arbeit auch als Team (K) Dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht und adressatenbezogen auch unter Nutzung elektronischer Medien in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen (K) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Jahrgangsstufe 7 Subkontext: Erkunden des Ökosystems Wald Inhaltliche Schwerpunkte Energieumwandlung und Energiefluss (8) Konzeptbezogene Kompetenzen Beschreiben die stofflichen und energetischen Wechselwirkungen an ausgewählten Ökosystemen und in der Biosphäre (S) Beschreiben exemplarisch den Energiefluss zwischen den einzelnen Nahrungsebenen (S FII) Beschreiben den Kohlenstoffkreislauf (S) Beschreiben den Energiefluss in einem Ökosystem (S) Beschreiben die Nahrungspyramide unter energetischem Aspekt (SF) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Stoffkreisläufe (S. 88f) Der Weg der Energie (S. 90f) Prozessbezogene Kompetenzen Beobachten und beschreiben biologische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung (E) Dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht und adressatenbezogen auch unter Nutzung elektronischer Medien in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen (K) optional Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Wissen vernetzt (S. 138, Aufg.6) Unterrichtsmethoden Methodentraining Klasse 7: Wirkungsgefüge und Strukturdiagramme (AB im Ordner Straße des Lernens ) Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen 23

24 Jahrgangsstufe 7 Subkontext: Erkunden des Ökosystems Wald Inhaltliche Schwerpunkte Veränderung des Ökosystems Wald (8) Konzeptbezogene Kompetenzen Beschreiben an einem Beispiel die Umgestaltung der Landschaft durch den Menschen (EI) Beschreiben die langfristige Veränderungen von Ökosystemen (E) Beschreiben und bewerten die Veränderungen von Ökosystemen durch Eingriffe des Menschen (E) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Bedeutung des Waldes (S. 94f) Gefährdung von Wäldern (S. 96f) Haltung der katholischen Kirche: Achtung der Schöpfung, Artenschutz, Naturschutz Prozessbezogene Kompetenzen Beobachten und beschreiben biologische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung (E) Dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht und adressatenbezogen auch unter Nutzung elektronischer Medien in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen (K) optional Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Unterrichtsmethoden PPT-Präsentations- oder Plakaterstellung in arbeitsteiliger Gruppenarbeit mit Präsentation als Museumsgang oder Kugellager Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Besuch des Nationalparks Eifel Jahrgangsstufe 7 Subkontext: Treibhauseffekt- die Biosphäre verändert sich Inhaltliche Schwerpunkte Veränderung von Ökosystemen durch Eingriffe des Menschen (10) Konzeptbezogene Kompetenzen Beschreiben an einem Beispiel die Umgestaltung der Landschaft durch den Menschen (EI) Beschreiben die langfristige Veränderungen von Ökosystemen (E) Beschreiben und bewerten die Veränderungen von Ökosystemen durch Eingriffe des Menschen (E) Beschreiben den Treibhauseffekt, seine bekannten Ursachen und beschreiben seine Be- Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Der Mensch verändert die Umwelt Landwirtschaft (S. 122f.) Vernichtung natürlicher Lebensgrundlagen (S. 124f) Treibhauseffekt und Klimawandel (S ) Biotop und Artenschutz (S. 132f) Haltung der katholischen Kirche zum Naturschutz Prozessbezogene Kompetenzen Ermitteln mit Hilfe geeigneter Bestimmungsliteratur im Ökosystem häufig vorkommende Arten (E) Beobachten und beschreiben biologische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung (E) Planen, strukturieren, kommunizieren und reflektieren ihre Arbeit auch als Team (K) Dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht und optional Tourismus Segen oder Fluch? (S. 127) Gesetze und Schutzgebiete (S. 134f) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Unterrichtsmethoden Arbeitsteilige Internetrecherche mit anschließender Präsentation oder Rollenspiel Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Erdkunde: nachhaltige Landwirtschaft 24

25 deutung für die Biosphäre (S) Beschreiben Eingriffe des Menschen in Ökosysteme und unterscheiden zwischen ökologischen und ökonomischen Aspekten (S) Beschreiben den Schutz der Umwelt und die Erfüllung der Grundbedürfnisse aller Lebewesen sowie künftiger Generationen als Merkmale nachhaltiger Entwicklung (S) Bewerten Eingriffe des Menschen im Hinblick auf seine Verantwortung für die Mitmenschen und die Umwelt (EII) adressatenbezogen auch unter Nutzung elektronischer Medien in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen (K) Recherchieren in unterschiedlichen Quellen (Print- und elektronische Medien und werten die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus (E) Wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen aus, prüfen sie auf Relevanz und Plausibilität und verarbeiten diese adressaten- und situationsgerecht, (E) Interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, erklären diese und ziehen geeignete Schlussfolgerungen (E) Stellen Zusammenhänge zwischen biologischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her und grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab (E) Tauschen sich über biologische Erkenntnisse und deren gesellschafts- oder alltagsrelevanten Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus. (K) Kommunizieren ihre Standpunkte fachlich korrekt und vertreten sie begründet adressatengerecht (K) Erörtern an ausgewählten Beispielen die Beeinflussung globaler Kreisläufe und Stoffströme unter dem Aspekt der nachhaltigen Entwicklung (B) Bewerten an ausgewählten Beispielen die Auswirkungen menschlicher Eingriffe in die Umwelt (B) Unterscheiden auf der Grundlage normativer und ethischer Maßstäbe zwischen beschreibenden Aussagen und Bewertungen (B) 25

26 Jahrgangsstufe 7 Inhaltsfeld: Zeitreise durch die Erdgeschichte Fachlicher Kontext: Entwicklungsgeschichte des Lebens auf der Erde Subkontext: Den Fossilien auf der Spur Inhaltliche Schwerpunkte Entwicklung der Lebensvielfalt auf der Erde (18) Konzeptbezogene Kompetenzen Beschreiben die für ein Lebewesen charakteristischen Bauplanmerkmale (z.b. Extremitäten) und erklären die Bedeutung für die Evolution (S) Beschreiben die Entstehung von Fossilien und ihre Rekonstruktion (S) Beschreiben und erklären den Zusammenhang zwischen Erdgeschichte und Stammbaum (SFI) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Verwandtschaft erzeugt Ähnlichkeit (S. 286f) Fossilien als Zeugen der Geschichte (S. 288f) Überblick über die Geschichte der Erde und des Lebens (S. 290, 295) Stammbaum der Wirbeltiere (S ) Prozessbezogene Kompetenzen Beobachten und beschreiben biologische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung (E) Strukturieren, kommunizieren und reflektieren ihre Arbeit auch als Team (K) Dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht und adressatenbezogen auch unter Nutzung elektronischer Medien in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen (K) optional Erklärung der Artenvielfalt und Evolution des Menschen (S ) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Aufgaben (S. 302, 303) Wissen vernetzt (S. 330 A1) Unterrichtsmethoden Differenzierungsmaterial zum Überblick der Erdgeschichte (s. Fachschaftsordner) Vergleich verschiedener Skelette Untersuchung von Fossilien Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Kirchlicher Standpunkt im Sinne der Schöpfungsgeschichte 26

27 2.2.4 Klasse 9 Jahrgangsstufe 9 Inhaltsfeld: Kommunikation und Regulation Fachlicher Kontext: Erkennen und Reagieren Subkontext: Informationsleitung und verarbeitung Inhaltliche Schwerpunkte Signale senden, empfangen und verarbeiten (6) Bau und Funktion des Nervensystems im Zusammenhang mit Sinnesorgan und Effektor (6) Reiz- Reaktionsschema (2) Lernen und Gedächtnis (2) Konzeptbezogene Kompetenzen Beschreiben den Aufbau des Nervensystems einschließlich ZNS und erklären die Funktion im Zusammenwirken mit Sinnesorganen und Effektor (Reiz-Reaktionsschema) (SF) Stellen das Zusammenwirken von Organen und Organsystemen beim Informationsaustausch dar, u.a. bei einem Sinnesorgan und bei der hormonellen Steuerung (S) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft bindend Das Nervensystem ein Nachrichtennetz (S. 162) Bau und Funktion von Nervenzellen (S. 163) Nervenzellen in Kontakt die Synapsen (S. 164) Das Rückenmark Hauptnervenbahn und Schaltzentrale (S. 165) Reflexe am Beispiel des Kniesehnenreflexes (S. 167 V6) Das Hormonsystem im Überblick (S. 176f) Regulation und Steuerung über Hormone (S. 178f) Prozessbezogene Kompetenzen Beobachten und beschreiben biologischer Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung (E) Erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe biologischer Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind (E) Beschreiben, veranschaulichen oder erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mit Hilfe von geeigneten Modellen und Darstellungen (E) Führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch und protokollieren diese (E) Interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, erklären diese und ziehen geeignete Schlussfolgerungen (E) Tauschen sich über biologische Erkenntnisse und deren gesellschafts- oder alltagsrelevanten Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus (K) Veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen und bildlichen Gestaltungsmitteln (K) Planen, strukturieren, kommunizieren, reflektieren ihre Arbeit auch als Team(K) Beurteilen die Anwendbarkeit eines Modells (B) optional S. 166f V1 V5 Bau und Funktion des Gehirn (S. 168f) Lernen und Gedächtnis (S. 170f) S. 172f V1 V7 S. 174 Gehirnimplantate Nerven- und Hormonsystem arbeiten zusammen Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Versuchsprotokolle gegenseitig kontrollieren Unterrichtsmethoden Einen Vergleich erarbeiten (S. 175) Schülerexperimente zu Reflexen Elektronischer Neuronsimulator Lerntypentest und andere Gedächtnistests Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen 27

28 Jahrgangsstufe 9 Subkontext: Der Körper erkennt und bekämpft Infektionskrankheiten Inhaltliche Schwerpunkte Bakterien, Viren, Parasiten (2) Immunsystem (2) Impfung (2) Allergien (2) Beitrag zum Gesundheitskonzept Konzeptbezogene Kompetenzen Beschreiben typische Merkmale von Bakterien (Bau, Wachstum etc.) (SF) Nennen wesentliche Bestandteile des Immunsystems (SF) Beschreiben die Antigen-Antikörper-Reaktion und erklären aktive und passive Immunisierung (SF) Erklären Zusammenhänge zwischen Systemebene Molekül, Zellorganell, Zelle, Gewebe, Organ, Organsystem und Organismus (S) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend optional Bakterielle Infektionskrankheiten (S. 182f) Antibiotika (S. 184f) Das Immunsystem eine hoch spezialisierte Abwehr (S. 190f) Infektionskrankheiten AIDS (S. 192f) durch Viren (S. 186f) Aktive und passive Immunisierung Durch Viren verursachte Zusammenfassung Erkennen und Reagieren (S. 202f) Infektionen (S. 188) Vorsicht Einzeller (S. 194f) Übereifer der Abwehr Allergien (S. 198f) Prozessbezogene Kompetenzen Analysieren Ähnlichkeiten und Unterschiede durch kriteriengeleitetes Vergleichen u.a. bzgl. Anatomie und Morphologie von Organismen (E) Stellen Zusammenhänge zwischen biologischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen dar (E) Nutzen Modelle und Modellvorstellungen zur Analyse von biologischen Fragestellungen (E) Tauschen sich über biologische Erkenntnisse und deren gesellschafts- oder alltagsrelevanten Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus (K) Planen, strukturieren, kommunizieren, reflektieren ihre Arbeit auch als Team (K) Beschreiben und beurteilen an ausgewählten Beispielen die Auswirkungen menschlicher Eingriffe in die Umwelt (K) Beurteilen Maßnahmen und Verhaltensweisen zur Erhaltung der eigenen Gesundheit und zur sozialen Verantwortung (B) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Infektionskrankheiten und Immunsystem (Aufgaben S. 201) Wissen vernetzt Erkennen und Reagieren (Aufgaben S. 204f) Lernplakate bewerten Unterrichtsmethoden Methodentraining Klasse 9: Diagramme beschreiben und auswerten (AB im Ordner Straße des Lernens ) Selbstständige Internetrecherche zu Infektionskrankheiten in der Schule (S. 189) Lernplakate zur Immunreaktion und zu verschiedenen Infektionskrankheiten Stationenlernen zu Viren (s. Fachschaftsordner) Checken der eigenen Impfkalender Evtl. Mindmap erstellen mit dem PC (S. 200) Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen 28

29 Jahrgangsstufe 9 Inhaltsfeld: Sexualerziehung Fachlicher Kontext: / Subkontext: Sexualität und Entwicklung des Menschen Inhaltliche Schwerpunkte Sexualität und Entwicklung des Menschen (14) Beitrag zum Gesundheitskonzept Konzeptbezogene Kompetenzen Beschreiben verschieden differenzierte Zellen und deren Funktion innerhalb von Organen (SF) Beschreiben Chromosomen als Träger der genetischen Information (Geschlechtsbestimmung) (SF) Benennen Vor- und Nachteile verschiedener Verhütungsmethoden (SF) Erklären die Wirkungsweise der Hormone bei der Regulation zentraler Körperfunktionen am Beispiel Sexualhormone (Sexualerziehung) (SF) Stellen das Zusammenwirken von Organen und Organsystemen beim Informationsaustausch dar, u.a. bei der hormonellen Steuerung. (S) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft bindend optional Bau und Funktion der weiblichen und männlichen Geschlechtsorgane, Sexualität in der Wergangsstufe (S. 210f, 225) (eingehendere Darstellung im Vgl. zur Jahrbung (S. 216 f) 6) Embryonenschutz, Hormonelle Steuerung sexueller Prozesse bei Frau und Mann, embryonale Stammzellen (Menstruationszyklus, S. 214f, 224; Samenreifung, S. 212f) Empfängnisverhütung und Geburtenregelung (S. 222 f) Totipotenz (Pearl-Index; Methoden ohne Anwendung von Mitteln; mechanische, Schwangerschaftska- chemische, hormonelle Mittel) lender Individuelle und soziale Wertung unterschiedlicher Formen der Vorsorgeuntersuchungen Sexualität (S. 220 f) (Selbstbefriedigung; Hetero- und Homosexualität, Bisexualität) Geschlechtskrankheiten Geschlechtskrankheiten Haltung der katholischen Kirche: Achtung des Menschen Prozessbezogene Kompetenzen beobachten und beschreiben biologische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung recherchieren in unterschiedlichen Quellen (Print- und elektronische Medien) und werten die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus stellen Zusammenhänge zwischen biologischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her und grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab nutzen Modelle und Modellvorstellungen zur Analyse von Wechselwirkungen, Bearbeitung, Erklärung und Beurteilung biologischer Fragestellungen und Zusammenhänge tauschen sich über biologische Erkenntnisse und deren gesellschafts- oder alltagsrelevanten Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen und bildlichen Gestaltungsmitteln, Wirkungsschema beurteilen und bewerten an ausgewählten Beispielen Daten und Informationen kritisch auch hinsichtlich ihrer Grenzen und Tragweiten unterscheiden auf der Grundlage normativer und ethischer Maßstäbe zwischen beschreibenden Aussagen und Bewertungen Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Wissen vernetzt (S. 225) Unterrichtsmethoden Stationenlernen zur Empfängnisverhütung Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Expertengespräch mit Urologe (Jungen) und Frauenärztin (Mädchen) 29

30 Jahrgangsstufe 9 Inhaltsfeld: Individualentwicklung des Menschen Fachlicher Kontext: Stationen eines Lebens Verantwortung für das Leben Subkontext: Embryonen und Embryonenschutz Verantwortlicher Umgang mit dem eigenen Körper Inhaltliche Schwerpunkte Stationen eines Lebens (4) konzeptbezogene Kompetenzen Beschreiben von Geschlechtszellen und deren Funktion innerhalb der Organe (SF) Beschreiben verschiedener Entwicklungsschritte; Befruchtung, Pränatales Wachstum, Geburt und Alterungsprozess (SF) Erklären die Wirkungsweise von Hormonen zur Steuerung von Körperfunktionen (E) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft bindend Entwicklung des Menschen Pränatal (S. 228f) Geburt (S. 232) Vom Säugling zum Kleinkind (S. 233) Schwangerschaftsabbruch, 218 (S. 230) Haltung der katholischen Kirche zur Erhaltung des Lebens Prozessbezogene Kompetenzen Analysieren Ähnlichkeiten und Unterschiede durch Vergleiche (E) Recherchieren in diversen Quellen und werten Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus (E) Diskutieren und bewerten Sachverhalte aus verschiedenen Blickrichtungen hinsichtlich ihrer Grenzen und Tragweite (B) Dokumentieren und Präsentieren den Verlauf und die Recherchen ihrer Arbeit sachgerecht (K) Analysieren Zusammenhänge und finden wertorientierte Schlussfolgerungen (E) optional Vom Kleinkind zum Greis (S. 234) Reproduktionsmedizin (S. 231) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Schriftliche Überprüfungen Vortragen diverser Standpunkte Wissen vernetzt (S. 234) Unterrichtsmethoden Einsatz von Modellen, Folien und Filmausschnitten Vorstellung von Ultraschalluntersuchungen Präsentation unterschiedlicher Standpunkte (Rollenspiel) Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Religion: Liebe und Sexualität (z.b. Fragen zu Abtreibung, Homosexualität, Pränatal- und Präimplantationsdiagnostik) Kirchlicher Standpunkt zu Abtreibung und Homosexualität Jahrgangsstufe 9 Subkontext: Organspender werden? Inhaltliche Schwerpunkte Organspende am Beispiel der Niere (1) Beitrag zum Gesundheitskonzept Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft bindend optional Niere (S. 240f) Nierenerkrankungen, Dialyse (S. 239) Transplantation (S. 236) Haltung der katholischen Kirche: Verantwortung für andere Menschen Unterrichtsmethoden Selbstständige Präparation von Schweinenieren Film zur Dialyse 30

31 Konzeptbezogene Kompetenzen Beschreiben von Bau und Funktion der Niere (SF) Beschreiben und Erklären von Merkmalen biologischer Systeme (E) Prozessbezogene Kompetenzen Beobachten und Beschreiben dieses komplexen Ultrafiltrationssystems (E) Stellen den Zusammenhang zwischen biologischem Sachverhalt und gesunder Lebensführung heraus (E) Interpretieren Strukturen und Zusammenhänge und ziehen entsprechende Schlussfolgerungen (B) Vertreten ihre Standpunkte fachlich korrekt und begründen sie (K) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Schriftliche Darstellung der Filterfunktion Wissen vernetzt (S. 243) Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Evtl. Besuch einer Dialysestation Evtl. Gespräch mit Dialysepatient Jahrgangsstufe 9 Inhaltsfeld: Grundlagen der Vererbung Fachlicher Kontext: Gene Bauanleitungen für Lebewesen Subkontext: Gene Puzzle des Lebens (Erbanlagen werden weitergegeben) Inhaltliche Schwerpunkte Vererbung ausgewählter Merkmale beim Menschen (6) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Erbanlagen werden von den Eltern weitergegeben. (S. 246f) optional Unterrichtsmethoden Beitrag zum Gesundheitskonzept Konzeptbezogene Kompetenzen SuS beschreiben und erläutern typische Erbgänge an Beispielen (SF) Prozessbezogene Kompetenzen SuS analysieren Ähnlichkeiten und Unterschiede durch kriteriengeleitetes Vergleichen (E) SuS interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, erklären diese und ziehen geeignete Schlussfolgerungen (E) SuS stellen Zusammenhänge zwischen biologischen und naturwissenschaftlichen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her und grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab (E) SuS beschreiben, veranschaulichen oder erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mit Hilfe von geeigneten Modellen und Darstellungen (E) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen 31

32 Jahrgangsstufe 9 Subkontext: Gene Puzzle des Lebens (Chromosomen Träger der Erbanlagen) Inhaltliche Schwerpunkte Chromosomen (1) Chromosomensatz (1) Karyogramm (1) Mitose (2) Meiose (2) Konzeptbezogene Kompetenzen SuS beschreiben Chromosomen als Träger der genetischen Information und deren Rolle bei der Zellteilung. (SF) SuS beschreiben vereinfacht den Vorgang der Mitose und erklären ihre Bedeutung. (E) SuS erklären das Prinzip der Meiose am Beispiel des Menschen und erklären ihre Bedeutung (E) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Chromosomensatz und Karyogramm Der Chromosomensatz des Menschen (S. 248) Streifzug durch die Chemie: DNA (S. 249) Kern- und Zellteilung Mitose und Zellteilung (S. 250f) Meiose (S. 252f) Aufgaben zu Mitosestadien und Zellzyklus (S. 254) Prozessbezogene Kompetenzen SuS beobachten und beschreiben biologische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung (E) SuS analysieren Ähnlichkeiten und Unterschiede durch kriteriengeleitetes Vergleichen (E) SuS mikroskopieren und stellen Präparate in einer Zeichnung dar (E) SuS beschreiben, veranschaulichen oder erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mit Hilfe von geeigneten Modellen und Darstellungen (E) SuS tauschen sich über biologische Erkenntnisse und deren gesellschafts- oder alltagsrelevanten Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus. (K) SuS beschreiben und erklären mit Zeichnungen, Modellen oder anderen Hilfsmitteln originale Objekte oder Abbildungen verschiedener Komplexitätsstufen. (K) SuS beurteilen und bewerten an ausgewählten Beispielen Daten und Informationen kritisch auch hinsichtlich ihrer Grenzen und Tragweiten. (B) SuS beurteilen die Anwendbarkeit eines Modells. (B) optional Chromosomenmodelle (S. 255) DNA-Präparation (S. 255) Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Unterrichtsmethoden Evtl. Bau von Chromosomenmodellen (S. 255) Mikroskopische Untersuchung von Mitosestadien Evtl. Film zu Mitose u./o. Meiose evtl. Experimente zur DNA- Präparation (S. 255) Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen Kirchlicher Standpunkt zum Eingriff in entstehendes Leben Kirchliche Werte im Rahmen der Bioethik 32

33 Jahrgangsstufe 9 Subkontext: Gene Puzzle des Lebens (Vererbungsregeln) Inhaltliche Schwerpunkte Dominant-rezessive und intermediäre Vererbung Mono- und dihybride Erbgänge Mendelsche Regeln (10) Konzeptbezogene Kompetenzen SuS beschreiben und erläutern typische Erbgänge an Beispielen (SF) SuS wenden die Mendelschen Regeln auf einfache Beispiele an. (SF) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Mendelsche Regeln Uniformitätsregel bei dominant-rezessiver und bei intermediärer Vererbung (S. 256f) Spaltungsregel bei dominant-rezessiver und bei intermediärer Vererbung (S.258) Neukombinationsregel bei dominant-rezessiver Vererbung (S. 259) Prozessbezogene Kompetenzen SuS erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe naturwissenschaftlicher Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind. (E) SuS interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, erklären diese und ziehen geeignete Schlussfolgerungen. (E) SuS stellen Zusammenhänge zwischen biologischen und naturwissenschaftlichen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her und grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab. (E) SuS beschreiben, veranschaulichen oder erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mit Hilfe von geeigneten Modellen und Darstellungen. (E) SuS veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen und bildlichen Gestaltungsmitteln. (K) SuS beschreiben und erklären in strukturierter sprachlicher Darstellung den Bedeutungsgehalt von fachsprachlichen bzw. alltagssprachlichen Texten und von anderen Medien. (K) SuS beurteilen und bewerten an ausgewählten Beispielen Daten und Informationen kritisch auch hinsichtlich ihrer Grenzen und Tragweiten. SuS stellen aktuelle Anwendungsbereiche und Berufsfelder dar, in denen naturwissenschaftliche Kenntnisse bedeutsam sind. (B) SuS benennen und beurteilen Auswirkungen der Anwendungen biologischer und anderer naturwissenschaftlicher Erkenntnisse und Methoden in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen an ausgewählten Beispielen. (B) optional Aufgaben zu den Vererbungsregeln (S. 260f) Anlage und Umwelt; Können böse Eigenschaften vererbt werden? Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Evtl. schriftliche Überprüfung zu Kreuzungsversuchen und Vererbungsregeln (Vgl. dazu Aufgaben zu Vererbungsregeln (S. 260f) und Wissen vernetzt: Grundlagen der Vererbung (S. 282f) Unterrichtsmethoden Film zu Mendelschen Regeln Statistische Auswertung von Kreuzungsversuchen (nach Mendel) Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen 33

34 Jahrgangsstufe 9 Subkontext: Gene Puzzle des Lebens (Proteinbiosynthese) Inhaltliche Schwerpunkte Proteinbiosynthese (2) Transkription (2) Translation (2) Konzeptbezogene Kompetenzen SuS beschreiben vereinfacht den Vorgang der Umsetzung vom Gen zum Merkmal an einem Beispiel (Blütenfarbe, Haarfarbe). (SF) Inhaltliche Konkretisierung durch die Fachschaft Bindend Proteinbiosynthese Vom Gen zum Merkmal (S: ) Prozessbezogene Kompetenzen SuS recherchieren in unterschiedlichen Quellen und werten die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus. (E) SuS interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, erklären diese und ziehen geeignete Schlussfolgerungen. (E) SuS stellen Zusammenhänge zwischen biologischen und naturwissenschaftlichen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her und grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab. (E) SuS beschreiben und erklären in strukturierter sprachlicher Darstellung den Bedeutungsgehalt von fachsprachlichen bzw. alltagssprachlichen Texten und von anderen Medien. (K) SuS beurteilen und bewerten an ausgewählten Beispielen Daten und Informationen kritisch auch hinsichtlich ihrer Grenzen und Tragweiten. (B) optional Absprachen zur Kompetenzüberprüfung Unterrichtsmethoden Animation zur Proteinbiosynthese Evtl. Film zur Proteinbiosynthese Mögliche Vernetzung mit anderen Fächern bzw. Institutionen 34

35 2.3. Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben der Sekundarstufe II Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert? Einführungsphase Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl K1 Dokumentation Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte: Mikroskopie Zellaufbau Kompartimentierung Diffusion, Osmose Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: K1 Dokumentation K2 Recherche K3 Präsentation E3 Hypothesen E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte: Biomembranen Transportvorgänge durch Biomembranen Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF4 Vernetzung E1 Probleme und Fragestellungen K4 Argumentation B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte: Funktion des Zellkerns Aufbau DNA Zellzyklus Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Enzyme im Alltag Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E2 Wahrnehmung und Messung E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte: Bau und Funktion von Enzymen Substrat- und Wirkungsspezifität Einfluss der Reaktionsbedingungen auf die Enzymaktivität Cofaktoren Hemmung Enzymregulation Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten 35

36 Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Biologie und Sport Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF3 Systematisierung B1 Kriterien B2 Entscheidungen B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte: Dissimilation Körperliche Aktivität und Stoffwechsel Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten Summe Einführungsphase: 90 Stunden 36

37 Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Humangenetische Beratung Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Qualifikationsphase (Q1) GRUNDKURS Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Modellvorstellungen zur Proteinbiosynthese Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen Strukturen auf einen Organismus? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E5 Auswertung K2 Recherche B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäumen Bioethik Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Angewandte Genetik Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: K2 Recherche B1 Kriterien B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Gentechnik Bioethik Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E6 Modelle Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Proteinbiosynthese Genregulation Zeitbedarf: ca. 18 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen 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 Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten

38 Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Synökologie I Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E6 Modelle K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Dynamik von Populationen Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben VII: Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Synökologie II Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: B2 Entscheidungen B3 Werte und Normen Inhaltsfelder: IF 5 (Ökologie), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten Thema/Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosystemen Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E5 Auswertung B2 Entscheidungen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Mensch und Ökosysteme Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten Summe Qualifikationsphase (Q1) GRUNDKURS: 90 Stunden 38

39 Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der Informationsverarbeitung und Wahrnehmung Wie wird aus einer durch einen Reiz ausgelösten Erregung eine Wahrnehmung? Qualifikationsphase (Q2) GRUNDKURS Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Neuronale Informationsverarbeitung Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl E6 Modelle K3 Präsentation Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau und Funktion von Neuronen Grundlagen der Informationsaufnahme und weiterleitung Neurobiologische Wege der Erkenntnisgewinnung Zeitbedarf: 8-11 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Sinnesphysiologie am Beispiel der Fototransduktion Wie entsteht aus der Erregung ein Sinneseindruck? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1+3 E1+2 K3 Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Bau des Auges und im Besonderen der Retina Fototransduktion Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1-4 Wiedergabe, Auswahl, Anwendung und Vernetzung Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau und Funktion von Synapsen Informationsverarbeitung Wirkung von Giften und Drogen Zeitbedarf: 8-11 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Lernen und Gedächtnis Wie muss ich mich verhalten, um Abiturstoff am besten zu lernen und zu behalten? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: K1 Dokumentation UF4 Vernetzung Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau des Gehirns Sympathicus und Parasympathicus Lernen und Gedächtnis degenerative Erkrankungen Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten 39

40 Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Evolution in Aktion Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Grundlagen evolutiver Veränderung Art und Artbildung Stammbäume (Teil 1) Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Humanevolution Wie entstand der heutige Mensch? Unterrichtsvorhaben VI: 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 Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF3 Systematisierung K4 Argumentation Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution des Menschen Stammbäume (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten Summe Qualifikationsphase (Q2) GRUNDKURS: 60 Stunden 40

41 Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Humangenetische Beratung Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Qualifikationsphase (Q1) LEISTUNGSKURS Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Erforschung der Proteinbiosynthese Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen und epigenetischen Strukturen auf einen Organismus? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF4 Vernetzung E5 Auswertung K2 Recherche B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäumen Bioethik Zeitbedarf: ca. 25 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Gentechnologie heute Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: K2 Recherche K3 Präsentation B1 Kriterien B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Gentechnologie Bioethik Zeitbedarf: ca. 20 Std. à 45 Minuten Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E1 Probleme und Fragestellungen E3 Hypothesen E5 Auswertung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Proteinbiosynthese Genregulation Zeitbedarf: ca. 30 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen 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 E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Umweltfaktoren und ökologische Potenz Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten 41

42 Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Synökologie I Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe E5 Auswertung E6 Modelle Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Dynamik von Populationen Zeitbedarf: ca. 15 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Erforschung der Fotosynthese Wie entsteht aus Lichtenergie eine für alle Lebewesen nutzbare Form der Energie? 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: Fotosynthese Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Synökologie II Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF4 Vernetzung E6 Modelle B2 Entscheidungen B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: ca. 15 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben VIII: Thema/Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosystemen Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF2 Auswahl K4 Argumentation B2 Entscheidungen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Mensch und Ökosysteme Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 15 Std. à 45 Minuten Summe Qualifikationsphase (Q1) LEISTUNGSKURS: 150 Stunden 42

43 Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung Wie ist das Nervensystem des Menschen aufgebaut und wie ist organisiert? Qualifikationsphase (Q2) LEISTUNGSKURS Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Neuronale Informationsverarbeitung Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl E1 Probleme und Fragestellungen E2 Wahrnehmung und Messung E5 Auswertung E6 Modelle Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau und Funktion von Neuronen Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung (Teil 1) Methoden der Neurobiologie (Teil 1) Zeitbedarf: ca. 25 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Fototransduktion Wie entsteht aus der Erregung einfallender Lichtreize ein Sinneseindruck im Gehirn? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E6 Modelle K3 Präsentation Inhaltsfelder: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Leistungen der Netzhaut Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung (Teil 2) Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1-4 Wiedergabe, Auswahl, Anwendung und Vernetzung Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau und Funktion von Synapsen Informationsverarbeitung Wirkung von Giften und Drogen Zeitbedarf: 8-11 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Aspekte der Hirnforschung Welche Faktoren beeinflussen unser Gehirn? Kompetenzen: UF4 Vernetzung K2 Recherche K3 Präsentation B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Plastizität und Lernen Methoden der Neurobiologie (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 17 Std. à 45 Minuten 43

44 Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Evolution in Aktion Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung K4 Argumentation E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Grundlagen evolutiver Veränderung Art und Artbildung Entwicklung der Evolutionstheorie Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Spuren der Evolution Wie kann man Evolution sichtbar machen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: E2 Wahrnehmung und Messung E3 Hypothesen Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Art und Artbildung Stammbäume Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Von der Gruppen- zur Multilevel-Selektion Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF2 Auswahl K4 Argumentation E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution und Verhalten Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben VIII: Thema/Kontext: Humanevolution Wie entstand der heutige Mensch? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF3 Systematisierung E5 Auswertung K4 Argumentation Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution des Menschen Zeitbedarf: ca. 6 Std. à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten Summe Qualifikationsphase (Q2) LEISTUNGSKURS: 100 Stunden 44

45 2.4. Konkretisierte Unterrichtsvorhaben der Sekundarstufe II Einführungsphase Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert? Inhaltsfeld: IF 1 Biologie der Zelle Inhaltliche Schwerpunkte: Mikroskopie Zellaufbau Kompartimentierung Diffusion, Osmose Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehr- / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte plans Die Schülerinnen und Schüler SI-Vorwissen Zelltheorie Wie entsteht aus einer zufälligen Beobachtung eine wissenschaftliche Theorie? Zelltheorie Organismus, Organ, Gewebe, Zelle Was sind pro- und eukaryotische Zellen und worin unterscheiden sie sich grundlegend? Aufbau pro- und stellen den wissenschaftlichen Erkenntniszuwachs zum Zellaufbau durch technischen Fortschritt an Beispielen (durch Licht-, Elektronenund Fluoreszenzmikroskopie) dar (E7). beschreiben den Aufbau pround eukaryotischer Zellen und stellen die Unterschiede heraus (UF3). Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben. UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden. K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge. Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden muliple-choice-test zu Zelle, Gewebe, Organ und Organismus Informationstexte einfache, kurze Texte zum notwendigen Basiswissen Advance Organizer zur Zelltheorie Gruppenpuzzle vom technischen Fortschritt und der Entstehung einer Theorie elektronenmikroskopische Bilder sowie 2D-Modelle zu tierischen, pflanzlichen und bakteriellen Zellen Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: SI-Vorwissen wird ohne Benotung ermittelt (z.b. Selbstevaluationsbogen) Möglichst selbstständiges Aufarbeiten des Basiswissens zu den eigenen Test-Problemstellen. Zentrale Eigenschaften naturwissenschaftlicher Theorien (Nature of Science) werden beispielhaft erarbeitet. Gemeinsamkeiten und Unterschiede der verschiedenen Zellen werden erarbeitet. EM-Bild wird mit Modell verglichen. 45

46 eukaryotischer Zellen Wie ist eine Zelle organisiert und wie gelingt es der Zelle so viele verschiedene Leistungen zu erbringen? Aufbau und Funktion von Zellorganellen Zellkompartimentierung Endo und Exocytose Endosymbiontentheorie beschreiben Aufbau und Funktion der Zellorganellen und erläutern die Bedeutung der Zellkompartimentierung für die Bildung unterschiedlicher Reaktionsräume innerhalb einer Zelle (UF3, UF1). erläutern die membranvermittelten Vorgänge der Endo- und Exocytose (u. a. am Golgi-Apparat) (UF1, UF2). z.b. Stationenlernen zu Zellorganellen (Kopie von Raabits) erläutern die Bedeutung des Cytoskeletts für den intrazellulären Transport [und die Mitose] (UF3, UF1) Zelle, Gewebe, Organe, Organismen Welche Unterschiede bestehen zwischen Zellen, die verschiedene Funktionen übernehmen? Zelldifferenzierung präsentieren adressatengerecht die Endosymbiontentheorie mithilfe an-gemessener Medien (K3, K1, UF1) ordnen differenzierte Zellen auf Grund ihrer Strukturen spezifischen Geweben und Organen zu und erläutern den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion (UF3, UF4, UF1) Mikroskopieren von verschiedenen Zelltypen Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Mikroskopieren von verschiedener Zelltypen zeigen Möglichkeiten und Grenzen der Zellkulturtechnik in der Biotechno-logie und Biomedizin auf (B4, K4) 46

47 Weshalb und wie beeinflusst die Salzkonzentration den Zustand von Zellen? Plasmolyse Brownsche- Molekularbewegung Diffusion Osmose führen Experimente zur Diffusion und Osmose durch und erklären diese mit Modellvorstellungen auf Teilchenebene (E4, E6, K1, K4). führen mikroskopische Untersuchungen zur Plasmolyse hypothesengeleitet durch und interpretieren die beobachteten Vorgänge (E2, E3, E5, K1, K4). recherchieren Beispiele der Osmose und Osmoregulation in unterschiedlichen Quellen und dokumentieren die Ergebnisse in einer eigenständigen Zusammenfassung (K1, K2). Zeitungsartikel z.b. zur fehlerhaften Salzkonzentration für eine Infusion in den Unikliniken Experimente mit Rotkohlgewebe oder roter Zwiebel und mikroskopische Untersuchungen Kartoffel-Experimente a) ausgehöhlte Kartoffelhälfte mit Zucker, Salz und Stärke b) Kartoffelstäbchen(gekocht und ungekocht) Informationstexte, Animationen und Lehrfilme zur Brownschen Molekularbewegung (physics-animations.com) Demonstrationsexperimente mit Tinte oder Deo zur Diffusion SuS formulieren erste Hypothesen, planen und führen geeignete Experimente zur Überprüfung ihrer Vermutungen durch. Versuche zur Generalisierbarkeit der Ergebnisse werden geplant und durchgeführt. Phänomen wird auf Modellebene erklärt (direkte Instruktion). Verbindlicher Fachkonferenzbeschluss: Mikroskopieren der Plasmolyse an roter Zwiebel. Arbeitsaufträge zur Recherche osmoregulatorischer Vorgänge Weitere Beispiele (z. B. Salzwiese, Niere) für Osmoregulation werden recherchiert. Checkliste zur Bewertung eines Lernplakats, Arbeitsblatt mit Regeln zu einem sachlichen Feedback Lernplakate werden gegenseitig beurteilt und diskutiert. Leistungsbewertung: ggf. multiple-choice-tests zu Zelltypen und Struktur und Funktion von Zellorganellen ggf. Teil einer Klausur 47

48 Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben? Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Funktion des Zellkerns Die Schülerinnen und Schüler können Aufbau DNA UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse Zellzyklus modifizieren und reorganisieren. E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teilprobleme zerlegen und dazu biologische Fragestellungen formulieren. Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren. B4 Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen mit Bezug auf die Zielsetzungen der Naturwissenschaften darstellen. Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Was zeichnet eine naturwissenschaftliche Fragestellung aus und welche Fragestellung lag den Acetabularia und den Xenopus-Experimenten zugrunde? Erforschung der Funktion des Zellkerns in der Zelle Welche biologische Bedeutung hat die Mitose für einen Organismus? Mitose (Rückbezug auf Zelltheorie) Interphase Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler benennen Fragestellungen historischer Versuche zur Funktion des Zellkerns und stellen Versuchsdurchführungen und Erkenntniszuwachs dar (E1, E5, E7). werten Klonierungsexperimente (Kerntransfer bei Xenopus) aus und leiten ihre Bedeutung für die Stammzellforschung ab (E5). begründen die biologische Bedeutung der Mitose auf der Basis der Zelltheorie (UF1, UF4). erläutern die Bedeutung des Cytoskeletts für [den intrazellulären Transport und] die Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Acetabularia-Experimente von Hämmerling Experiment zum Kerntransfer bei Xenopus Informationstexte und Abbildungen Filme/Animationen zu zentralen Aspekten: 1. exakte Reproduktion 2. Organ- bzw. Gewebewachstum und Erneuerung (Mitose) 3. Zellwachstum (Interphase) Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Naturwissenschaftliche Fragestellungen werden kriteriengeleitet entwickelt und Experimente ausgewertet. Die Funktionen des Cytoskeletts werden erarbeitet, Informationen werden in ein Modell übersetzt, das die wichtigsten Informationen sachlich richtig wiedergibt. 48

49 Wie ist die DNA aufgebaut, wo findet man sie und wie wird sie kopiert? Aufbau und Vorkommen von Nukleinsäuren Aufbau der DNA Mechanismus der DNA- Replikation in der S- Phase der Interphase Mitose (UF3, UF1). ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle [Kohlenhydrate, Lipide, Proteine, Nucleinsäuren] den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3). erklären den Aufbau der DNA mithilfe eines Strukturmodells (E6, UF1). beschreiben den semikonservativen Mechanismus der DNA-Replikation (UF1, UF4). Modellbaukasten zur DNA-Struktur und Replikation Simulation zur Replikation (PC-Programm) Leistungsbewertung: ggf. Feedbackbogen und angekündigte multiple-choice-tests zur Mitose ggf. Klausur 49

50 Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Warum löst sich Öl nicht in Wasser? Aufbau und Eigenschaften von Lipiden und Phospholipiden Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle ([Kohlenhydrate], Lipide, Proteine, [Nucleinsäuren]) den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3). Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Erforstellen den wissenschaftlichen Erkenntniszuwachs Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung? Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Biomembranen Die Schülerinnen und Schüler können Transportvorgänge durch Biomembranen K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge. Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten K2 in vorgegebenen Zusammenhängen kriteriengeleitet biologisch-technische Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und anderen Quellen bearbeiten. K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen. E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben. E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vorgänge begründet auswählen und deren Grenzen und Gültigkeitsbereiche angeben. E7 an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit biologischer Modelle und Theorien beschreiben. Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Demonstrationsexperiment zum Verhalten von Öl in Wasser Informationsblätter zu funktionellen Gruppen sowie zu Strukturformeln von Lipiden und Phospholipiden Modelle zu Phospholipiden in Wasser Plakat(e) zu Biomembranen Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Phänomen wird beschrieben. Das Verhalten von Lipiden und Phospholipiden in Wasser wird mithilfe ihrer Strukturformeln und den Eigenschaften der funktionellen Gruppen erklärt. Einfache Modelle (2-D) zum Verhalten von Phospholipiden in Wasser werden erarbeitet und diskutiert. Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: 50

51 schung von Biomembranen? Erforschung der Biomembran (historisch-genetischer Ansatz) Bilayer-Modell Sandwich-Modelle Fluid-Mosaik-Modell Erweitertes Fluid-Mosaik- Modell (Kohlenhydrate in der Biomembran) Markierungsmethoden zur Ermittlung von Membranmolekülen (Proteinsonden) dynamisch strukturiertes Mosaikmodel (Rezeptor-Inseln, Lipid- Rafts) Nature of Science naturwissenschaftliche Arbeits- und Denkweisen zum Aufbau von Biomembranen durch technischen Fortschritt an Beispielen dar und zeigen daran die Veränderlichkeit von Modellen auf (E5, E6, E7, K4). ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle (Kohlenhydrate, Lipide, Proteine, [Nucleinsäuren]) den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3). recherchieren die Bedeutung und die Funktionsweise von Tracern für die Zellforschung und stellen ihre Ergebnisse graphisch und mithilfe von Texten dar (K2, K3). recherchieren die Bedeutung der Außenseite der Zellmembran und ihrer Oberflächenstrukturen für die Zellkommunikation (u. a. Antigen-Antikörper- Reaktion) und stellen die Ergebnisse adressatengerecht dar (K1, K2, K3). Versuche von Gorter und Grendel mit Erythrozyten (1925) zum Bilayer- Modell Arbeitsblatt zur Arbeit mit Modellen Partnerpuzzle zu Sandwich-Modellen Arbeitsblatt 1: Erste Befunde durch die Elektronenmikroskopie (G. Palade, 1950er) Arbeitsblatt 2: Erste Befunde aus der Biochemie (Davson und Danielli, 1930er) Abbildungen auf der Basis von Gefrierbruchtechnik und Elektronenmikroskopie Partnerpuzzle zum Flüssig-Mosaik- Modell Arbeitsblatt 1: Original-Auszüge aus dem Science- Artikel von Singer und Nicolson (1972) Arbeitsblatt 2: Heterokaryon-Experimente von Frye und Edidin (1972) Experimente zur Aufklärung der Lage von Kohlenhydraten in der Biomembran Checkliste mit Kriterien für seriöse Quellen Checkliste zur korrekten Angabe von Internetquellen Internetrecherche zur Funktionsweise von Tracern Durchführung eines wissenschaftspropädeutischen Schwerpunktes zur Erforschung der Biomembranen. Folgende Vorgehensweise wird empfohlen: Der wissenschaftliche Erkenntniszuwachs wird in den Folgestunden fortlaufend dokumentiert und für alle Kursteilnehmerinnen und Kursteilnehmer auf Plakaten festgehalten. Der Modellbegriff und die Vorläufigkeit von Modellen im Forschungsprozess werden verdeutlicht. Auf diese Weise kann die Arbeit in einer scientific community nachempfunden werden. Die neuen Daten legen eine Modifikation des Bilayer-Modells von Gorter und Grendel nahe und führen zu neuen Hypothesen (einfaches Sandwichmodell /Sandwichmodell mit eingelagertem Protein / Sandwichmodell mit integralem Protein). Das Membranmodell muss erneut modifiziert werden. Das Fluid-Mosaik-Modell muss erweitert werden. Die biologische Bedeutung (hier nur die proximate Erklärungsebene!) der Glykokalyx (u.a. bei der Antigen-Anti- Körper-Reaktion) wird recherchiert. Quellen werden ordnungsgemäß notiert 51

52 (Verfasser, Zugriff etc.). Informationen zum dynamisch strukturierten Mosaikmodell Vereb et al (2003) Abstract aus: Vereb, G. et al. (2003): Dynamic, yet structured: The cell membrane three decades after the Singer-Nicolson model. Historisches Modell wird durch aktuellere Befunde zu den Rezeptor-Inseln erweitert. Ein Reflexionsgespräch auf der Grundlage des entwickelten Plakats zu Biomembranen wird durchgeführt. Wie werden gelöste Stoffe durch Biomembranen hindurch in die Zelle bzw. aus der Zelle heraus transportiert? Passiver Transport Aktiver Transport beschreiben Transportvorgänge durch Membranen für verschiedene Stoffe mithilfe geeigneter Modelle und geben die Grenzen dieser Modelle an (E6). Lernplakat (fertig gestellt) zu den Biomembranen Gruppenarbeit: Informationstext zu verschiedenen Transportvorgängen an realen Beispielen Wichtige wissenschaftliche Arbeits- und Denkweisen sowie die Rolle von Modellen und dem technischen Fortschritt werden herausgestellt. SuS können entsprechend der Informationstexte 2-D-Modelle zu den unterschiedlichen Transportvorgängen erstellen. Leistungsbewertung: ggf. KLP-Überprüfungsform: Beurteilungsaufgabe und Optimierungsaufgabe (z.b. Modellkritik an Modellen zur Biomembran oder zu Transportvorgängen) zur Ermittlung der Modell-Kompetenz (E6) ggf. Klausur 52

53 Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Enzyme im Alltag Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben? Inhaltsfelder: IF 1 (Biologie der Zelle), IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Bau und Funktion von Enzymen Die Schülerinnen und Schüler können Substrat- und Wirkungsspezifität E2 kriteriengeleitet beobachten und messen sowie gewonnene Ergebnisse objektiv und frei von eigenen Deutungen beschreiben. Einfluss der Reaktionsbedingungen auf die Enzymaktivität E4 Experimente und Untersuchungen zielgerichtet nach dem Prinzip der Variablenkontrolle unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften planen und durchführen Cofaktoren Hemmung und dabei mögliche Fehlerquellen reflektieren. Enzymregulation E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben. Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Wie sind Zucker aufgebaut und wo spielen sie eine Rolle? Monosaccharid, Disaccharid Polysaccharid Wie sind Proteine aufgebaut und wo spielen sie eine Rolle? Aminosäuren Peptide, Proteine Primär-, Sekundär-, Tertiär-, Quartärstruktur Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle (Kohlenhydrate, [Lipide, Proteine, Nucleinsäuren]) den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3). ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle ([Kohlenhydrate, Lipide], Proteine, [Nucleinsäuren]) den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Informationstexte zu funktionellen Gruppen und ihren Eigenschaften sowie Kohlenhydratklassen und Vorkommen und Funktion in der Natur Spickzettel als legale Methode des Memorierens; Museumsgang; Beobachtungsbogen mit Kriterien für gute Spickzettel Haptische Modelle (z.b. Perlenmodelle) zum Proteinaufbau Informationstexte zum Aufbau und der Struktur von Proteinen Gruppenarbeit Lernplakate zum Aufbau von Proteinen Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Gütekriterien für gute Spickzettel werden erarbeitet (Übersichtlichkeit, auf das Wichtigste beschränkt, sinnvoller Einsatz von mehreren Farben, um Inhalte zu systematisieren etc.) Der beste Spickzettel kann gekürt und allen SuS zur Verfügung gestellt werden. Der Aufbau von Proteinen wird erarbeitet. Die Quartärstruktur wird am Beispiel von Hämoglobin veranschaulicht. Lernplakate werden erstellt und auf Sachrichtigkeit und Anschaulichkeit 53

54 Welche Bedeutung haben Enzyme im menschlichen Stoffwechsel? Aktives Zentrum Allgemeine Enzymgleichung Substrat- und Wirkungsspezifität chemischen Eigenschaften (UF1, UF3). beschreiben und erklären mithilfe geeigneter Modelle Enzymaktivität und Enzymhemmung (E6). Ggf. experimentelles Gruppenpuzzle: a) Ananassaft und Quark oder Götterspeise und frischgepresster Ananassaft in einer Verdünnungsreihe b) Lactase und Milch sowie Glucoseteststäbchen (Immobilisierung von Lactase mit Alginat) c) Peroxidase mit Kartoffelscheibe oder Kartoffelsaft (Verdünnungsreihe) d) Urease und Harnstoffdünger (Indikator Rotkohlsaft) Hilfekarten (gestuft) für die vier verschiedenen Experimente Checklisten mit Kriterien für naturwissenschaftliche Fragestellungen, Hypothesen, Untersuchungsdesigns. hin diskutiert und ggf. modifiziert. Sie bleiben im Fachraum hängen. Die Substrat- und Wirkungsspezifität werden veranschaulicht. Die naturwissenschaftlichen Fragestellungen werden vom Phänomen her entwickelt. Hypothesen zur Erklärung der Phänomene werden aufgestellt. Experimente zur Überprüfung der Hypothesen werden geplant, durchgeführt und abschließend werden mögliche Fehlerquellen ermittelt und diskutiert. Die gestuften Hilfen (Checklisten) sollen Denkanstöße für jede Schlüsselstelle im Experimentierprozess geben. Vorgehen und Ergebnisse werden auf Plakaten präsentiert. Plakatpräsentation Museumsgang SuS erhalten Beobachtungsbogen für den Museumsgang und verteilen Punkte. Anschließend wird das beste Plakat gekürt. Modelle zur Funktionsweise des aktiven Zentrums werden erstellt. Welche Wirkung / Funktion haben Enzyme? Katalysator Biokatalysator Endergonische und exergonerläutern Struktur und Funktion von Enzymen und ihre Bedeutung als Biokatalysatoren bei Stoffwechselreaktionen (UF1, UF3, UF4). Anwendungsbeispiele zu je einem Beispiel aus dem anabolen und katabolen Stoffwechsel. Schematische Darstellungen von Reaktionen unter besonderer Berücksichtigung der Energieniveaus Ggf. Demonstrationsversuch zur kataly- Hier bietet sich an, die Folgen einer veränderten Aminosäuresequenz, z. B. bei Lactase mithilfe eines Modells zu diskutieren. Die zentralen Aspekte der Biokatalyse werden erarbeitet: 1. Senkung der Aktivierungsenergie 2. Erhöhung des Stoffumsatzes pro Zeit 54

55 ische Reaktion Aktivierungsenergie, Aktivierungsbarriere / Reaktionsschwelle Was beeinflusst die Wirkung / Funktion von Enzymen? ph-abhängigkeit Temperaturabhängigkeit Schwermetalle Substratkonzentration / Wechselzahl beschreiben und interpretieren Diagramme zu enzymatischen Reaktionen (E5). stellen Hypothesen zur Abhängigkeit der Enzymaktivität von verschiedenen Faktoren auf und überprüfen sie experimentell und stellen sie graphisch dar (E3, E2, E4, E5, K1, K4). tischen Eigenschaft von Enzymen mit Würfelzucker und Asche Checkliste mit Kriterien zur Beschreibung und Interpretation von Diagrammen Experimente mithilfe von Interaktionsboxen zum Nachweis der Konzentrations-, Temperatur- und ph-abhängigkeit (Lactase und Bromelain; oder Pankreatin, Pepsin o.ä.) Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Das Beschreiben und Interpretieren von Diagrammen wird geübt. Experimente zur Ermittlung der Abhängigkeiten der Enzymaktivität werden geplant und durchgeführt. Wichtig: Denaturierung im Sinne einer irreversiblen Hemmung durch Temperatur, ph-wert und Schwermetalle muss herausgestellt werden. Die Wechselzahl wird problematisiert. Wie wird die Aktivität der Enzyme in den Zellen reguliert? kompetitive Hemmung, allosterische (nicht kompetitive) Hemmung Substrat- und Endprodukthemmung beschreiben und erklären mithilfe geeigneter Modelle Enzymaktivität und Enzymhemmung (E6). Gruppenarbeit Informationsmaterial zu Trypsin (allosterische Hemmung) und Allopurinol (kompetitive Hemmung) Modellexperimente mit Fruchtgummi und Smarties (?) Experimente mithilfe einer Interaktionsbox mit Materialien (Knete, Moosgummi, Styropor etc.) Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Durchführung von Experimenten zur Ermittlung von Enzymeigenschaften an ausgewählten Beispielen. Wesentliche Textinformationen werden in einem begrifflichen Netzwerk zusammengefasst. Die kompetitive Hemmung wird simuliert. Anhand von Krankheitsbildern und entsprechenden Medikamenten (z.b. Gicht und Allopurinol) wird die Bedeutung von Enzymaktivität und Hemmung herausgestellt. Checkliste mit Kriterien zur Modellkritik Modelle zur Erklärung von Hemm- 55

56 Wie macht man sich die Wirkweise von Enzymen zu Nutze? Enzyme im Alltag Technik Medizin Lebensmittelindustrie Waschmittel o.ä. recherchieren Informationen zu verschiedenen Einsatzgebieten von Enzymen und präsentieren und bewerten vergleichend die Ergebnisse (K2, K3, K4). geben Möglichkeiten und Grenzen für den Einsatz von Enzymen in biologischtechnischen Zusammenhängen an und wägen die Bedeutung für unser heutiges Leben ab (B4). (Internet)Recherche und Erstellen von Informationsplakaten vorgängen werden entwickelt. Reflexion und Modellkritik Die Bedeutung enzymatischer Reaktionen für z.b. Veredlungsprozesse und medizinische Zwecke wird herausgestellt. Als Beispiel können Enzyme im Waschmittel und ihre Auswirkung auf die menschliche Haut besprochen und diskutiert werden. Diagnose von Schülerkompetenzen: Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe Leistungsbewertung: multiple choice -Tests KLP-Überprüfungsform: experimentelle Aufgabe (z.b. Entwickeln eines Versuchsaufbaus in Bezug auf eine zu Grunde liegende Fragestellung und/oder Hypothese) zur Ermittlung der Versuchsplanungskompetenz (E4) ggf. Klausur 56

57 Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Biologie und Sport Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper? Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte: Dissimilation Körperliche Aktivität und Stoffwechsel Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können UF3 die Einordnung biologischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene fachliche Strukturen begründen. B1 bei der Bewertung von Sachverhalten in naturwissenschaftlichen Zusammenhängen fachliche, gesellschaftliche und moralische Bewertungskriterien angeben. B2 in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen Entscheidungsmöglichkeiten kriteriengeleitet abwägen, gewichten und einen begründeten Standpunkt beziehen. B3 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Auseinandersetzungen mit biologischen Fragestellungen sowie mögliche Lösungen darstellen. Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Welche Veränderungen können während und nach körperlicher Belastung beobachtet werden? Systemebene: Organismus Belastungstest Schlüsselstellen der körperlichen Fitness Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Münchener Belastungstest oder multi-stage Belastungstest. Selbstbeobachtungsprotokoll zu Herz, Lunge, Durchblutung Muskeln Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Begrenzende Faktoren bei unterschiedlich trainierten Menschen werden ermittelt. Damit kann der Einfluss von Training auf die Energiezufuhr, Durchblutung, Sauerstoffversorgung, Energiespeicherung und Ernährungsverwertung systematisiert werden. Graphic Organizer auf verschiedenen Systemebenen Die Auswirkung auf verschiedene Systemebenen (Organ, Gewebe, Zelle, Molekül) kann dargestellt und bewusst gemacht werden. Wie reagiert der Körper auf unterschiedliche Belastungssituationen und wie unterscheiden sich verschiedene Muskelgewebe voneierläutern den Unterschied zwischen roter und weißer Muskulatur (UF1). präsentieren unter Einbezug Partnerpuzzle mit Arbeitsblättern zur roten und weißen Muskulatur und zur Sauerstoffschuld Hier können Beispiele von 100-Meter-, 400-Meter- und 800-Meter-Läufern analysiert werden. 57

58 nander? Systemebene: Organ und Gewebe Muskelaufbau Systemebene: Zelle Sauerstoffschuld, Energiereserve der Muskeln, Glykogenspeicher Systemebene: Molekül Lactat-Test Milchsäure-Gärung Welche Faktoren beeinflussen den Energieumsatz und welche Methoden helfen bei der Bestimmung? Systemebenen: Organismus, Gewebe, Zelle, Molekül Energieumsatz (Grundumsatz und Leistungsumsatz) Direkte und indirekte Kalorimetrie geeigneter Medien und unter Verwendung einer korrekten Fachsprache die aerobe und anaerobe Energieumwandlung in Abhängigkeit von körperlichen Aktivitäten (K3, UF1). überprüfen Hypothesen zur Abhängigkeit der Gärung von verschiedenen Faktoren (E3, E2, E1, E4, E5, K1, K4). stellen Methoden zur Bestimmung des Energieumsatzes bei körperlicher Aktivität vergleichend dar (UF4). Bildkarten zu Muskeltypen und Sportarten Informationsblatt Experimente mit Sauerkraut (u.a. ph-wert) Forscherbox Film zur Bestimmung des Grundund Leistungsumsatzes Film zum Verfahren der Kalorimetrie (Kalorimetrische Bombe / Respiratorischer Quotient) Verschiedene Muskelgewebe werden im Hinblick auf ihre Mitochondriendichte (stellvertretend für den Energiebedarf) untersucht / ausgewertet. Muskeltypen werden begründend Sportarten zugeordnet. Die Milchsäuregärung dient der Veranschaulichung anaerober Vorgänge: Modellexperiment zum Nachweis von Milchsäure unter anaeroben Bedingungen wird geplant und durchgeführt. Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: In diesem Unterrichtsvorhaben liegt ein Schwerpunkt auf dem Wechsel zwischen den biologischen Systemebenen. Der Zusammenhang zwischen respiratorischem Quotienten und Ernährung wird erarbeitet. Welche Faktoren spielen eine Rolle bei körperlicher Aktivität? Sauerstofftransport im Blut Sauerstoffkonzentration im Blut Erythrozyten Hämoglobin/ Myoglobin Bohr-Effekt Diagramme zum Sauerstoffbindungsvermögen in Abhängigkeit verschiedener Faktoren (Temperatur, ph-wert) und Bohr-Effekt Arbeitsblatt mit Informationstext zur Erarbeitung des Prinzips der Oberflächenvergrößerung durch Kapillarisierung Der quantitative Zusammenhang zwischen Sauerstoffbindung und Partialdruck wird an einer sigmoiden Bindungskurve ermittelt. Der Weg des Sauerstoffs in die Muskelzelle über den Blutkreislauf wird wiederholt und erweitert unter Berücksichtigung von Hämoglobin und Myoglobin. 58

59 Wie entsteht und wie gelangt die benötigte Energie zu unterschiedlichen Einsatzorten in der Zelle? Systemebene: Molekül NAD + und ATP Wie entsteht ATP und wie wird der C6-Körper abgebaut? Systemebenen: Zelle, Molekül Tracermethode Glykolyse Zitronensäurezyklus Atmungskette Wie funktional sind bestimmte Trainingsprogramme und Ernährungsweisen für bestimmte Trainingsziele? Systemebenen: Organismus, Zelle, Molekül Ernährung und Fitness Kapillarisierung Mitochondrien Systemebene: Molekül Glycogenspeicherung Myoglobin Wie wirken sich leistungssteigernde Substanzen auf den Körper aus? Systemebenen: Organismus, erläutern die Bedeutung von NAD + und ATP für aerobe und anaerobe Dissimilationsvorgänge (UF1, UF4). präsentieren eine Tracermethode bei der Dissimilation adressatengerecht (K3). erklären die Grundzüge der Dissimilation unter dem Aspekt der Energieumwandlung mithilfe einfacher Schemata (UF3). beschreiben und präsentieren die ATP-Synthese im Mitochondrium mithilfe vereinfachter Schemata (UF2, K3). erläutern unterschiedliche Trainingsformen adressatengerecht und begründen sie mit Bezug auf die Trainingsziele (K4). erklären mithilfe einer graphischen Darstellung die zentrale Bedeutung des Zitronensäurezyklus im Zellstoffwechsel (E6, UF4). nehmen begründet Stellung zur Arbeitsblatt mit Modellen /Schemata zur Rolle des ATP Advance Organizer Arbeitsblatt mit histologischen Elektronenmikroskopie-Aufnahmen und Tabellen Informationstexte und schematische Darstellungen zu Experimenten von Peter Mitchell (chemiosmotische Theorie) zum Aufbau eines Protonengradienten in den Mitochondrien für die ATP-Synthase (vereinfacht) Fallstudien aus der Fachliteratur (Sportwissenschaften) Arbeitsblatt mit einem vereinfachten Schema des Zitronensäurezyklus und seiner Stellung im Zellstoffwechsel (Zusammenwirken von Kohlenhydrat, Fett und Proteinstoffwechsel) Anonyme Kartenabfrage zu Doping Informationstext zu Werten, Nor- Die Funktion des ATP als Energie- Transporter wird verdeutlicht. Grundprinzipien von molekularen Tracern werden wiederholt. Experimente werden unter dem Aspekt der Energieumwandlung ausgewertet. Hier können Trainingsprogramme und Ernährung unter Berücksichtigung von Trainingszielen (Aspekte z.b. Ausdauer, Kraftausdauer, Maximalkraft) und der Organund Zellebene (Mitochondrienanzahl, Myoglobinkonzentration, Kapillarisierung, erhöhte Glykogenspeicherung) betrachtet, diskutiert und beurteilt werden. Verschiedene Situationen können durchgespielt werden.(z.b. die Folgen einer Fett-, Vitamin- oder Zuckerunterversorgung) Juristische und ethische Aspekte werden auf die ihnen zugrunde liegenden Kriterien reflektiert. 59

60 Zelle, Molekül Formen des Dopings Anabolika EPO Verwendung leistungssteigernder Substanzen aus gesundheitlicher und ethischer Sicht (B1, B2, B3). men, Fakten Informationstext zum ethischen Reflektieren (nach Martens 2003) Exemplarische Aussagen von Personen Informationstext zu EPO: Historische Fallbeispiele zum Einsatz von EPO (Blutdoping) im Spitzensport Weitere Fallbeispiele zum Einsatz anaboler Steroide in Spitzensport und Viehzucht Diagnose von Schülerkompetenzen: Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe Verschiedene Perspektiven und deren Handlungsoptionen werden erarbeitet, deren Folgen abgeschätzt und bewertet. Bewertungsverfahren und Begriffe werden geübt und gefestigt. Leistungsbewertung: KLP-Überprüfungsform: Bewertungsaufgabe zur Ermittlung der Entscheidungskompetenz (B2) und der Kriterienermittlungskompetenz (B1) mithilfe von Fallbeispielen ggf. Klausur. 60

61 Qualifikationsphase: Grundkurs Qualifikationsphase 1: Grundkurs Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Humangenetische Beratung Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Meiose und Rekombination Die Schülerinnen und Schüler können Analyse von Familienstammbäumen E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallge- Bioethik meinern. K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen Zeitbedarf: 16 Std. à 45 Minuten recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen, B3 an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Reaktivierung von SI-Vorwissen Wie werden die Keimzellen gebildet und welche Unterschiede gibt es bei Frau und Mann? Meiose Spermatogenese / Oogenese Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler erläutern die Grundprinzipien der Rekombination (Reduktion und Neukombination der Chromosomen) bei Meiose und Befruchtung (UF4) erläutern Eigenschaften des genetischen Codes aufzeigen und ethisch bewerten. Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Poster Embryogenese Advance Organizer Think-Pair-Share zu bekannten Elementen Selbstlernplattform von Mallig: ult.htm#kurs Materialien (z. B. Knetgummi) Arbeitsblätter Pfeifenreiniger als Modell Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz SI-Wissen wird reaktiviert, ein Ausblick auf Neues wird gegeben. Zentrale Aspekte der Meiose werden selbstständig wiederholt und geübt. Schlüsselstellen bei der Keimzellenbildung werden erarbeitet und die theoretisch möglichen Rekombinationsmöglichkeiten werden ermittelt. 61

62 Wo entscheidet sich die genetische Ausstattung einer Keimzelle und wie entsteht genetische Vielfalt? inter- und intrachromosomale Rekombination Wie kann man ein Vererbungsmuster von genetisch bedingten Krankheiten im Verlauf von Familiengenerationen ermitteln und wie kann man daraus Prognosen für den Nachwuchs ableiten? Erbgänge/Vererbungsmodi genetisch bedingte Krankheiten: Cystische Fibrose Muskeldystrophie Duchenne Chorea Huntington und charakterisieren mit dessen Hilfe Genmutationen (UF1, UF2) formulieren bei der Stammbaumanalyse Hypothesen zu X- chromosomalen und autosomalen Vererbungsmodi genetisch bedingter Merkmale und begründen die Hypothesen mit vorhandenen Daten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4) erklären die Auswirkungen verschiedener Gen-, Chromosom- und Genommutationen auf den Phänotyp (u.a. unter Berücksichtigung von Genwirkketten) (UF1, UF4) Checkliste zum methodischen Vorgehen bei einer Stammbaumanalyse. Exemplarische Beispiele von Familienstammbäumen Selbstlernplattform von Mallig: ult.htm#kurs Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Die Auswertungskompetenz bei humangenetischen Stammbäumen wird im Unterricht an mehreren Beispielen geübt. Prognosen zum Auftreten spezifischer, genetisch bedingter Krankheiten werden für Paare mit Kinderwunsch ermittelt und für (weitere) Kinder begründet angegeben. 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 62

63 Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Erforschung der Proteinbiosynthese Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen und epigenetischen Strukturen auf den Organismus? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Proteinbiosynthese Genregulation Zeitbedarf: Ca. 18 Std. à 45 Minuten Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vorgänge begründen auswählen und deren Grenzen und Gültigkeit angeben. UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben. UF3 die Einordnung biologischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebenen fachlichen Strukturen begründen. UF4 bestehendes biologisches Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren. Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Wie läuft die Proteinbiosynthese ab? Transkription Translation erläutern die Bedeutung der Transkriptionsfaktoren für die Regulation von Zellstoffwechsel und Entwicklung (UF1, UF4) Filme /Animationen Animationsfilme zu beiden Vorgängen Arbeitsblätter SI-Wissen wird reaktiviert, ein Ausblick auf Neues wird gegeben. Wechselseitig sollten DNA, RNA, Proteine übersetzt werden und dabei auch der nicht-codogene Strang berücksichtigt werden Proteinbiosynthese bei Pround Eukaryoten vergleichen die molekularbiologischen Abläufe in der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten (UF1, UF3) Film /Animation zur RNA- Prozessierung 63

64 Genregulation bei Prokaryoten erläutern und entwickeln Modellvorstellungen auf der Grundlage von Experimenten zur Aufklärung der Genregulation bei Prokaryoten (E2, E5, E6) Filmmaterial/ Animation zum Operonmodell Vergleich von Endproduktrepression und Substratinduktion. begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u.a. E. coli) für besondere Fragestellungen genetischer Forschung (E6, E3) erklären mithilfe eines Modells die Wechselwirkung von Proto- Onkogenen und Tumor- Suppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus und erklä-ren die Folgen von Mutationen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4) Überlegungen zu den verschiedenen Möglichkeiten der Genregulation auf den verschiedenen Ebenen wie Transkription, Translation, Proteinaktivität usw. erfassen. Recherche zu verschiedenen Möglichkeiten der Regulation mit ausgewählten Quellen: Internet, Fachbücher, Fachzeitschriften, Publikationen usw. Checkliste: Welche Quelle ist neutral und welche nicht? Checkliste: richtiges Belegen von Informationsquellen Ggf. Powerpoint-Präsentationen der SuS Das vorgelegte Material könnte von SuS ergänzt werden. An dieser Stelle kann auf das korrekte Belegen von Text- und Bildquellen eingegangen werden, auch im Hinblick auf die Facharbeit. Neutrale und interessengefärbte Quellen werden kritisch reflektiert. 64

65 Diagnose von Schülerkompetenzen: Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens Leistungsbewertung: KLP-Überprüfungsform: Analyseaufgabe ; angekündigte Kurztests möglich, z. B. Text schreiben lassen zu prinzipiellen Abläufen bei der Transkription oder Translation; Regulation bei Prokaryoten an einem abgewandelten Beispiel ggf. Klausur / Kurzvortrag Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Angewandte Genetik Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte in der Kompetenzentwicklung Bioethik Gentechnik Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler UF1: biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern. E2: Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht erläutern. E4: Experimente mit komplexen Versuchsplänen und aufbauten mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien (Sicherheit, Messvorschriften, Variablenkontrolle, Fehleranalyse) durchführen. K1: bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimenten, theoretischen Überlegungen und Problemlösungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche Darstellungsweisen verwenden. B1: fachliche, wirtschaftlich-politische und moralische Kriterien bei Bewertungen von biologischen und biotechnischen Sachverhalten unterscheiden und angeben. B3: an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten. Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz 65

66 molekulargenetische Werkzeuge und Grundoperationen Wie laufen die PCR und die Gelelektrophorese ab? PCR Gelelektrophorese Restriktionsenzyme beschreiben molekulargenetische Werkzeuge und erläutern deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen (UF1) erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1) Filmmaterial/Animationen Lösung eines Kriminalfalles: Wer ist der Täter? (Vorgang Gelelektrophorese, Restriktionsenzyme, Anwendung auf Tatverdächtige => Arbeitsblätter) Erarbeitung: Funktionsprinzip von PCR, Gelelektrophorese [und DNA- Sequenzierung], Durchführung der Methoden, sofern Versuchsmaterialien vorhanden (alternativ: Exkursion in ein Schülerlabor); Bedeutung dieser Verfahren bei der RFLP- Analyse, für die medizinische Diagnostik und die Gentherapie Herstellung und Verwendung auch höherer transgener Lebewesen Wie wirken sich gentechnische Veränderungen auf Lebewesen aus? stellen mithilfe geeigneter Medien die Herstellung transgener Lebewesen dar und diskutieren ihre Verwendung (K1, B3) recherchieren Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stamm-zellen und präsentieren diese unter Verwendung geeigneter Darstellungs-formen (K2, K3) Kirchlicher Standpunkt zum Eingriff in die Natur und Veränderungen dessen, was Gott schuf z. B. Referate über die Herstellung transgener Lebewesen; Diskussion über die Verwendung transgener Lebewesen unter Berücksichtigung geltender Normen und Werte Epigenetik Wie wird der Zellstoffwechsel geregelt? molekulargenetische Verfahren Wie funktionieren DNA-Chips und wo werden sie eingesetzt? stellen naturwissenschaftlichgesellschaftliche Positionen zum therapeutischen Einsatz von Stammzellen dar und beurteilen Interessen sowie Folgen ethisch (B3, B4) erklären einen epigenetischen Mechanismus als Modell zur Regelung des Zellstoffwechsels (E6) geben die Bedeutung von DNA-Chips an und beurteilen Chancen und Risiken (B1, B3). Funktionsprinzip und Einsatz von DNA- Chips Beurteilung der mit dem Einsatz verbundenen Chancen und Risiken 66

67 Diagnose von Schülerkompetenzen: Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens Leistungsbewertung: KLP-Überprüfungsform: Analyseaufgabe ; angekündigte Kurztests möglich, z. B. zu PCR, Gelelektrophorese ggf. Klausur / Kurzvortrag Dilemmadiskussion Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler Qualifikationsphase 1: GK Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können Inhaltliche Schwerpunkte: E1 selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme Umweltfaktoren und ökologische Potenz identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren E2 Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht erläutern Zeitbedarf: E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen 11 Std. à 45 Minuten generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten E4 Experimente mit komplexen Versuchsplänen und -aufbauten mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien (Sicherheit, Messvorschriften, Variablenkontrolle, Fehleranalyse) durchführen E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz 67

68 Abiotischer Faktor Temperatur Wie hängt die Vitalität von Tieren von der Temperatur ab? Toleranzkurven Bioindikatoren Unterschiede bei homoiothermen und poikilothermen Tieren Abiotischer Faktor Temperatur Wie hängt die Verbreitung von Tieren von der Temperatur ab? Tiergeographische Regeln Wärmehaushalt von homoiothermen Tieren Abiotische Faktoren Wasser und Licht - Wovon hängt die Verteilung von Phytoplankton in einem See ab? Vertikale Verteilung; Dichte von Wasser und Anpassungen von Pflanzen an die Lichtverhältnisse Abhängigkeit der Fotosynthese von Kohlenstoffdioxid, Lichtintensität und Temperatur Licht als limitierender Faktor Jahreszeitliche Schwankungen der Phytoplanktonverteilung in einem See zeigen den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von Bioindikatoren und der Intensität abiotischer Faktoren in einem beliebigen Ökosystem auf (UF3, UF4, E4) erläutern die Aussagekraft von biologischen Regeln (u.a. tiergeographische Regeln) und grenzen diese von naturwissenschaftlichen Gesetzen ab (E7, K4) entwickeln aus zeitlichrhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Fragestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5) planen ausgehend von Hypothesen Experimente zur Überprüfung der ökologischen Potenz nach dem Prinzip der Variablenkontrolle, nehmen kriterienorientiert Beobachtungen und Messungen vor und deuten die Ergebnisse (E2, E3, E4, E5, K4) Ermittlung der Toleranzkurve mittels Temperaturorgel (s. z.b. Natura Biologie Qualifikationsphase, S. 173, 183) Modellversuche zur Wärmeabgabe homoiothermer Tiere Modellberechnungen mit Würfeln Modellexperiment zur Sinkgeschwindigkeit von Körpern in Wasser Natura S Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Durchführung von mindestens einem der empfohlenen Experimente. Aus Beobachtungen in der Natur /in Experimenten auf Regeln schließen Den Weg des naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinns nachvollziehen analysieren Messdaten zur Abhängigkeit der Fotosyntheseaktivität von unterschiedlichen abiotischen Faktoren (E5) 68

69 Diagnose von Schülerkompetenzen: Bearbeitung der Materialseiten in Natura S. 171,173,176, Leistungsbewertung: KLP-Überprüfungsform: Darstellungsaufgabe : z.b. Beschreibung von Toleranzkurven / Daten oder Darstellung der tiergeographischen Regeln KLP-Überprüfungsform: Analyseaufgabe : z.b. Interpretation von Daten im Hinblick auf physiologisches und ökologisches Optimum KLP-Überprüfungsform: Beurteilungsaufgabe : Beurteilung der Validität/Grenzen/Anwendbarkeit der tiergeographischen Regeln an einem gegebenen Beispiel Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Synokölogie I - Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Dynamik von Populationen Zeitbedarf: 11 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Wovon hängt die Populationsentwicklung noch ab? Populationswachstum Fortpflanzungsstrategien Dichteabhängige und unabhängige Faktoren 1. und 2. Lotka-Volterra-Regel Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler leiten aus Daten zu abiotischen und biotischen Faktoren Zusammenhänge im Hinblick auf zyklische und sukzessive Veränderungen (Abundanz und Dispersion von Arten) sowie K- und r-lebenszyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, UF4) Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Natura S , , Ggf. Simulationsspiel zu Räuber- Beute-Beziehungen (Marienkäfer) Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Grenzen von Modellvorstellungen erarbeiten 69

70 Unter welchen Bedingungen können konkurrierende Arten koexistieren? ökologische Nische Konkurrenzausschlussprinzip Konkurrenzabschwächung / - vermeidung Welche weiteren interspezifischen Beziehungen gibt es? Parasitismus Symbiose Diagnose von Schülerkompetenzen: Wissenstest, Biologie Heute SII, Lehrerordner, S. 229 Bearbeitung der Materialseite in Natura S. 193 beschreiben die Dynamik von Populationen in Abhängigkeit von dichteabhängigen und dichteunabhängigen Faktoren (UF1) untersuchen die Veränderungen von Populationen mit Hilfe von Simulationen auf der Grundlage des Lotka-Volterra-Modells (E6) erklären mithilfe des Modells der ökologischen Nische die Koexistenz von Arten (E6, UF1, UF2) leiten aus Untersuchungsdaten zu intra- und interspezifischen Beziehungen (Parasitismus, Symbiose, Konkurrenz) mögliche Folgen für die jeweiligen Arten ab und präsentieren diese unter Verwendung angemessener Medien (E5, K3, UF1) Natura S , 192 Natura S Gruppenpuzzle oder Kurzreferate Vielfalt der Zusammenhänge erarbeiten SuS lehren SuS Leistungsbewertung: KLP-Überprüfungsform: Darstellungsaufgabe : z.b. Beschreibung von Diagrammen zur Populationsentwicklung KLP-Überprüfungsform: Analyseaufgabe : z.b. Interpretation von Daten zu Populationsentwicklungen im Kontext der Lotka-Volterra-Regeln KLP-Überprüfungsform: Beurteilungsaufgabe : Beurteilung der Anwendbarkeit der Lotka-Volterra-Regeln auf ein gegebenes Beispiel 70

71 Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: 8 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Wie ist das Ökosystem See gegliedert und welchen Veränderungen ist es unterworfen? Zonierung jahreszeitliche Veränderunge Stickstoff-, Phosphat-, Kohlenstoff- Kreislauf Nahrungskette und netz Trophiestufen, Energiepyramide Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler stellen energetische und stoffliche Beziehungen verschiedener Organismen unter den Aspekten von Nahrungskette, Nahrungsnetz und Trophieebene formal, sprachlich und fachlich korrekt dar (K1, K3) entwickeln aus zeitlichrhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Fragestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5) Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können K1 bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experi-menten, theoretischen Überlegungen und Problemlö-sungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche Dar-stellungsweisen verwenden K3 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Dar-stellungsformen adressatengerecht präsentieren Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden arbeitsteilige Erarbeitung der Aspekte mithilfe von Lehrbüchern und ggf. Campbell, Purves etc. Präsentation und Erstellung eines Thesenpapiers Natura S Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Vergleichende Kritik der Thesenpapiere z.b. in Form eines Museumsgangs Exkurs: Fließgewässer: Zonierung, Parameter, Saprobienindex Kirchlicher Standpunkt: Bewahrung der Mitgeschöpfe Gottes 71

72 Wie beeinflusst der Mensch die Stoffkreisläufe in aquatischen Ökosystemen? Eutrophierung (besser: Hypertrophierung) Flussbegradigung, Flussbettvertiefung präsentieren und erklären auf der Grundlage von Untersuchungsdaten die Wirkung von anthropogenen Faktoren auf einen ausgewählten globalen Stoffkreislauf (K1, K3, UF1) Natura S Vor- und Nachteile verschiedener Methoden abwägen und bewerten Kirchlicher Standpunkt zum Eingriff des Menschen in die Natur Diagnose von Schülerkompetenzen: Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens KLP-Überprüfungsform: Darstellungsaufgabe : z.b. Nahrungsnetz auf Basis eines Informationstextes erstellen und die Organismen den Trophieebenen zuordnen Leistungsbewertung: KLP-Überprüfungsform: Rechercheaufgabe Ggf. Klausur Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Zyklische und Sukzessive Veränderung von Ökosystemen - Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Inhaltliche Schwerpunkte: Mensch und Ökosysteme Die Schülerinnen und Schüler können E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse Zeitbedarf: 10 Std. à 45 Minuten verallgemeinern B2 Auseinandersetzungen und Kontroversen zu biologischen und biotechnischen Problemen und Entwicklungen differenziert aus verschiedenen Perspektiven darstellen und eigene Entscheidungen auf der Basis von Sachargumenten vertreten Mögliche didaktische Leitfragen / Sequen- Konkretisierte Kompe- Empfohlene Lehrmittel/ Materia- Didaktisch-methodische Anmer- 72

73 zierung inhaltlicher Aspekte Wodurch werden natürliche Ressourcen belastet und wie kann man sie schützen? - Treibhauseffekt, natürlicher - Klimawandel, anthropogener T. - Smog - Kohlenstoffdioxidfixierung - Wasserressourcen Welchen Einfluss hat die menschliche Schädlingsbekämpfung auf ein Ökosystem? 3. Lotka-Volterra-Regel Methoden der Schädlingsbekämpfung und ihre Folgen Welchen Einfluss hat das Einschleppen fremder Pflanzen und Tiere auf ein Ökosystem? Neobiota tenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler diskutieren Konflikte zwischen der Nutzung natürlicher Ressourcen und dem Naturschutz (B2, B3), recherchieren Beispiele für die biologische Invasion von Arten und leiten Folgen für das Ökosystem ab (K2, K4) lien/ Methoden Podiumsdiskussion Natura S Kurzreferate Beispiele Aachen: Indisches Springkraut und Amerikanische Flusskrebse kungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Exkurs: Bio-/ Gütesiegel Plastik in unseren Meeren Weichmacher in Kunststoffen Vor- und Nachteile verschiedener Methoden abwägen und bewerten Systembeziehungen reflektieren Diagnose von Schülerkompetenzen: Bearbeitung der Materialseiten in Natura S Leistungsbewertung: KLP-Überprüfungsform: Analyseaufgabe : z.b. Auswertung von Daten eines Fallbeispiels im Kontext der Schädlingsbekämpfung KLP-Überprüfungsform: Bewertungsaufgabe : Bewertung verschiedener Maßnahmen zur Schädlingsbekämpfung in einem gegebenen Kontext 73

74 Qualifikationsphase 2: GK Unterrichtsvorhaben I: Thema/ Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung: Struktur und Organisation des menschlichen Nervensystems Inhaltsfeld: Neurobiologie (IF4) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau und Funktion von Neuronen Grundlagen der Informationsaufnahme und weiterleitung Neurobiologische Wege der Erkenntnisgewinnung Zeitbedarf: 8 bis 11 Stunden à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Was ist über den Bau der Zelle aus der Einführungsphase noch bekannt? Durch welche Strukturen wird die Reizaufnahme ermöglicht und wie sind diese Strukturen im Detail aufgebaut? Wie erfolgt Reizumwandlung und Weiterleitung? Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler... beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1) erklären die Weiterleitung von Aktionspotentialen an nicht myelinisierten und myelinisierten Axonen (UF1) Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können... UF 1+3 Struktur und Funktion biologischer Phänomene erklären und anwenden E4 + K1+2 Fragestellungen, Untersuchungen und Experimente auswerten (durchführen) und strukturiert dokumentieren (unter Zuhilfenahme digitaler Werkzeuge) Empfohlene Lehrmittel/Materialien/Methoden Material zur Wiederholung und Selbstüberprüfung (Texte, Tests - in Einzel- oder Gruppenarbeit zu bewältigen) Erarbeitung von Basiswissen durch eine Textzusammenstellung (z.b. aus Klett Natura S. 92 f) Strukturlegetechnik-Set Neurobiologie oder Modelle zum Bau des Neuron (Placemats + Kärtchen), Strukturmodell Neuron Modellversuch Dominosteine zum Vergleich der saltatorischen mit der kontinuierlichen Erregungsleitung (Film zur Demo: z.b. Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Reine Übungs- und Wiederholungsphase, ohne Benotung Lernzugänge unterschiedlicher Art werden angeboten: Kombination Modell- und Textarbeit, Austausch durch einen mittleren bis hohen Anteil an Gruppenarbeit. Im GK ist eine der angegebenen Modelle bzw. Lernhilfen verpflichtend einzusetzen Der Einsatz des Modells Dominosteine ist verpflichtend, das Experiment kann durch einen Film ersetzt werden. 74

75 erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon und Synapsen und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vorgänge an Biomembranen aus (E5, E2, UF1, UF2) =xxdz5pklrgw) Einsatz der Neurosimulationstafel von Leybold Diagnose von Schülerkompetenzen: Lernerfolgskontrolle in schriftlicher Form ( Test, offene und gebundene Antwortmöglichkeiten) Einbau von Vergleichstests (Wissensstand Beginn und Ende einer Einheit im Vergleich) Leistungsbewertung: Test mit multiple-choice-elementen, offene/geschlossenen Aufgaben Anlage eines Glossars Sonstige Mitarbeit (Mündliche Beteiligung, Gruppenarbeiten, Protokolle, Referate etc.) Klausur 75

76 Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Neuronale Informationsverarbeitung Inhaltsfeld: Neurobiologie (IF4) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau und Funktion von Synapsen Informationsverarbeitung Wirkung von Giften und Drogen Zeitbedarf: 8 bis 11 Stunden à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Wie ist eine Synapse aufgebaut und wie erfolgt die synaptische Übertragung auf molekularbiolo-gischer Ebene? Wie wird die Erregung von Neuron zu Neuron weitergeleitet? Wie erfolgt synaptische Verschaltung und Verrechnung? Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler... erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterleitung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Synapsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3) erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterleitung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Synapsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3) erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vorgänge an Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können... UF1+3 Struktur und Funktion biologischer Phänomene erklären und anwenden. UF 2 Definitionen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet auswählen und anwenden, die zur Lösung von biologischen Problemen zielführend sind. UF 4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, durch menschliches Handeln hervorgerufene Vorgänge auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens erschließen und aufzeigen. Empfohlene Lehrmittel/Materialien/Methoden Aufbau der Synapse anhand von Texten, Zeichnungen und Modellen Stationenlernen Synapse Klett Natura (S. 104 f) Stationenlernen Synapse Klett Natura (S. 106 f) Neurosimulationsmodell, Leybold Modellhafte Verrechnung Advanced Organizer Funktionsmodell zur Verrechnung: Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Herstellen von Modellen durch Ausschneidebögen zur Synapse und ihren Bestandteilen. Lernzugänge unterschiedlicher Art werden angeboten: Kombination Modell- und Textarbeit, Austausch durch einen mittleren bis hohen Anteil an Gruppenarbeit Demonstrationsversuch (Neurosimulationsmodell) Planung und Durchführung von Schülerversuchen mit dem Neurosimulationsmodell, Leybold 76

77 Wie kann Erregungsübertragung an der Synapse beeinflusst werden? Biomembranen aus (E5, E2,UF1, UF2) dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endogenen und exogenen Substanzen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an konkreten Beispielen (K1, K3, UF2) erklären Wirkungen von exogenen Substanzen auf den Körper und bewerten mögliche Folgen für Individuum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF4) Diagnose von Schülerkompetenzen: - Einbau von Vergleichstests (Wissenstand Beginn und Ende einer Einheit im Vergleich) Neurosimulationsmodell, Leybold Arbeitsteilige Gruppenarbeit zu Giften Referate zu einzelnen Drogen Dokumentieren und Präsentieren der Ergebnisse mit Powerpoint Einbeziehung der Ergebnisse der (in Zusammenarbeit mit der Suchthilfe) geleisteten Präventionsarbeit aus vorangegangenen Jahrgangsstufen Leistungsbewertung: Glossar anlegen Lernerfolgskontrolle mit multiple-choice-elementen Lernerfolgskontrolle z.b. zu Giftwirkungen oder Verrechnung Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Sinnesphysiologie am Beispiel der Fototransduktion: Wie entsteht aus der Erregung ein Sinneseindruck? Inhaltsfeld: Neurobiologie (IF4) Inhaltliche Schwerpunkte: Bau des Auges und im Besonderen der Retina (Zellschichtung, Feinbau von Stäbchen und Zapfen) Fototransduktion Zeitbedarf: 10 bis 16 Stunden à 45 Minuten Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können... UF 1+3 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern, nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen E1 selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren E2 Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen sachgerecht erläutern 77

78 Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Wie ist das Auge aufgebaut? Was passiert beim Sehen? Vom Lichtquant zum Seheindruck: Fototransduktion Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler... stellen das Prinzip der Signaltransduktion an einem Rezeptor anhand von Modellen dar (E6, UF1, UF2, UF4) K3 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren Empfohlene Lehrmittel/Materialien/Methoden Strukturmodell Auge Klett Natura Gruppenarbeit Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Einsatz des Neurosimulationsmodells (Leybold) zur Verdeutlichung der Signaltransduktion beim Sehvorgang Heller und dunkler: Wie entsteht ein Kontrast? - Das Prinzip der lateralen Inhibition stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung von Sinneszellen bis zur Konstruktion des Sinneseindrucks bzw. der Wahrnehmung im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Darstellungsformen in Grundzügen dar (K1, K3), erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterleitung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Synapsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3) Texte aus dem o.g. Lehrwerk und Lehrvideos zur Signalkaskade Sehen PC-Selbstlernprogramm Sehen (z.b. Biologie Heute) Strukturlegetechnikkärtchen Sinnesphysiologie Bildbeispiele zum Selbsttesten (Hermann'sches Gitter, optische Täuschungen, Nachbilder) Diagnose von Schülerkompetenzen: - Lernerfolgskontrolle in schriftlicher Form ( Test, offene und gebundene Antwortmöglichkeiten) Selbstversuche mit Protokollen Leistungsbewertung: - Sonstige Mitarbeit (Mündliche Beteiligung, Gruppenarbeiten, Protokolle etc.) - Anlage/Fortsetzung Glossar 78

79 Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Lernen und Gedächtnis Wie muss ich mich verhalten, um Abiturstoff am besten zu lernen und zu behalten? Inhaltsfeld: Neurobiologie (IF4) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau des zentralen Nervensystems, v.a. des Gehirns Rolle von Sympathicus und Parasympathicus für die Regulation Lernen und Gedächtnis degenerative Erkrankungen Zeitbedarf: 8 bis 11 Stunden à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Welche Rolle spielen Sympathikus und Parasympathikus für die Regulation? Aus welchen Teilen besteht das menschliche Gehirn und welche Aufgaben haben diese? Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler... erklären die Rolle von Sympathikus und Parasympathikus bei der neuronalen und hormonellen Regelung von physiologischen Funktionen an Beispielen (UF4, E6, UF2, UF1) stellen aktuelle Modellvorstellungen zum Gedächtnis auf anatomisch-physiologischer Ebene dar (K3, B1) Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können... UF1+3 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern, nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen E1 selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren K3 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen Empfohlene Lehrmittel/Materialien/Methoden Texte z.b. aus Klett Natura oder anderen Schülerbüchern Texte aus den o.g. Lehrwerken Video: Braincast 119: Das Ding an sich 1 und 2 P0yQd6H4cN4 Strukturmodell Gehirn Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Arbeitsteilige Partnerarbeit, Erstellen eigener Übersichtsskizzen Erstellen einer Lernkartei oder Tabelle zu Bau und Funktion der Gehirnareale 79

80 Wie funktioniert Lernen? Wie funktioniert moderne Hirnforschung? - Bildgebende Verfahren Was ist eine degenerative Erkrankung und wie ist der Stand der Forschung? stellen aktuelle Modellvorstellungen zum Gedächtnis auf anatomisch-physiologischer Ebene dar (K3, B1) erklären die Bedeutung der Plastizität für ein lebenslanges Lernen (UF4) ermitteln mithilfe von Aufnahmen eines bildgebenden Verfahrens Aktivitäten verschiedener Gehirnareale (E5, UF4) recherchieren und präsentieren aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse zu einer degenerativen Erkrankung (K2, K3) Erarbeitung des Lernbegriffs aus pädagogischer, psychologischer und neurophysiologischer Sicht durch Textarbeit Lernstrategien im Überblick Textgestützte Erarbeitung der Funktionsweise bildgebender Verfahren Auswertung von Aufnahmen Auszüge aus populärwissenschaftlichen/ medizinischen Veröffentlichungen Diagnose von Schülerkompetenzen: Lernerfolgskontrolle in schriftlicher Form ( Test, offene und gebundene Antwortmöglichkeiten) Halten/Besprechen von Referaten Bewertung von Lernspielen Recherche und Präsentation aktueller wissenschaftlicher Erkenntnisse zu Hirnforschung und degenerativen Erkrankungen Leistungsbewertung: Halten und Besprechen von medial unterstützten Referaten mit Ergebnissicherungspapier Sonstige Mitarbeit (Mündliche Beteiligung, Gruppenarbeiten, Protokolle etc.) Anlage/Fortsetzung Glossar Vergleich unterschiedlicher Sichtweisen auf das Lernen durch arbeitsteilige Gruppenarbeit mit anschließenden Präsentationen, evtl. Vorstellung von Lernspielen Vorgesehen sind ergänzende Recherchearbeiten durch die Schülerinnen und Schüler. Besprechung verschiedener Studien zur Hirnforschung mit Aktualitätsbezug (z.b. Stand der Alzheimerforschung) mit Präsentation Literatur: Klett NATURA Qualifikationsphase Campbell BIOLOGIE. Hrsg. Markl, Jürgen. GRÜNE REIHE Neurobiologie. Neurophysiologie und Verhalten. Hrsg. Erdmann, Andrea; Erdmann, Ulf und Martens, Andreas. LINDER Biologie. Sekundarstufe 2. Gesamtband Lehrbuch für die Oberstufe. Hrsg. Hauber, Wolfgang und Kull, Ulrich. MARKL Biologie. Arbeitsbuch Oberstufe. Hrsg. Jürgen Markl. Physiologie heute. Hrsg. Golenhofen, Klaus. 80

81 81

82 Qualifikationsphase 2: GK Unterrichtsvorhaben V: Thema/ Kontext: Evolution in Aktion - Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Inhaltsfelder: Evolution Inhaltliche Schwerpunkte: Grundlagen evolutiver Veränderung Artbegriff und Artbildung Stammbäume (Teil 1) Zeitaufwand: ca. 16 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Welche genetischen Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Grundlagen des evolutiven Wandels Grundlagen biologischer Angepasstheit Populationen und ihre genetische Struktur Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Prozess der Evolution unter dem Aspekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4). erläutern den Einfluss der Evolutionsfaktoren (Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift) auf den Genpool der Population (UF4, UF1). 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. K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen. Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Bausteine für advance organizer Materialien zur genetischen Variabilität und ihren Ursachen an einem Beispiel (z.b.: Hainschnirkelschnecken) Einsatz einer concept map Lerntempoduett zu abiotischen und biotischen Selektionsfaktoren (Beispiel: Birkenspanner, Kerguelen- Fliege) Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Advance organizer wird aus vorgegebenen Bausteinen zusammengesetzt. An vorgegebenen Materialien zur genetischen Variabilität wird arbeitsgleich gearbeitet. Auswertung als concept map Entwicklung eines Expertengesprächs Wie kann es zur Entstehung unterschiedlicher Arten kommen? Isolationsmechanismen erklären Modellvorstellungen zu allopatrischen und sympatrischen Artbildungsprozessen an Beispielen (E6, UF1). Gruppengleiches Spiel zur Selektion kurze Informationstexte zu Isolationsmechanismen Durchführung, Auswertung, Reflexion des Spiels Je ein zoologisches und ein botanisches Beispiel pro Isolationsmechanismus werden verteilt. 82

83 Artbildung Karten mit Fachbegriffen tabellarische Übersicht und Definition zur allopatrischen Artbildung Welche Ursachen führen zur großen Artenvielfalt? Adaptive Radiation stellen den Vorgang der adaptiven Radiation unter dem Aspekt der Angepasstheit dar (UF2, UF4). Beispiel (z.b. per Zeitungsartikel) zur sympatrischen Artbildung Bilder und Texte zum Thema Adaptive Radiation z.b. der Darwinfinken bewegliches Tafelbild oder Smart- Board-Einsatz Erarbeitung der Unterschiede zwischen sympatrischer und allopatrischer Artbildung Ein Konzept zur Entstehung der adaptiven Radiation wird entwickelt. Ergebnisse werden mit flexibel gestaltbaren Präsentationen an der Tafel dargestellt. Welche Ursachen führen zur Coevolution und welche Vorteile ergeben sich? Coevolution Selektion und Anpassung wählen angemessene Medien zur Darstellung von Beispielen zur Coevolution aus Zoologie und Botanik aus und präsentieren Beispiele (K3, UF2). belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organismen (u.a. mithilfe von Auszügen aus Gendatenbanken) (E2, E5). Evaluation Fotos: z.b. Ameisenpflanze Texte und Schemata zur Kosten- Nutzen-Analyse mediengestützte Präsentationen Fragenkatalog zur Selbst- und Fremdkontrolle wird selbstständig erstellt. Erstellung einer Kosten-Nutzen- Analyse Präsentation verschiedener Beispiele der Coevolution anhand einer selbst gewählten medialen Darstellung Einsatz eines inhalts- und darstellungs-bezogenen Kriterienkatalogs zur Beurteilung von Präsentationen Lerntheke zum Thema Schutz vor Beutegreifern Anhand unterschiedlicher Beispiele wird der Schutz vor Beutegreifern (Mimikry, Mimese, etc.) unter dem Aspekt des evolutionären Wandels von Organismen erarbeitet. Filmanalyse Fachbegriffe werden den im Film aufgeführten Beispielen zugeordnet. 83

84 Wie lassen sich die evolutiven Mechanismen in einer Theorie zusammenfassen? Synthetische Evolutionstheorie Was deutet auf verwandtschaftliche Beziehungen von Lebewesen hin? Belege für die Evolution konvergente und divergente Entwicklung stellen die Synthetische Evolutionstheorie zusammenfassend dar (UF2, UF4). stellen Belege für die Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biologie (u.a. Molekularbiologie) adressatengerecht dar (K1, K3). analysieren molekulargenetische Daten und deuten diese im Hinblick auf die Verbreitung von Allelen und Verwandtschaftsbeziehungen von Lebewesen (E5, E6). Informationstext Schöpfungsgeschichte als kirchlicher Standpunkt Strukturlegetechnik zur synthetischen Evolutionstheorie Abbildungen von Beispielen konvergenter /divergenter Entwicklung und Homologien Arbeitsteilige Gruppenarbeit Texte und Abbildungen zu verschiedenen Untersuchungsmethoden: DNA-DNA-Hybridisierung, Aminosäure- und DNA-Sequenzanalysen, etc. Die Faktoren, die zur Entwicklung der Evolutionstheorie führten, werden mithilfe einer Textsammlung aus Schulbüchern kritisch analysiert. Erarbeitung einer vollständigen Definition der Synthetischen Evolutionstheorie Definitionen werden anhand der Abbildungen entwickelt. Analyse unterschiedlicher Methoden, Präsentation vor dem Kurs Wie lassen sich Verwandtschaftsverhältnisse ermitteln und systematisieren? Homologien Grundlagen der Systematik deuten Daten zu anatomischmorphologischen und molekularen Merkmalen von Organismen zum Beleg konvergenter und divergenter Entwicklungen (E5, UF3). entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomischmorphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4). beschreiben die Einordnung von Lebewesen mithilfe der Systematik und der binären Nomenklatur (UF1, UF4). Daten und Abbildungen zu morphologischen Merkmalen der Wirbeltiere und der Unterschiede Ergebnisse/Daten von molekulargenetischer Analysen Bilder und Texte zu Apomorphien und Plesiomorphien und zur Nomenklatur Auswertung von Daten und Erstellung von Stammbäumen Diagnose von Schülerkompetenzen: erstellen und analysieren Stammbäume anhand von Daten zur Ermittlung von Verwandtschaftsbeziehungen der Arten (E3, E5). Lernplakat mit Stammbaumentwurf Museumsrundgang Ergebnisse werden diskutiert. 84

85 Darstellungsaufgabe (concept map, advance organizer), Erstellen eines Fragenkatalogs zur Fremd- und Selbstkontrolle Leistungsbewertung: Beurteilungsaufgabe, ggf. Klausur Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Evolution von Sozialstrukturen Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? Inhaltsfeld: Evolution Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution und Verhalten Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Wie konnten sich Sexualdimorphismen im Verlauf der Evolution etablieren, obwohl sie auf die natürliche Selektion bezogen eher Handicaps bzw. einen Nachteil darstellen? Evolution der Sexualität Sexuelle Selektion - inter- und intrasexuelle Selektion - reproduktive Fitness Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Prozess der Evolution unter dem Aspekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4). Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können UF2 zur Lösung von biologischen Problemen zielführende Definitionen, 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 erschließen und aufzeigen. Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Bilder von Tieren mit deutlichen Sexualdimorphismen Informationstexte zu Beispielen aus dem Tierreich und zu ultimaten Erklärungsansätzen bzw. Theorien (Gruppenselektionstheorie und Individualselektionstheorie) Ggf. Powerpoint-Präsentationen Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Visuelle Vermittlung des Phänomens Sexualdimorphismus Beobachtungsbogen Inhalts- und darstellungsbezogene Evaluation der Präsentationen 85

86 Wieso gibt es unterschiedliche Sozial- und Paarsysteme? Paarungssysteme Habitatwahl analysieren anhand von Daten die evolutionäre Entwicklung von Sozialstrukturen (Paarungssysteme, Habitatwahl) unter dem Aspekt der Fitnessmaximierung (E5, UF2, UF4, K4). Daten aus der Literatur zum Gruppenverhalten und Sozialstrukturen von Schimpansen, Gorillas und Orang- Utans Analyse von Lebensgemeinschaften anhand von wissenschaftlichen Untersuchungsergebnissen und grundlegenden Theorien Graphiken / Soziogramme gestufte Hilfen zur Erschließung von Graphiken / Soziogrammen Veranschaulichender Darstellung von Erklärungshypothesen Präsentationen Diagnose von Schülerkompetenzen: Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens Leistungsbewertung: Analyseaufgabe, ggf. Klausur Ergebnisse werden vorgestellt und seitens der SuS inhalts- und darstellungsbezogen beurteilt. Unterrichtsvorhaben VII: Thema/ Kontext: Humanevolution Wie entstand der heutige Mensch? Inhaltsfeld: Evolution/ Genetik Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution des Menschen Stammbäume (Teil 2) Zeitaufwand: 8 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: 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 Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen. Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz 86

87 Mensch und Affe wie nahe verwandt sind sie? Primatenevolution Wie erfolgte die Evolution des Menschen? Hominidenevolution Wieviel Neandertaler steckt in uns? Homo sapiens sapiens und Neandertaler Wie lässt sich Rassismus biologisch widerlegen? Menschliche Rassen gestern und heute ordnen den modernen Menschen kriteriengeleitet Primaten zu (UF3). entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4). erstellen und analysieren Stammbäume anhand von Daten zur Ermittlung von Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5). diskutieren wissenschaftliche Befunde (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hypothesen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7, B4). diskutieren wissenschaftliche Befunde (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hypothesen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7, B4). 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). verschiedene Entwürfe von Stammbäumen der Primaten basierend auf anatomisch-morphologischen Belegen DNA-Sequenzanalysen verschiedener Primaten Tabelle: Überblick über Parasiten verschiedener Primaten Artikel aus Fachzeitschriften Diagnose von Schülerkompetenzen: Multiple Choice- Test ( z.b. Linder Arbeitsbuch), Beobachtungsaufgabe (Podiumsdiskussion) Leistungsbewertung: Analyseaufgabe (angekündigte schriftliche Übung) Materialien zu molekularen Untersuchungsergebnissen (Neandertaler, Jetztmensch) Texte zu historischem und gesellschaftlichem Missbrauch des Rassebegriffs. Podiumsdiskussion Kriterienkatalog zur Auswertung von Podiumsdiskussionen Analyse der Daten, Auswertung der Ergebnisse, Diskussion der Hypothesen Auf der Basis der Ergebnisse wird ein präziser Stammbaum erstellt. Vorträge werden entwickelt und vor der Lerngruppe gehalten. Bewerten der Zuverlässigkeit von wissenschaftlichen Quellen/ Untersuchungen Wissenschaftliche Untersuchungen werden kritisch analysiert. Argumente werden mittels Belegen aus der Literatur erarbeitet und diskutiert. Reflexion der Podiumsdiskussion anhand des Kriterienkatalogs 87

88 Qualifikationsphase: Leistungskurs Qualifikationsphase 1: Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Humangenetische Beratung Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Meiose und Rekombination Die Schülerinnen und Schüler können Analyse von Familienstammbäumen E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Er- Bioethik gebnisse verallgemeinern. Zeitbedarf: 16 Std. à 45 Minuten K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen, B3 an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Reaktivierung von SI-Vorwissen Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und charakterisieren mit dessen Hilfe Mutationstypen (UF1, UF2) Forschung aufzeigen und ethisch bewerten. Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Poster Embryogenese Think-Pair-Share zu bekannten Elementen Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz SI-Wissen wird reaktiviert, ein Ausblick auf Neues wird gegeben. Wie werden die Keimzellen gebildet und welche Unterschiede gibt es bei Frau und Mann? Meiose Spermatogenese / Oogenese reflektieren und erläutern den Wandel des Genbegriffes (E7) erläutern die Grundprinzipien der Rekombination (Reduktion und Neukombination der Chromosomen) bei Meiose und Selbstlernplattform von Mallig: ult.htm#kurs Materialien (z. B. Knetgummi) Zentrale Aspekte der Meiose werden selbstständig wiederholt und geübt. Schlüsselstellen bei der Keimzellen- 88

89 Wo entscheidet sich die genetische Ausstattung einer Keimzelle und wie entsteht genetische Vielfalt? inter- und intrachromosomale Rekombination Befruchtung (UF4) Arbeitsblätter Pfeifenreiniger als Modell bildung werden erarbeitet und die theoretisch möglichen Rekombinationsmöglichkeiten werden ermittelt. Wie kann man ein Vererbungsmuster von genetisch bedingten Krankheiten im Verlauf von Familiengenerationen ermitteln und wie kann man daraus Prognosen für den Nachwuchs ableiten? Erbgänge/Vererbungsmodi genetisch bedingte Krankheiten: Cystische Fibrose Muskeldystrophie Duchenne Chorea Huntington formulieren bei der Stammbaumanalyse Hypothesen zu X- chromosomalen und autosomalen Vererbungsmodi genetisch bedingter Merkmale und begründen die Hypothesen mit vorhandenen Daten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4) recherchieren Informationen zu humangenetischen Fragestellungen (u.a. genetisch bedingten Krankheiten), schätzen die Relevanz und Zuverläs-sigkeit der Informationen ein und fassen die Ergebnisse strukturiert zu-sammen (K2, K1, K3, K4) Diagnose von Schülerkompetenzen: Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens Checkliste zum methodischen Vorgehen bei einer Stammbaumanalyse. Exemplarische Beispiele von Familienstammbäumen Selbstlernplattform von Mallig: ult.htm#kurs Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Die Auswertungskompetenz bei humangenetischen Stammbäumen wird im Unterricht an mehreren Beispielen geübt. Prognosen zum Auftreten spezifischer, genetisch bedingter Krankheiten werden für Paare mit Kinderwunsch ermittelt und für (weitere) Kinder begründet angegeben. Leistungsbewertung: KLP-Überprüfungsform: Analyseaufgabe ; angekündigte Kurztests möglich, z. B. zu Meiose / Karyogrammen / Stammbaumanalyse ggf. Klausur / Kurzvortrag 89

90 Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Erforschung der Proteinbiosynthese Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen und epigenetischen Strukturen auf den Organismus? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Proteinbiosynthese Genregulation Zeitbedarf: ca. 30 Std. à 45 Minuten Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teilproblem zerlegen und dazu biologische Fragestellungen formulieren E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren und Möglichk der Überprüfung angeben E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und quan Zusammenhänge ableiten und diese fachsprachlich angemessen beschreiben E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vorgänge begründen auswählen und deren Grenzen und Gültigkeit angeben. E7 an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit biologis Modelle und Theorien beschreiben UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben. UF3 die Einordnung biologischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebenen fachlichen Strukturen begründen. UF4 bestehendes biologisches Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren. Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Wie läuft die Proteinbiosynthese ab? Transkription Translation erläutern die Bedeutung der Transkriptionsfaktoren für die Regulation von Zellstoffwechsel und Entwicklung (UF1, UF4) benennen Fragestellungen und stellen Hypothesen zur Entschlüsselung des genetischen Codes auf und erläutern klassische Experimente zur Entwicklung der Code-Sonne (E1, E3, E4) Filme /Animationen Animationsfilme zu beiden Vorgängen Arbeitsblätter SI-Wissen wird reaktiviert, ein Ausblick auf Ne wird gegeben. Wechselseitig sollten DNA, RNA, Proteine übersetzt werden und dabei auch der nichtcodogene Strang berücksichtigt werden 90

91 Proteinbiosynthese bei Pround Eukaryoten erläutern wissenschaftliche Experimente zur Aufklärung der Proteinbiosynthese, generieren Hypothesen auf der Grundlage der Versuchspläne und interpretieren die Versuchsergebnisse (E3, E4, E5) vergleichen die molekularbiologischen Abläufe in der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten (UF1, UF3) Film / Animation zur RNA- Prozessierung erklären die Auswirkungen verschiedener Gen-, Chromosom- und Genommutationen auf den Phänotyp (u.a. unter Berücksichtigung von Gen-wirkketten) (UF1, UF4) Genregulation bei Prokaryoten erläutern und entwickeln Modellvorstellungen auf der Grundlage von Experimenten zur Aufklärung der Genregulation bei Prokaryoten (E2, E5, E6) begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u.a. E. coli) für besondere Fragestellungen genetischer Forschung (E6, E3) Genregulation bei Eukaryoten erklären mithilfe von Modellen genregulatorische Vorgänge bei Eukaryoten (E6) erklären mithilfe eines Modells die Wechselwirkung von Proto- Onkogenen und Tumor- Suppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus und beur-teilen die Folgen von Mutationen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4) Filmmaterial/ Animation zum Operonmodell Vergleich von Endproduktrepression und Substratinduktion. Überlegungen zu den verschiedenen Möglichkeiten der Genregulation auf den verschiedenen Ebenen wie Transkription, Translation, Proteinaktivität usw. erfassen. Recherche zu verschiedenen Möglichkeiten der Regulation mit ausgewählten Quellen: Internet, Fachbücher, Fachzeitschriften, Publikationen usw. Checkliste: Welche Quelle ist neutral und welche nicht? Das vorgelegte Material könnte von SuS ergä werden. An dieser Stelle kann auf das korrekte Belege von Text- und Bildquellen eingegangen werde auch im Hinblick auf die Facharbeit. Neutrale interessengefärbte Quellen werden kritisch tiert. 91

92 Checkliste: richtiges Belegen von Informationsquellen Ggf. Powerpoint-Präsentationen der SuS Diagnose von Schülerkompetenzen: Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens Leistungsbewertung: KLP-Überprüfungsform: Analyseaufgabe ; angekündigte Kurztests möglich, z. B. Text schreiben lassen zu prinzipiellen Abläufen bei der Transkriptio oder Translation ; Regulation bei Prokaryoten an einem abgewandelten Beispiel ggf. Klausur / Kurzvortrag Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Angewandte Genetik Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte in der Kompetenzentwicklung Bioethik Gentechnik Zeitbedarf: ca. 25 Std. à 45 Minuten UF1: biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern. E2: Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht erläutern. K1: bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimenten, theoretischen Überlegungen und Problemlösungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche Darstellungsweisen verwenden. B1: fachliche, wirtschaftlich-politische und moralische Kriterien bei Bewertungen von biologischen und biotechnischen Sachverhalten unterscheiden und angeben. B3: an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten. Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung in- Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung 92

93 haltlicher Aspekte Die Schülerinnen und Schüler der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz molekulargenetische Werkzeuge und Grundoperationen Wie laufen die PCR und die Gelelektrophorese ab? PCR Gelelektrophorese Restriktionsenzyme beschreiben molekulargenetische Werkzeuge und erläutern deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen (UF1) erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1) Filmmaterial/Animationen Lösung eines Kriminalfalles: Wer ist der Täter? (Vorgang Gelelektrophorese, Restriktionsenzyme, Anwendung auf Tatverdächtige => Arbeitsblätter) Erarbeitung: Funktionsprinzip von PCR, Gelelektrophorese [und DNA- Sequenzierung], Durchführung der Methoden, sofern Versuchsmaterialien vorhanden (alternativ: Exkursion in ein Schülerlabor); Bedeutung dieser Verfahren bei der RFLP- Analyse, für die medizinische Diagnostik und die Gentherapie Herstellung und Verwendung auch höherer transgener Lebewesen Wie wirken sich gentechnische Veränderungen auf Lebewesen aus? begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u. a. E. coli) für besondere Fragestellungen genetischer Forschung (E6, E3) stellen mithilfe geeigneter Medien die Herstellung transgener Lebewesen dar und diskutieren ihre Verwendung (K1, B3) recherchieren Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stamm-zellen und präsentieren diese unter Verwendung geeigneter Darstellungs-formen (K2, K3) Kirchlicher Standpunkt zum Eingriff in die Natur und Veränderungen dessen, was Gott schuf z. B. Referate über die Herstellung transgener Lebewesen; Diskussion über die Verwendung transgener Lebewesen unter Berücksichtigung geltender Normen und Werte Epigenetik Wie wird der Zellstoffwechsel geregelt? molekulargenetische Verfahren stellen naturwissenschaftlichgesellschaftliche Positionen zum therapeuti-schen Einsatz von Stammzellen dar und bewerten Interessen sowie Folgen ethisch (B3, B4) erklären einen epigenetischen Mechanismus als Modell zur Regelung des Zellstoffwechsels (E6) geben die Bedeutung von DNA-Chips und Hochdurchsatz-Sequenzierung an Funktionsprinzip und Einsatz von DNA- Chips und Hochdurchsatz-Sequenzierung; Beurteilung/ Bewertung der mit dem Einsatz verbundenen Chancen und Risiken 93

94 Wie funktionieren DNA-Chips und wo werden sie eingesetzt? Wie entwickelt sich die Biotechnologie und wie sind synthetische Organismen aufgebaut? Welche Konsequenzen und Einsatzmöglichkeiten ergeben sich? aktuelle Entwicklungen in der Biotechnologie und beurteilen/ bewerten Chancen und Risiken (B1, B3) beschreiben aktuelle Entwicklungen in der Biotechnologie bis hin zum Aufbau von synthetischen Organismen in ihren Konsequenzen für unterschiedliche Einsatzziele und bewerten sie (B3, B4) beschreiben aktuelle Entwicklungen in der Biotechnologie bis hin zum Aufbau von synthetischen Organismen in ihren Konsequenzen für unterschiedliche Einsatzziele und bewerten sie (B3, B4). Gentechnik in der Pflanzenzucht, der Lebensmittelherstellung und der Medikamentenherstellung; Aufzeigen von Möglichkeiten und Grenzen sowie Bewertung aktueller Entwicklungen unter Berücksichtigung geltender Normen und Werte Diagnose von Schülerkompetenzen: Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens Leistungsbewertung: KLP-Überprüfungsform: Analyseaufgabe ; angekündigte Kurztests möglich, z. B. zu PCR, Gelelektrophorese ggf. Klausur / Kurzvortrag Dilemmadiskussion 94

95 Qualifikationsphase 1: LK Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen - Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Umweltfaktoren und ökologische Potenz Zeitbedarf: 14 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Abiotischer Faktor Temperatur Wie hängt die Vitalität von Tieren von der Temperatur ab? Toleranzkurven Bioindikatoren Unterschiede bei homoiothermen und poikilothermen Tieren Ökologische Potenz/Toleranz Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler zeigen den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von Bioindikatoren und der Intensität abiotischer Faktoren in einem beliebigen Ökosystem auf (UF3, UF4, E4) planen ausgehend von Hypothesen Experimente zur Überprüfung der öko- Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können E1 selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren E2 Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht erläutern E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten E4 Experimente mit komplexen Versuchsplänen und -aufbauten mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien (Sicherheit, Messvorschriften, Variablenkontrolle, Fehleranalyse) durchführen E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Ermittlung der Toleranzkurve mittels Temperaturorgel Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Durchführung von mindestens 2 der empfohlenen Experimente. 95

96 Abiotischer Faktor Temperatur Wie hängt die Verbreitung von Tieren von der Temperatur ab? Tiergeographische Regeln Wärmehaushalt von homoiothermen Tieren Abiotische Faktoren Wasser und Licht - Wovon hängt die Verteilung von Phytoplankton in einem See ab? Vertikale Verteilung; Dichte von Wasser und Anpassungen von Pflanzen an die Lichtverhältnisse Stokesches Gesetz Licht als limitierender Faktor Jahreszeitliche Schwankungen der Phytoplanktonverteilung in einem See logischen Potenz nach dem Prinzip der Variablenkontrolle, nehmen kriterienorientiert Beobachtungen und Messungen vor und deuten die Ergebnisse (E2, E3, E4, E5, K4) erläutern die Aussagekraft von biologischen Regeln (u.a. tiergeographische Regeln) und grenzen diese von naturwissenschaftlichen Gesetzen ab (E7, K4) entwickeln aus zeitlichrhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Fragestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5) erläutern den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Synthesereaktion und ordnen die Reaktionen den unterschiedlichen Kompartimenten des Chloroplasten zu (UF1, UF3) Modellversuche zur Wärmeabgabe homoiothermer Tiere Modellberechnungen mit Würfeln Modellexperiment zur Sinkgeschwindigkeit von Körpern in Wasser Aus Beobachtungen in der Natur /in Experimenten auf Regeln schließen Den Weg des naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinns (ggf. durch Experimentieren) nachvollziehen erläutern die Aussagekraft von biologischen Regeln (u.a. tiergeographische Regeln) und grenzen diese von naturwissenschaftlichen Gesetzen ab (E7, 96

97 K4) Diagnose von Schülerkompetenzen: Kompetenztest, Cornelsen, Biologie Oberstufe, S. 325 Glossarerstellung: Selbstüberprüfung durch Cornelsen, Biologie Oberstufe, S. 508 ff. Leistungsbewertung: KLP-Überprüfungsform: Darstellungsaufgabe : z.b. Beschreibung von Toleranzkurven oder Daten oder Darstellung der tiergeographischen Regeln KLP-Überprüfungsform: Analyseaufgabe : z.b. Interpretation von Daten im Hinblick auf physiologisches und ökologisches Optimum KLP-Überprüfungsform: Beurteilungsaufgabe : Beurteilung der Validität/Grenzen/Anwendbarkeit der tiergeographischen Regeln an einem gegebenen Beispiel Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Dynamik von Populationen Zeitbedarf: 15 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz 97

98 Wovon hängt die Populationsentwicklung des Phytoplanktons noch ab? Populationswachstum Fortpflanzungsstrategien Dichteabhängige und unabhängige Faktoren Konkurrenz Lotka-Volterra-Regeln leiten aus Daten zu abiotischen und biotischen Faktoren Zusammenhänge im Hinblick auf zyklische und sukzessive Veränderungen (Abundanz und Dispersion von Arten) sowie K- und r-lebenszyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, UF4) Ggf. Simulationsprogramm zu Räuber-Beute-Beziehungen Ggf. Simulationsspiel zu Räuber- Beute-Beziehungen (Marienkäfer) Grenzen von Modellvorstellungen erarbeiten beschreiben die Dynamik von Populationen in Abhängigkeit von dichteabhängigen und dichteunabhängigen Faktoren (UF1) untersuchen Veränderungen von Populationen mit Hilfe von Simulationen auf der Grundlage des Lotka- Volterra-Modells (E6) Wie wirken sich abiotische und biotische Faktoren auf Populationen aus? Und welche Bedeutung haben Fortpflanungsstratgien? Exponentielles und Logistisches Wachstum Fortpflanzungsstrategien vergleichen das Lotka- Volterra-Modell mit veröffentlichten Daten aus Freilandmessungen und diskutieren die Grenzen des Modells (E6) leiten aus Daten zu abiotischen und biotischen Faktoren Zusammenhänge im Hinblick auf zyklische und sukzessive Veränderungen (Abundanz und Dispersion von Arten) sowie K- und r-lebenszyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, UF4) 98

99 Inwiefern beeinflussen sich die Populationsdichten von Räuber und Beute? untersuchen Veränderungen von Populationen mit Hilfe von Simulationen auf der Grundlage des Lotka- Volterra-Modells (E6) Ggf. Simulationsprogramm zu Räuber-Beute-Beziehungen Ggf. Simulationsspiel zu Räuber- Beute-Beziehungen (Marienkäfer) Modellkritik / Übertragbarkeit auf natürliche Systeme Unter welchen Bedingungen können konkurrierende Arten koexistieren? ökologische Nische Konkurrenzausschlussprinzip Konkurrenzabschwächung / -vermeidung vergleichen das Lotka- Volterra-Modell mit veröffentlichten Daten aus Freilandmessungen und diskutieren die Grenzen des Modells (E6) erklären mithilfe des Modells der ökologischen Nische die Koexistenz von Arten (E6, UF1, UF2) Vielfalt der Zusammenhänge erarbeiten Welche weiteren interspezifischen Beziehungen gibt es? Parasitismus Symbiose Konkurrenz Fressfeind Diagnose von Schülerkompetenzen: Kompetenztest, Cornelsen, Biologie Oberstufe, S. 341 leiten aus Untersuchungsdaten zu intra- und interspezifischen Beziehungen (Parasitismus, Symbiose, Konkurrenz) mögliche Folgen für die jeweiligen Arten ab und präsentieren diese unter Verwendung angemessener Medien (E5, K3, UF1) Gruppenpuzzle oder Kurzreferate SuS lehren SuS 99

100 Leistungsbewertung: KLP-Überprüfungsform: Darstellungsaufgabe : z.b. Beschreibung von Diagrammen zur Populationsentwicklung KLP-Überprüfungsform: Analyseaufgabe : z.b. Interpretation von Daten zu Populationsentwicklungen im Kontext der Lotka-Volterra-Regeln KLP-Überprüfungsform: Beurteilungsaufgabe : Beurteilung der Anwendbarkeit der Lotka-Volterra-Regeln auf ein gegebenes Beispiel Unterrichtsvorhaben VI: Thema/Kontext: Synökologie I - Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: 15 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Wie sieht der globale Kohlenstoffkreislauf und Stickstoffkreislauf aus? Kohlenstoffkreislauf Stickstoffkreislauf Welche Rolle spielen Energieflüsse für die Biosphäre? Energiefluss Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können B2 Auseinandersetzungen und Kontroversen zu biologischen und biotechnischen Problemen und Entwicklungen differenziert aus verschiedenen Perspektiven darstellen und eigene Entscheidungen auf der Basis von Sachargumenten vertreten, B3 an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten, E7 naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Z.B. a) Praxis der Naturwissenschaften Biologie (PdN Biologie) Heft 3/ , Biosystem Erde b) Praxis der Naturwissenschaften Biologie (PdN Biologie) Heft 5/44, 1995, Schülerversuche zum Kohlenstoffkreislauf Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Vom Ökosystem zur Ökosphäre Selbstständiges und eigenverantwortliches Arbeiten 100

101 Wie beeinflusst der Mensch den Kohlenstoffdioxid- und des Stickstoffoxidgehaltes in der Atmosphäre? Folgen des Treibhauseffekts sowie der Versauerung von Boden und Gewässern Konflikt Nutzung natürlicher Ressourcen und Naturschutz Was kann der Einzelne dagegen tun? Nachhaltigkeitsgrundsatz präsentieren und erklären auf der Grundlage von Untersuchungsdaten die Wirkung von anthropogenen Faktoren auf ausgewählte globale Stoffkreisläufe (K1, K3, UF1) diskutieren Konflikte zwischen der Nutzung natürlicher Ressourcen und dem Naturschutz (B2, B3) entwickeln Handlungsoptionen für das eigene Konsumverhalten und schätzen diese unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit ein (B2, B3) Mögliche Exkursion: Abteilung Klimaforschung, Forschungszentrum Jülich Rollenspiel /Podiumsdiskussion Unterricht Biologie 1/2001, Grundlagen und Dimensionen der Nachhaltigkeit CO 2 -Fußabdruck Denken in globalen und lokalen Zusammenhängen Zusammenhang menschlichen Handelns und seiner Folgen Komplexität der Interessen und ihre Folgen für Lösungsprozesse Handeln in lokaler und persönlicher Verantwortung Diagnose von Schülerkompetenzen: Wissenstest, Biologie Heute SII, Lehrerordner, S. 265 Leistungsbewertung: KLP-Überprüfungsform: Darstellungsaufgabe : z.b. das Schema des Kohlenstoffkreislaufes erstellen und beschreiben KLP-Überprüfungsform: Analyseaufgabe : z.b. Auswertung von Daten /Messergebnissen im Kontext des Treibhauseffektes KLP-Überprüfungsform: Beurteilungsaufgabe : Beurteilung der Zuverlässigkeit von Daten im Rahmen von Kohlenstoffdioxid-Emissionen KLP-Überprüfungsform: Bewertungsaufgabe : Bewertung von Handlungsoptionen für das Konsumverhalten im Kontext der Nachhaltigkeit 101

102 Unterrichtsvorhaben VII: Thema/Kontext: Erforschung der Fotosynthese - Wie entsteht aus Lichtenergie eine für alle Lebewesen nutzbare Form von Energie? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Fotosynthese Zeitbedarf: 16 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Von welchen abiotischen Faktoren hängt die Fotosyntheseaktivität ab? Kohlenstoffdioxidkonzentration Lichtintensität Temperatur Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler analysieren Messdaten zur Abhängigkeit der Fotosyntheseaktivität von unterschiedlichen abiotischen Faktoren (E5) Schwerpunkteübergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können E1 selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren, E2 Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht erläutern, E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten, E4 Experimente mit komplexen Versuchsplänen und -aufbauten mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien (Sicherheit, Messvorschriften, Variablenkontrolle, Fehleranalyse) durchführen, E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern, E7 naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Wirkung von abiotischen Faktoren auf Stoffwechselvorgänge vertiefen 102

103 Wie wird Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt? Blattfarbstoffe Eigenschaften des Chlorophylls (Absorptionsfähigkeit, Stabilität, Fluoreszenz) Engelmann-Versuch Lichtabhängige Reaktion Wie entsteht die Glucose? Lichtunabhängige Reaktion Aufklärung mittels Autoradiographie Wo finden lichtabhängige und lichtunabhängige Reaktion im Chloroplasten statt? Chloroplastenkompartimentierung Diagnose von Schülerkompetenzen: Kompetenztest, Cornelsen, Biologie Oberstufe, S. 139 Leistungsbewertung: erläutern mithilfe einfacher Schemata das Grundprinzip der Energieumwandlung in den Fotosystemen und den Mechanismus der ATP-Synthese (K3, UF1) leiten aus Forschungsexperimenten zur Aufklärung der Fotosynthese zu Grunde liegende Fragestellungen und Hypothesen ab (E1, E3, UF2, UF4) leiten aus Forschungsexperimenten zur Aufklärung der Fotosynthese zu Grunde liegende Fragestellungen und Hypothesen ab (E1, E3, UF2, UF4) erläutern den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Synthesereaktion und ordnen die Reaktionen den unterschiedlichen Kompartimenten des Chloroplasten zu (UF1, UF3) Blattfarbstoffextraktion - im Anschluss Blattfarbstoff-Chromatographie und Demonstration des Absorptionsspektrum des Chlorophylls mit Diaprojektor und optischer Bank Erkenntnisgewinn aus Schülerversuchen Den Weg des naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinns mithilfe der Historie nachvollziehen Zusammenhang von Struktur und Funktion KLP-Überprüfungsform: Darstellungsaufgabe : z.b. Beschreibung von graphischen Darstellungen zum Einfluss von abiotischen Faktoren auf die Fotosyntheserate KLP-Überprüfungsform: Analyseaufgabe : z.b. Analyse von Absorptionskurven und Fotosyntheseaktivität oder Auswertung von Experimenten zur Fotosyntheseaktivität (z.b. mit Autoradiographie-Nachweis) KLP-Überprüfungsform: Optimierungsaufgabe : Optimierung von Versuchen zur Fotosyntheseaktivität 103

104 Unterrichtsvorhaben VIII: Thema/Kontext: Synökologie II - Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Mensch und Ökosysteme Zeitbedarf: 15 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Welche energetischen und stofflichen Beziehungen bestehen zwischen verschiedenen Organismen in einem Ökosystem? Nahrungskette Nahrungsnetz, Trophieebenen Nahrungskreislauf Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler stellen energetische und stoffliche Beziehungen verschiedener Organismen unter den Aspekten von Nahrungskette, Nahrungsnetz und Trophieebene formal, sprachlich und fachlich korrekt dar (K1, K3) Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern B2 Auseinandersetzungen und Kontroversen zu biologischen und biotechnischen Problemen und Entwicklungen differenziert aus verschiedenen Perspektiven darstellen und eigene Entscheidungen auf der Basis von Sachargumenten vertreten Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Bsp. See Materialien zur Ethik im BU: Die besondere Verantwortung der Christen (S. 134); Ökologie und Entwicklungsländer (S. 149) Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Unterscheidung von qualitativer und quantitativer Betrachtungsweise Kirchlicher Standpunkt: Bewahrung der Mitgeschöpfe Gottes Wie verändern sich Ökosysteme im Laufe der Zeit? Sukzession natürliche und anthropogen bedingte Eutrophierung untersuchen das Vorkommen, die Abundanz und die Dispersion von Lebewesen eines Ökosystems im Freiland (E1, E2, E4) Mögliche Exkursionen: Fließgewässer, z.b. Wurm Stillgewässer, z.b. Hangeweiher Moor: Hohes Venn Methodik von Freilanduntersuchungen zeigen den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von Bioindikatoren und der Intensität abiotischer Faktoren in 104

105 Welchen Einfluss hat das Einschleppen fremder Pflanzen und Tiere auf ein Ökosystem? Neobiota einem beliebigen Ökosystem (UF3, UF4, E4) entwickeln aus zeitlichrhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Fragestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5) recherchieren Beispiele für die biologische Invasion von Arten und leiten Folgen für das Ökosystem ab (K2, K4) Referate Beispiele Aachen: Indisches Springkraut und Amerikanische Flusskrebse Diagnose von Schülerkompetenzen: Glossarerstellung: Selbstüberprüfung durch Biologie Heute SII, Schülerbuch, S. 508 ff., oder Biosphäre, Schülerbuch, S Klausurtraining, Biosphäre, Schülerbuch, S Leistungsbewertung: Systembeziehungen reflektieren KLP-Überprüfungsform: Darstellungsaufgabe : z.b. Nahrungsnetz auf Basis eines Informationstextes erstellen und die Organismen den Trophieebenen zuordnen KLP-Überprüfungsform: Analyseaufgabe : z.b. Auswertung von Daten eines Sees im Hinblick auf Eutrophierung KLP-Überprüfungsform: Bewertungsaufgabe : z.b. Bewertung verschiedener Maßnahmen zur Seesanierung in einem gegebenen Kontext KLP-Überprüfungsform: Beurteilungsaufgabe : z.b. Beurteilung des ökologischen Zustandes eines Sees 105

106 Qualifikationsphase 2: LK Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung: Struktur und Organisation des menschlichen Nervensystems Inhaltsfeld: Neurobiologie (IF4) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau und Funktion von Neuronen Grundlagen der Informationsaufnahme und weiterleitung Neurobiologische Wege der Erkenntnisgewinnung Zeitbedarf: 10 bis 13 Stunden à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Was ist über den Bau der Zelle aus der Einführungsphase noch bekannt? Durch welche Strukturen wird die Reizaufnahme ermöglicht und wie sind diese Strukturen im Detail aufgebaut? Wie erfolgt Reizumwandlung und Weiterleitung? (Vergleich Vertebraten, Evertebraten) Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler... beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1) vergleichen die Weiterleitung des Aktionspotentials an myelinisierten und nicht myelinisierten Axonen miteinander und stellen diese unter dem Aspekt der Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können... UF 1+3 Struktur und Funktion biologischer Phänomene erklären und anwenden E4 + K1+2 Fragestellungen, Untersuchungen und Experimente auswerten (durchführen) und strukturiert dokumentieren unter Zuhilfenahme digitaler Werkzeuge Empfohlene Lehrmittel/Materialien/Methoden Material zur Wiederholung und Selbstüberprüfung (Texte, Tests - in Einzel- oder Gruppenarbeit zu bewältigen) Erarbeitung von Basiswissen durch eine Textzusammenstellung (z.b. aus der Grünen Reihe Neurobiologie, S. 16 ff) Strukturlegetechnik-Set Neurobiologie oder Modelle zum Bau des Neuron (z.b. Placemats + Kärtchen), Strukturmodell Neuron Modellversuch Dominosteine zum Vergleich der saltatorischen mit der kontinuierlichen Erregungsleitung (Film zur Demo: z.b. Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Reine Übungs- und Wiederholungsphase, ohne Benotung Lernzugänge unterschiedlicher Art werden angeboten: Kombination Modell- und Textarbeit, Austausch durch einen mittleren bis hohen Anteil an Gruppenarbeit Der Einsatz des Modells Dominosteine ist verpflichtend, das Experiment kann auch durch einen anderen, fachlich sich eingliedernden Versuch ersetzt werden. 106

107 Leitungsgeschwindigkeit in einen funktionellen Zusammenhang (UF 2, UF 3, UF 4) XDz5PKLrGw) Einsatz der Neurosimulationstafel von Leybold erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon und Synpasen und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vorgänge an Biomembranen aus (E5, E2, UF1, UF2) Messung des Membranpotentials leiten aus Messdaten der Patch- Clamp-Technik Veränderungen von Ionenströmen durch Ionenkanäle ab und entwickeln dazu Modellvorstellungen (E5, E6, K4) Diagnose von Schülerkompetenzen: - Lernerfolgskontrolle in schriftlicher Form ( Test, offene und gebundene Antwortmöglichkeiten) - Einbau von Vergleichstests (Wissensstand Beginn und Ende einer Einheit im Vergleich) Leistungsbewertung: - Test mit multiple-choice-elementen, offene/geschlossenen Aufgaben - Anlage eines Glossars - Sonstige Mitarbeit (Mündliche Beteiligung, Gruppenarbeiten, Protokolle, Referate etc.) 107

108 Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Neuronale Informationsverarbeitung Inhaltsfeld: Neurobiologie (IF4) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau und Funktion von Synapsen Informationsverarbeitung Wirkung von Giften und Drogen Zeitbedarf: 10 bis 13 Stunden à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Wie ist eine Synapse aufgebaut und wie erfolgt die synaptische Übertragung auf molekularbiolo-gischer Ebene? Wie wird die Erregung von Neuron zu Neuron bzw. vom Neuron weitergeleitet? Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler... erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterleitung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Synapsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3) erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterleitung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Synapsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3) Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können... UF 1+3 Struktur und Funktion biologischer Phänomene erklären und anwenden. UF 2 Definitionen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet auswählen und anwenden, die zur Lösung von biologischen Problemen zielführend sind. UF 4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, durch menschliches Handeln hervorgerufene Vorgänge auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens erschließen und aufzeigen. Empfohlene Lehrmittel/Materialien/Methoden Aufbau der Synapse anhand von Texten, Zeichnungen und Modellen Stationenlernen Synapse Grüne Reihe Neurobiologie (S.26 f) Stationenlernen Synapse Grüne Reihe Neurobiologie (S.28 f) Neurosimulationsmodell, Leybold zur Verrechnung Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Evtl. entwerfen die SuS selbst anhand von Texten und Abbildungen ein Modell zur Synapse und ihren Bestandteilen. Demonstrationsversuch Fließdiagrammerstellung Wie erfolgt die synaptische Verschaltung und Verrechnung? erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Modellhafte Verrechnung Advanced Organizer zur Verrechnung Planung und Durchführung von Schülerversuchen mit dem Neurosimulationsmodell, Leybold 108

109 Wie kann die Erregungsüber-tragung an der Synapse beeinflusst werden? Zuordnung der molekularen Vorgänge an Biomembranen aus (E5, E2, UF1, UF2) dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endogenen und exogenen Substanzen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an konkreten Beispielen (K1, K3, UF2) leiten Wirkungen von endo- und exogenen Substanzen (u.a. die von Neuroenhancern) auf die Gesundheit ab und bewerten mögliche Folgen für Individuum und Gesellschaft (B2, B3, B4, UF4) Diagnose von Schülerkompetenzen: Einbau von Vergleichstests (Wissensstand Beginn und Ende einer Einheit im Vergleich) Funktionsmodell zur Verrechnung: Neurosimulationsmodell, Leybold Arbeitsteilige Gruppenarbeit zu Giften Referate zu einzelnen Drogen und ihrem jeweiligen Wirkungsmechanismus Dokumentieren und Präsentieren der Ergebnisse mit Powerpoint Einbeziehung der Ergebnisse der (in Zusammenarbeit mit der Suchthilfe) geleisteten Präventionsarbeit aus vorangegangenen Jahrgangsstufen (u.a. z. Themen wie Cannabis oder Alkohol / Rauschbrille) Leistungsbewertung: - Glossar anlegen/fortsetzen - Lernerfolgskontrolle mit multiple-choice-elementen - - Lernerfolgskontrolle zu Giftwirkungen und/oder Verrechnung 109

110 Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Sinnesphysiologie am Beispiel der Fototransduktion: Wie entsteht aus der Erregung ein Sinneseindruck? Inhaltsfeld: Neurobiologie (IF4) Inhaltliche Schwerpunkte: Bau des Auges und im Besonderen der Retina (Zellschichtung, Feinbau von Stäbchen und Zapfen) Bildentstehung Fototransduktion Verrechnung an Sinneszellen: Laterale Inhibition Rolle des Gehirns beim Sehvorgang: Optische Täuschung & Co Zeitbedarf: 16 bis 20 Stunden à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Wie ist das Auge aufgebaut? - Struktur und Funktion des Auges unter besonderer Berücksichtigung der Retina Was unterscheidet Stäbchen von Zapfen? Wie entsteht ein Bild? - Die Physik des Sehvorgangs Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler... erläutern den Aufbau und die Funktion der Netzhaut unter den Aspekten der Farb- und Kontrastwahrnehmung (UF3, UF4) Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können... UF 1+3 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern, nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen E1 selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren E2 Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen sachgerecht erläutern K3 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren Empfohlene Lehrmittel/Materialien/Methoden Strukturmodell Auge Fertigpräparate Netzhaut unter dem Lichtmikroskop Präparation eines Schweineauges Grüne Reihe Neurobiologie Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Vermitteln grundlegender biologischer Arbeitsweisen (Mikroskopieren, Sezieren) Was passiert beim Sehen? Vom Lichtquant zum Seheindruck: Fototransduktion stellen die Veränderung der Membranspannung an Lichtsinneszellen anhand von Modellen dar und beschreiben die Bedeutung des second messengers und der Reaktionskaskade bei der Foto- Gruppenarbeit/Lernzirkel Texte aus den o.g. Lehrwerken und Lehrvideos zur Signalkaskade Sehen PC-Selbstlernprogramm Sehen (z.b. Biologie Heute) Vergabe von Referatsthemen (Optik, Fehlsichtigkeit, Akkommodationstechniken im Vergleich, Evolution des Auges) 110

111 Heller und dunkler: Wie entsteht ein Kontrast? - Das Prinzip der lateralen Inhibition transduktion (E6, E1) stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung von Sinneszellen bis zur Entstehung des Sinneseindrucks bzw. der Wahrnehmung im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Darstellungsformen in Grundzügen dar (K1, K3) erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterleitung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Synapsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3) Strukturlegetechnikkärtchen Sinnesphysiologie Diagnose von Schülerkompetenzen: - Lernerfolgskontrolle in schriftlicher Form ( Test, offene und gebundene Antwortmöglichkeiten) - Halten/Besprechen von Referaten - Verfassen von Versuchsprotokollen Selbsttest zum blinden Fleck oder zum Farbsehen (mit dem Perimeter) Bildbeispiele zum Selbsttesten (Hermann'sches Gitter, optische Täuschungen, Nachbilder) Selbstversuche mit Protokollen Leistungsbewertung: - Halten und Besprechen von medial unterstützten Referaten mit Ergebnissicherungspapier - Sonstige Mitarbeit (Mündliche Beteiligung, Gruppenarbeiten, Protokolle etc.) - Anlage/Fortsetzung Glossar 111

112 Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Plastizität und Lernen Gehirn und Gedächtnis Inhaltsfeld: Neurobiologie (IF4) Inhaltliche Schwerpunkte: Aufbau des zentralen Nervensystems, v.a. des Gehirns Rolle von Sympathicus und Parasympathicus für die Regulation Lernen und Gedächtnis degenerative Erkrankungen Zeitbedarf: 10 bis 13 Stunden à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Welche Rolle spielen Sympathikus und Parasympathikus für die Regulation? Wie sind Rückenmark und Gehirn aufgebaut? Aus welchen Teilen besteht das menschliche Gehirn und welche Aufgaben haben diese? Was unterscheidet das menschliche Gehirn von dem anderer Säugetiere? Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler... erklären die Rolle von Sympathikus und Parasympathikus bei der neuronalen und hormonellen Regelung von physiologischen Funktionen an Beispielen (UF4, E6, UF2, UF1) stellen aktuelle Modellvorstellungen zum Gedächtnis auf anatomisch-physiologischer Ebene dar (K3, B1) Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können... UF 1+3 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern, nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen E1 selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren K3 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen Empfohlene Lehrmittel/Materialien/Methoden Texte aus Grüner Reihe Neurobiologie oder anderen Schülerbüchern Texte aus den o.g. Lehrwerken Video: Braincast 119: Das Ding an sich 1 und 2 P0yQd6H4cN4 Strukturmodell Gehirn Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Arbeitsteilige Partnerarbeit, Erstellen eigener Übersichtsskizzen Erstellen einer Lernkartei oder Tabelle zu Bau und Funktion der Gehirnareale 112

113 Wie funktioniert Lernen? stellen aktuelle Modellvorstellungen zum Gedächtnis auf anatomisch-physiologischer Ebene dar (K3, B1) erklären den Begriff der Plastizität anhand geeigneter Modelle und leiten die Bedeutung für ein lebenslanges Lernen ab (E6, UF4) Erarbeitung des Lernbegriffs aus pädagogischer, psychologischer und neurophysiologischer Sicht durch Textarbeit Lernstrategien im Überblick Vergleich unterschiedlicher Sichtweisen auf das Lernen durch arbeitsteilige Gruppenarbeit mit anschließenden Präsentationen, Vorstellung von Lernspielen oder Entwicklung eigener Lernspiele Wie funktioniert moderne Hirnforschung? - Bildgebende Verfahren stellen Möglichkeiten und Grenzen bildgebender Verfahren zur Anatomie und zur Funktion des Gehirns (PET und fmrt) gegenüber und bringen diese mit der Erforschung von Gehirnabläufen in Verbindung (UF4, UF1, B4) Textgestützte Erarbeitung der Funktionsweise bildgebender Verfahren PET/MRT Biograph mmr an der Universitätsmedizin Leipzig cq9syyqtu5w Vorgesehen sind ergänzende Recherchearbeiten durch die Schülerinnen und Schüler. Was ist eine degenerative Erkrankung und wie weit ist die Forschung? recherchieren und präsentieren aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse zu einer degenerativen Erkrankung (K2, K3) Auszüge aus populärwissenschaftlichen/ medizinischen Veröffentlichungen, ggf. auch auf Englisch Diagnose von Schülerkompetenzen: - Lernerfolgskontrolle in schriftlicher Form ( Test, offene und gebundene Antwortmöglichkeiten) - Halten/Besprechen von Referaten - Lernspiele - Recherche und Präsentation aktueller wissenschaftlicher Erkenntnisse zu Hirnforschung und degenerativen Erkrankungen Leistungsbewertung: - Halten und Besprechen von medial unterstützten Referaten mit Ergebnissicherungspapier - Sonstige Mitarbeit (Mündliche Beteiligung, Gruppenarbeiten, Protokolle etc.) - Lernspiele - Anlage/Fortsetzung Glossar Besprechung verschiedener Studien zur Hirnforschung mit Aktualitätsbezug (z.b. Stand der Alzheimerforschung) mit Präsentation Literatur: - Campbell BIOLOGIE. Hrsg. Markl, Jürgen. - GRÜNE REIHE Neurobiologie. Neurophysiologie und Verhalten. Hrsg. Erdmann, Andrea; Erdmann, Ulf und Martens, Andreas. 113

114 - LINDER Biologie. Sekundarstufe 2. Gesamtband Lehrbuch für die Oberstufe. Hrsg. Hauber, Wolfgang und Kull, Ulrich. - MARKL Biologie. Arbeitsbuch Oberstufe. Hrsg. Markl, Jürgen - Physiologie heute. Hrsg. Golenhofen, Klaus. 114

115 Qualifikationsphase 2: LK Unterrichtsvorhaben V: Thema/ Kontext: Evolution in Aktion - Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Inhaltsfeld: Evolution Inhaltliche Schwerpunkte: Grundlagen evolutiver Veränderung Art und Artbildung Entwicklung der Evolutionstheorie Zeitaufwand: 16 Std. à 45 Minuten. 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. E7 naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen. K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen. Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Welche genetischen Grundlagen beeinflussen den evolutiven Wandel? Genetische Grundlagen des evolutiven Wandels Grundlagen biologischer Angepasstheit Populationen und ihre genetische Struktur erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Prozess der Evolution unter dem Aspekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4). erläutern den Einfluss der Evolutionsfaktoren (Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift) auf den Genpool einer Population (UF4, UF1). bestimmen und modellieren mithilfe des Hardy-Weinberg- Gesetzes die Allelfrequenzen in Bausteine für advance organizer Materialien zur genetischen Variabilität und ihren Ursachen an Beispielen (z.b.: Hainschnirkelschnecke, Zahnkärpfling) Einsatz einer concept map Lerntempoduett zu abiotischen und biotischen Selektionsfaktoren (Beispiel: Birkenspanner, Kerguelen- Fliege) Gruppengleiches Spiel zur Selektion Advance organizer wird aus vorgegebenen Bausteinen zusammengesetzt. An vorgegebenen Materialien zur genetischen Variabilität wird arbeitsteilig und binnendifferenziert gearbeitet. Auswertung als concept map Ein Expertengespräch wird entwickelt. 115

116 Wie kann es zur Entstehung unterschiedlicher Arten kommen? Isolationsmechanismen Artbildung Populationen und geben Bedingungen für die Gültigkeit des Gesetzes an (E6). erklären Modellvorstellungen zu Artbildungsprozessen (u.a. allopatrische und sympatrische Artbildung) an Beispielen (E6, UF1). kriteriengeleiteter Fragebogen Computerprogramm zur Simulation des Hardy-Weinberg-Gesetzes Kurze Informationstexte zu Isolationsmechanismen Karten mit Fachbegriffen Durchführung, Auswertung und Reflexion Das Spiel wird evaluiert. Erarbeitung des Hardy-Weinberg-Gesetzes und seiner Gültigkeit Je ein zoologisches und ein botanisches Beispiel pro Isolationsmechanismus werden bearbeitet. tabellarische Übersicht und eine Definition zur allopatrischen Artbildung Welche Ursachen führen zur großen Artenvielfalt? Adaptive Radiation stellen den Vorgang der adaptiven Radiation unter dem Aspekt der Angepasstheit dar (UF2, UF4). beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Vielfalt der Ökosysteme) (UF4, UF1, UF2, UF3). Informationen zu Modellen und zur Modellentwicklung Messdaten (DNA-Sequenzen, Verhaltensbeobachtungen, etc.) und Simulationsexperimente zu Hybridzonen z.b. bei Hausmäusen/ Rheinfischen Bilder und Texte zum Thema Adaptive Radiation z.b. der Darwinfinken Plakate zur Erstellung eines Fachposters Evaluation Modellentwicklung zur allopatrischen und sympatrischen Artbildung: Erarbeitung der Unterschiede Erarbeitung / Entwicklung von Modellen mit anschließender Diskussion zu unterschiedlichen Darstellungsweisen Ein Konzept zur Entstehung der adaptiven Radiation wird entwickelt. Die Ergebnis-Zusammenstellung auf den Plakaten wird präsentiert. Fragenkatalog zur Selbst- und Fremdkontrolle wird selbstständig erstellt. Selbstständiges Erstellen eines Evaluationsbogens Welche Ursachen führen zur Coevolution und welche Vorteile ergeben sich? Coevolution wählen angemessene Medien zur Darstellung von Beispielen zur Coevolution aus und präsentieren die Beispiele (K3, UF2). beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Vielfalt der Ökosysteme) (UF4, UF1, UF2, UF3). Realobjekt: z.b. Ameisenpflanze Texte und Schemata zur Kosten- Nutzen-Analyse mediengestützte Präsentationen Kriterienkatalog zur Beurteilung von Präsentationen Erstellung einer Kosten-Nutzen-Analyse Präsentation verschiedener Beispiele der Coevolution anhand einer selbst gewählten medialen Darstellung Mittels eines inhalts- und darstellungsbezogenen Kriterienkatalogs wird die Präsentation beurteilt. 116

117 Welchen Vorteil haben Lebewesen, wenn ihr Aussehen dem anderer Arten gleicht? Selektion Anpassung belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organismen (u.a. mithilfe von Daten aus Gendatenbanken) (E2, E5). Lerntheke zum Thema Schutz vor Beutegreifern Filmanalyse: Dokumentation über Angepasstheiten im Tierreich Anhand unterschiedlicher Beispiele wird der Schutz vor Beutegreifern (Mimikry, Mimese, etc.) unter dem Aspekt des evolutiven Wandels von Organismen erarbeitet. Die erlernten Fachbegriffe werden den im Film aufgeführten Beispielen zugeordnet. Wie entwickelte sich die Synthetische Evolutionstheorie und ist sie heute noch zu halten? Synthetische Evolutionstheorie in der historischen Diskussion stellen Erklärungsmodelle für die Evolution in ihrer historischen Entwicklung und die damit verbundenen Veränderungen des Weltbilds dar (E7). Text (wissenschaftliche Quelle) Schöpfungsgeschichte als kirchlicher Standpunkt Strukturlegetechnik zur Synthetischen Evolutionstheorie Materialien zu neuesten Forschungsergebnissen der Epigenetik (MAXs Materialien) stellen die Synthetische Evolutionstheorie zusammenfassend dar (UF2, UF4). grenzen die Synthetische Theorie der Evolution gegenüber nicht naturwissenschaftlichen Positionen zur Entstehung von Artenvielfalt ab und nehmen zu diesen einer Podiumsdiskussion Kriterienkatalog zur Durchführung begründet Stellung (B2, K4). Diagnose von Schülerkompetenzen: Darstellungsaufgabe (advance organizer, concept map), selbstständiges Erstellen eines Evaluationsbogens, Beobachtungssaufgabe (Podiumsdiskussion) Leistungsbewertung: Beurteilungsaufgabe, ggf. Klausur Die Faktoren, die zur Entwicklung der Evolutionstheorie führten, werden mithilfe eines wissenschaftlichen Textes kritisch analysiert. Entwicklung einer vollständigen Definition der Synthetischen Evolutionstheorie Diskussion über das Thema: Neueste Erkenntnisse der epigenetischen Forschung Ist die Synthetische Evolutionstheorie noch haltbar? Die Diskussion wird anhand der Kriterien analysiert. 117

118 Unterrichtsvorhaben VI: Thema/ Kontext: Verhalten Von der Gruppen- zur Multilevel-Selektion - Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? Inhaltsfeld: Evolution Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution und Verhalten Zeitaufwand: ca. 14 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können UF2 zur Lösung von biologischen Problemen zielführende Definitionen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet auswählen und anwenden. E7 naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen. K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen. Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Warum setzte sich das Leben in Gruppen trotz intraspezifischer Konkurrenz bei manchen Arten durch? Leben in Gruppen Kooperation erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Prozess der Evolution unter dem Aspekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4). Stationenlernen zum Thema Kooperation Ampelabfrage Verschiedene Kooperationsformen werden anhand von wissenschaftlichen Untersuchungsergebnissen analysiert. Ergebnissicherung Welche Vorteile haben die kooperativen Sozialstrukturen für den Einzelnen? Evolution der Sexualität Sexuelle Selektion Paarungssysteme analysieren anhand von Daten die evolutionäre Entwicklung von Sozialstrukturen (Paarungssysteme, Habitatwahl) unter dem Aspekt der Fitnessmaximierung (E5, UF2, UF4, K4). analysieren anhand von Daten die evolutionäre Entwicklung von Sozialstrukturen (Paarungssysteme, Habitatwahl) unter dem Aspekt der Fitnessmaximierung (E5, UF2, UF4, K4). Besuch Zoo oder Tiergarten Beobachtungsaufgaben zur evolutionären Entwicklung und Verhalten im Zoo Präsentationen Graphiken / Soziogramme werden aus den gewonnenen Daten und mit Hilfe der Fachliteratur erstellt. Vorstellung der Ergebnisse und Beurteilungen 118

119 Brutpflegeverhalten Altruismus Anwenden von Kriterien zur sinnvollen Literaturrecherche Diagnose von Schülerkompetenzen: Evaluationsbogen, Erstellen eines Fragenkatalogs zur Fremd- und Selbstkontrolle, Ampelabfrage Leistungsbewertung: Präsentationsaufgabe, schriftliche Überprüfung (mit Überprüfung durch Mitschülerinnen und Mitschüler) Unterrichtsvorhaben VII: Thema/ Kontext: Spuren der Evolution Wie kann man Evolution sichtbar machen? Inhaltsfeld: Evolution Inhaltliche Schwerpunkte: Evolutionsbelege Zeitaufwand: 6 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Wie lassen sich Rückschlüsse auf Verwandtschaft ziehen? Verwandtschaftsbeziehungen Divergente und konvergente Entwicklung Stellenäquivalenz Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler erstellen und analysieren Stammbäume anhand von Daten zur Ermittlung der Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5). deuten Daten zu anatomischmorphologischen und molekularen Merkmalen von Organismen zum Beleg konvergenter und divergenter Entwicklungen (E5, UF3). stellen Belege für die Evolution Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können E2 Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht erläutern. E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten. Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Erstellung von Stammbäumen (evtl. basierend auf den Ergebnissen des Zoobesuchs) Zeichnungen und Bilder zur konvergenten und divergenten Entwicklung Lerntempoterzett: Texte, Tabellen und Diagramme Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Auswertung der Ergebnisse des Zoobesuchs bzw. entsprechender anderer Daten Die Homologiekriterien werden anhand ausgewählter Beispiele erarbeitet und formuliert (u.a. auch Entwicklung von Progressions- und Regressionsreihen). Der Unterschied zur konvergenten Entwicklung wird diskutiert. Analyse von Beispielen in Bezug auf homologe oder konvergente Entwicklung 119

120 Wie lässt sich evolutiver Wandel auf genetischer Ebene belegen? Molekularbiologische Evolutionsmechanismen Epigenetik aus verschiedenen Bereichen der Biologie (u.a. Molekularbiologie) adressatengerecht dar (K1, K3). stellen Belege für die Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biologie (u.a. Molekularbiologie) adressatengerecht dar (K1, K3). beschreiben und erläutern molekulare Verfahren zur Analyse von phylogenetischen Verwandtschaften zwischen Lebewesen (UF1, UF2). analysieren molekulargenetische Daten und deuten sie mit Daten aus klassischen Datierungsmethoden im Hinblick auf Verbreitung von Allelen und Verwandtschaftsbeziehungen von Lebewesen (E5, E6). molekulargenetische Untersuchungsergebnisse am Bsp. der Hypophysenhinterlappenhormone Strukturierte Kontroverse (WELL) Materialien zu Atavismen, Rudimenten und zur biogenetischen Grundregel (u.a. auch Homöobox-Gene) (Strauß /Nandu, Stachelschwein/ Greifstachler, südamerikanischer /afrikanischer Lungenfisch). Unterschiedliche molekulargenetische Methoden werden erarbeitet und mit Stammbäumen, welche auf klassischen Datierungsmethoden beruhen, verglichen. Beurteilung neuer Möglichkeiten der Evolutionsforschung: Sammeln von Pro- und Contra- Argumenten Entwicklung von Hypothesen zur konvergenten und divergenten Entwicklung anhand der Materialien Evtl.: Durchführung der Strukturierten Kontroverse Wie lässt sich die Abstammung von Lebewesen systematisch darstellen? Grundlagen der Systematik belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organismen (u.a. mithilfe von Daten aus Gendatenbanken) (E2, E5). beschreiben die Einordnung von Lebewesen mithilfe der Systematik und der binären Nomenklatur (UF1, UF4). entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4). Informationstexte und Abbildungen Materialien zu Wirbeltierstammbäumen Einführung der Klassifikation von Lebewesen. Erstellung eines Glossars Vergleich verschiedener Stammbaumanalysemethoden 120

121 Diagnose von Schülerkompetenzen: Selbstevaluation mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe, Beobachtungssaufgabe ( Strukturierte Kontroverse ) Leistungsbewertung: Klausur, Optimierungsaufgabe Unterrichtsvorhaben VIII: Thema/ Kontext: Humanevolution Wie entstand der heutige Mensch? Inhaltsfeld: Evolution Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution des Menschen Zeitaufwand: 14 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Mensch und Affe wie nahe verwandt sind sie? Primatenevolution Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler ordnen den modernen Menschen kriteriengeleitet Primaten zu (UF3). Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen. E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern. K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen. Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Quellen aus Fachzeitschriften Kriterienkatalog zur Bewertung von wissenschaftlichen Quellen/ Untersuchungen Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Vorträge werden entwickelt und vor der Lerngruppe gehalten. Bewerten der Zuverlässigkeit von wissenschaftlichen Quellen/ Untersuchungen 121

122 Wie erfolgte die Evolution des Menschen? Hominidenevolution diskutieren wissenschaftliche Befunde (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hypothesen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7). Moderiertes Netzwerk bzgl. biologischer und kultureller Evolution (Bilder, Graphiken, Texte über unterschiedliche Hominiden) Die Unterschiede und Gemeinsamkeiten früherer Hominiden und Sonderfälle (Flores, Dmanisi) werden erarbeitet. Zusammenfassung der Hominidenevolution anhand von Weltkarten,Stammbäumen, etc. Wieviel Neandertaler steckt in uns? Homo sapiens sapiens und Neandertaler Wie kam es zur Geschlechtsspezifität? Evolution des Y-Chromosoms diskutieren wissenschaftliche Befunde und Hypothesen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritischkonstruktiv (K4, E7). stellen Belege für die Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biologie (u.a. Molekularbiologie) adressatengerecht dar. (K1, K3). erklären mithilfe molekulargenetischer Modellvorstellungen zur Evolution der Genome die genetische Vielfalt der Lebewesen. (K4, E6). Materialien zu molekularen Untersuchungsergebnissen (Neandertaler, Jetztmensch) Unterrichtsvortrag oder Informationstext über testikuläre Feminisierung Materialien zur Evolution des Y- Chromosoms Wissenschaftliche Untersuchungen werden kritisch analysiert. Auswertung der Materialien Diskussion der Ergebnisse Wie lässt sich Rassismus biologisch widerlegen? Menschliche Rassen gestern und heute diskutieren wissenschaftliche Befunde und Hypothesen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch- konstruktiv (K4, E7). 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). Texte über historischen und gesellschaftlichen Missbrauch des Rasse- Begriffs Podiumsdiskussion Argumente werden mittels Belegen aus der Literatur erarbeitet und diskutiert. Die Podiumsdiskussion wird reflektiert. 122

123 Diagnose von Schülerkompetenzen: Präsentationsaufgabe (Podiumsdiskussion) Leistungsbewertung: Analyseaufgabe (angekündigte schriftliche Überprüfung) 123

124 2.4.4 Projektkurs Allgemein Das Fach Biologie bietet in der Qualifikationsphase einen Projektkurs an, der in zwei aufeinander folgenden Halbjahren der Qualifikationsphase als zweistündiger Kurs eingerichtet wird. Der Projektkurs bietet Schülerinnen und Schülern verstärkt die Möglichkeit zu selbstständigem und kooperativem, projekt- und anwendungsorientiertem sowie ggf. Fächerverbindendem und fächerübergreifendem Arbeiten (APO-GOSt). Mit ihnen können sie das eigene fachliche Profil schärfen, da in den einzelnen Projekten verstärkt wissenschaftspropädeutisches, praktischgestalterisches [oder auch] experimentelles [ ] Arbeiten ermöglicht wird, ohne dabei direktcurricularen bzw. abschlussbezogenen Zwängen unterworfen zu sein ( schulministerium.nrw.de). Beispiel für einen Kurs mit dem Thema: Essen gut, alles gut? eine naturwissenschaftliche Auseinandersetzung mit besonderen Aspekten der Ernährung Zielgruppe Um eine erfolgreiche Arbeit bei entsprechender Betreuung zu ermöglichen, sollen nicht mehr als 15 Schülerinnen und Schüler am Projektkurs teilnehmen. Voraussetzung ist eine hohe Motivation und die Bereitschaft und Fähigkeit zum selbstständigen Arbeiten, zur Einarbeitung in ein neues Themengebiet sowie zum Organisieren und Experimentieren. Inhalte Grundsätzlich dürfen und sollen die Schülerinnen und Schüler des Kurses selbstständig und nach eigenen Interessen ein Thema vorschlagen, das mit Ernährung zu tun hat, und dieses im Laufe des Schuljahres erarbeiten. Als Vorschläge und Denkanstöße hat die Fachschaft folgende Liste mit Themenbereichen zur Orientierung zusammengestellt: Nahrungsergänzungsmittel (z.b. Vitaminpräparate) Lebensmittel-Zusatzstoffe (Farb-, Konservierungs- und Süßstoffe, Aromen,...) Genetisch veränderte Nahrungsmittel grüne Gentechnik Bio-Nahrung Designer Food Ernährungsbedingte Krankheiten / Diäten (Magersucht, Bulimie, Mangelerkrankungen, Diabetes, ) Vegetarische, Vegane Ernährung Toxikologie (Pestizide, vergiftete und giftige Nahrungsmittel, sekundäre Pflanzenstoffe, ) Fast Food = ungesunde Ernährung? Vorgänge beim Kochen und Backen aus biochemischer Sicht 124

125 Methode Neben dem biologischen Themengebiet ist ein wichtiges Ziel dieses Kurses, dass die SchülerInnen die Methode des wissenschaftlichen Arbeitens erlernen. Sie sollen sich in Absprache mit dem Fachlehrer auf eine Fragestellung einigen und selbstständig Hintergrundwissen aneignen. Sie müssen eine Fragestellung entwickeln, die sie untersuchen möchten und die notwendigen Experimente/ Versuchsreihen/ Fragebögen. eigenständig ausarbeiten. Es folgt eine Durchführung der Experimente sowie ein Protokoll, welches die Ergebnisse festhält. Als letzter Schritt steht natürlich die Erklärung der Ergebnisse mit Bezug auf die zu Beginn erstellte Fragestellung und eine Evaluation der gesamten Arbeit. Eine voraussichtliche Phasierung dieser Schritte könnte wie folgt aussehen: Phase 1 Vorbereitendes Arbeiten, Themenfindung, Quartal 1 Fragestelllung Phase 2 Einleitende Schritte zur Versuchsmethodik Phase 3 Planung und Durchführung der Versuche Quartal (Datenerhebung) Phase 4 Auswertung, Dokumentation und Präsentation Quartal 4 Phase 5 Evaluation des Projektkurses Zeitliche Einteilung Der Projektkurs findet in der Regel zweistündig pro Woche in der Schule statt. Allerdings ist uns wichtig, dass die Schülerinnen und Schüler auch außerschulische Lernorte für ihre Datenerhebung nutzen können (z. B. Klinikum, Biobauer, Verbraucherzentrale, ). Sie dürfen dann an einem Termin fehlen und ihre Arbeiten an den anderen Lernorten ausführen (natürlich muss eine entsprechende Bestätigung vorliegen). Zudem ist es auch möglich, dass Schülerinnen und Schüler in einer Woche mehr Zeit für den Projektkurs investieren (weil ein bestimmtes Experiment einen längeren zusammenhängenden Zeitrahmen braucht) und in der folgenden Woche weniger. Es liegt an der Lehrkraft zu überprüfen, ob sie die vorgegebenen Stunden für den Projektkurs investiert haben. Produkt Die gesamte Arbeit muss von den Schülerinnen und Schülern fotografiert und protokolliert werden. Es kann eine Art Portfolio entstehen oder eine kleine wissenschaftliche Arbeit von einigen Seiten, die die oben genannten Schritte beinhaltet. Es können auch Flyer oder Ratgeber erstellt wer- 125

126 den. Auch hier haben die Schülerinnen und Schüler den Freiraum, eine zu ihrer Arbeit passende Darstellung und Veröffentlichung zu wählen. Die erfolgreiche Teilnahme am Projektkurs kann eine Facharbeit ersetzen. 126

127 2.5 Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung Pädagogischer Leistungsbegriff Die im Folgenden genannten Bedingungen sind Konsequenzen eines pädagogischen Leistungsbegriffs innerhalb der Fachschaft Mathematik, der die Grundlage der Planung des Mathematikunterrichts am Pius-Gymnasium und der entsprechenden Leistungsbewertung bildet: Leistung setzt unter allen Beteiligten (also unter Schülern, Eltern, Lehrern und anderweitig in der Schule involvierten) eine vertrauensvolle Beziehung voraus sie fördert ebenso echte Lernprozesse, wie sie eine faire Leistungsmessung ermöglicht. Leistung setzt institutionalisierte und systematische Unterstützungsangebote voraus nur so besteht eine echte Chance, individuelle Problemfelder wirklich bearbeiten zu können. Leistung setzt differenzierte Anregung voraus - denn Lernen und Leisten sind immer individuelle Prozesse. Leistung setzt eine vielfältige Basis der Leistungsbewertung voraus nicht nur das Produkt, sondern auch Prozess und Präsentation müssen ebenso eine Rolle spielen, wie kreative, soziale und kognitive Handlungen. Leistung setzt eine regelmäßige Verständigung auf Augenhöhe voraus wenn Leistung ein soziales Phänomen ist, muss man sie gemeinsam definieren, damit alle Beteiligten die Kriterien der Leistung und ihrer Messung annehmen können Leistungsbewertung in der Sekundarstufe I Da der Biologieunterricht als ordentliches Lehrfach in der Schule seinen Platz hat, verlangt er die Zensurengebung. Die Noten müssen nach den gleichen Maßstäben wie in anderen Fächern erteilt werden. Dies gilt besonders, da auch das Fach Biologie versetzungsrelevant ist. Daher gelten folgende Punkte: Wir beachten die Grundsätze der Leistungsbewertung (s. Lehrplan Biologie Sek I S.41 f.). Im Fach Biologie kommen im Beurteilungsbereich Sonstige Leistungen im Unterricht sowohl schriftliche als auch mündliche Formen der Leistungsüberprüfung zum Tragen. Dabei stellen wir im Verlauf der Sekundarstufe I durch eine geeignete Vorbereitung sicher, dass eine Anschlussfähigkeit für die Überprüfungsformen der gymnasialen Oberstufe gegeben ist. Zu den Bestandteilen der Sonstigen Leistungen im Unterricht" zählen wir u.a. mündliche Beiträge zum Unterricht (z.b. Hypothesenbildung, Lösungsvorschläge, Darstellen von Zusammenhängen oder Bewerten von Ergebnissen, Beiträge zu unterschiedlichen Gesprächs- und Diskussionsformen, Kurzreferate, Präsentationen) 127

128 Analyse und Interpretation von Texten, Graphiken oder Diagrammen qualitatives und quantitatives Beschreiben von Sachverhalten, unter korrekter Verwendung der Fachsprache selbstständiges Planen, Durchführen und Auswerten von Experimenten (Grad der Selbstständigkeit, Beachten der Vorgaben, Genauigkeit bei der Durchführung) Erstellen von Produkten (Dokumentationen zu Aufgaben, Untersuchungen und Experimenten, Präsentationen, Protokolle, Lernplakate, Modelle, Ergebnisse von Recherchen) Dokumentation längerfristiger Lern- und Arbeitsprozesse (Hefte/Mappen, Portfolios, Lerntagebücher) kurze schriftliche Übungen sowie Beiträge im Prozess eigenverantwortlichen, schüleraktiven Handelns (z.b. Wahrnehmung der Aufgaben im Rahmen von Gruppenarbeit und projektorientiertem Handeln). Die im Fach Biologie in den Richtlinien verankerte Sexualerziehung (LP, S. 40) hat das Ziel, die Schülerinnen und Schüler mit biologischen, sozialen und kulturellen Fragen der Sexualität vertraut zu machen. In dieser Lerneinheit kann von den oben erwähnten Kriterien bei Bedarf teilweise abgewichen werden. 128

129 Kriterien für die Leistungsbewertung im Unterricht der Sekundarstufe I Note Klasse 5/6 Klasse 7 Klasse 9 Note: sehr gut gleichmäßig hohe und selbstständige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); gleichmäßig hohe und selbstständige Mitarbeit im Unterricht(Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit);; gleichmäßig hohe und selbstständige Mitarbeit im Unterricht(Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit);; sachgerechte und ausgewogene Beurtei- sachgerechte und ausgewogene Beurtei- Erkennen eines Problems und dessen Ei- lung; lung; nordnung in einen größeren Zusammen- eigenständige gedankliche Leistung als erkennbare Grundkenntnisse; hang; Beitrag zur Problemlösung; eigenständige gedankliche Leistung als sachgerechte und ausgewogene Beurtei- angemessene und richtige Verwendung Beitrag zur Problemlösung; lung; von neu erlernten Fachbegriffen; angemessene und richtige Verwendung fundierte Grundkenntnisse; vermittelte Fachkenntnisse und Metho- von Fachbegriffen; eigenständige gedankliche Leistung als Bei- den werden sicher beherrscht und ange- vermittelte Fachkenntnisse und Methoden trag zur Problemlösung; wendet; werden sicher beherrscht und angewen- angemessene, klare sprachliche Darstellung vollständiges, ordentliches Heft/Portfolio det; und richtige Verwendung von Fachbegriffen; Durchführen kleiner, einfacher Experi- vollständiges, ordentliches Heft/Portfolio vermittelte Fachkenntnisse und Methoden mente Durchführen einfacher Experimente und werden sicher beherrscht und zielorientiert Erstellen von Protokollen angewendet; vollständiges, ordentliches Heft/Portfolio Durchführen von Experimenten und Erstellen von Protokollen Note: gut gleichmäßig hohe und selbstständige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); gleichmäßig hohe und selbstständige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); gleichmäßig hohe und selbstständige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); Verständnis schwierigerer Sachverhalte; Verständnis schwierigerer Sachverhalte Verständnis schwierigerer Sachverhalte und Fähigkeit zur Problemerkennung; und deren Einordnung in den Gesamtzu- deren Einordnung in den Gesamtzusam- sachgerechte und angemessene Ver- sammenhang des Themas; menhang des Themas; wendung von neu erlernten Fachbegrif- gute Grundkenntnisse; gute Grundkenntnisse; 129

130 fen; Fähigkeit zur Problemerkennung; Fähigkeit zur Problemerkennung; vermittelte Fachkenntnisse und Metho- sachgerechte und angemessene Verwen- es sind Kenntnisse vorhanden, die über die den werden beherrscht und angewendet; dung von Fachbegriffen; Unterrichtsreihe hinausreichen; ansprechendes Heft/Portfolio vermittelte Fachkenntnisse und Methoden sachgerechte und angemessene Verwen- Durchführen kleiner, einfacher Experi- werden beherrscht und angewendet; dung von Fachbegriffen; mente ansprechendes Heft/Portfolio vermittelte Fachkenntnisse und Methoden Durchführen einfacher Experimente und werden beherrscht und angewendet; Erstellen von Protokollen ansprechendes Heft/Portfolio Durchführen von Experimenten und Erstellen von Protokollen Note: befriedigend insgesamt regelmäßig freiwillige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); insgesamt regelmäßig freiwillige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); insgesamt regelmäßig freiwillige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); im Wesentlichen richtige Wiedergabe im Wesentlichen richtige Wiedergabe ein- im Wesentlichen richtige Wiedergabe einfa- einfacher Fakten und Zusammenhänge facher Fakten und Zusammenhänge aus cher Fakten und Zusammenhänge aus un- aus unmittelbar behandeltem Stoff; unmittelbar behandeltem Stoff; mittelbar behandeltem Stoff; vermittelte Fachkenntnisse und Metho- solide Grundkenntnisse; solide Grundkenntnisse; den werden überwiegend beherrscht und vermittelte Fachkenntnisse und Methoden vermittelte Fachkenntnisse und Methoden angewendet; werden überwiegend beherrscht und an- werden überwiegend beherrscht und ange- gelegentlich selbstständige Anwendung gewendet; wendet; von neu erlernten Fachbegriffen; gelegentlich selbstständige Anwendung gelegentliche Verknüpfung mit Kenntnissen weitestgehend ansprechendes von Fachbegriffen; des Stoffes der gesamten Unterrichtsreihe; Heft/Portfolio weitestgehend ansprechende gelegentlich selbstständige Anwendung von Beteiligung an der Durchführung von Heft/Portfolio Fachbegriffen; kleinen, einfachen Experimenten Beteiligung an der Durchführung von ein- weitestgehend ansprechendes Heft/Portfolio fachen Experimenten und Erstellen von Beteiligung an der Durchführung von Expe- Protokollen rimenten und Erstellen von Protokollen 130

131 Note: ausreichend nur gelegentlich freiwillige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); nur gelegentlich freiwillige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); nur gelegentlich freiwillige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); Äußerungen beschränken sich auf die Wie- Äußerungen beschränken sich auf die Äußerungen beschränken sich auf die dergabe einfacher Fakten und Zusammen- Wiedergabe einfacher Fakten und Zu- Wiedergabe einfacher Fakten und Zu- hänge aus dem unmittelbar behandelten sammenhänge aus dem unmittelbar be- sammenhänge aus dem unmittelbar be- Stoffgebiet und sind im Wesentlichen richtig; handelten Stoffgebiet und sind im We- handelten Stoffgebiet und sind im Wesent- fachliches Verständnis und Gebrauch von sentlichen richtig; lichen richtig; Fachbegriffen nur unter intensiver Anleitung; vermittelte Fachkenntnisse und Metho- Grundkenntnisse in Einzelfällen abrufbar; vermittelte Fachkenntnisse und Methoden den werden mit Einschränkungen be- vermittelte Fachkenntnisse und Methoden werden mit Einschränkungen beherrscht herrscht; werden mit Einschränkungen beherrscht; und angewendet; unvollständiges Heft/Portfolio unvollständiges Heft/Portfolio unvollständiges Heft/Portfolio; mäßige Beteiligung an der Durchführung mäßige Beteiligung an der Durchführung mäßige Beteiligung an der Durchführung von kleinen, einfachen Experimenten von einfachen Experimenten und Erstellen von Experimenten und Erstellen von Proto- von Protokollen kollen Note: mangelhaft überwiegend passives Verhalten im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); überwiegend passives Verhalten im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); Äußerungen nach Aufforderung sind nur überwiegend passives Verhalten im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); Äußerungen nach Aufforderung sind nur Äußerungen nach Aufforderung sind nur teilweise richtig; teilweise richtig; teilweise richtig; sehr lückenhafte Sach- und Methoden- sehr lückenhafte Sach- und Methodenkom- sehr lückenhafte Sach- und Methoden- kompetenz; petenz; kompetenz; defizitäre Grundkenntnisse; defizitäre Grundkenntnisse; unvollständiges, unordentliches Heft/ unvollständiges, unordentliches Heft/ Port- unvollständiges, unordentliches Heft/ Portfo- Portfolio folio lio geringfügige Beteiligung an der Durch- geringfügige Beteiligung an der Durchfüh- geringfügige Beteiligung an der Durchfüh- führung von kleinen, einfachen Experi- rung von einfachen Experimenten und rung von Experimenten und Erstellen von menten Erstellen von Protokollen Protokollen Note: ungenügend keine freiwillige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); keine freiwillige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); keine freiwillige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); 131

132 Äußerungen nach Aufforderung sind falsch; nicht zu motivieren. Keine Beteiligung an der Durchführung von kleinen, einfachen Experimenten Äußerungen nach Aufforderung sind falsch; nicht zu motivieren. Keine Beteiligung an der Durchführung von einfachen Experimenten und Erstellen von Protokollen Äußerungen nach Aufforderung sind falsch; nicht zu motivieren. keine Beteiligung an der Durchführung von Experimenten und Erstellen von Protokollen 132

133 2.5.3 Leistungsbewertung in der Sekundarstufe II Kriterien für die Leistungsbewertung der sonstigen Mitarbeit in der Sekundarstufe II Für Präsentationen, Arbeitsprotokolle, Dokumentationen und andere Lernprodukte der sonstigen Mitarbeit erfolgt eine Leistungsrückmeldung, bei der inhalts- und darstellungsbezogene Kriterien angesprochen werden. Hier werden zentrale Stärken als auch Optimierungsperspektiven für jede Schülerin bzw. jeden Schüler hervorgehoben. Die Leistungsrückmeldungen bezogen auf die mündliche Mitarbeit erfolgen auf Nachfrage der Schülerinnen und Schüler außerhalb der Unterrichtszeit, spätestens aber in Form von mündlichem Quartalsfeedback oder Eltern-/Schülersprechtagen. Auch hier erfolgt eine individuelle Beratung im Hinblick auf Stärken und Verbesserungsperspektiven. Note/ Punkte sehr gut/ Unterrichtsgespräch und Sachkompetenz gleichmäßig hohe, konzentrierte und äußerst qualitätsvolle Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); Erkennen eines Problems und dessen Hausaufgaben HA regelmäßig, differenziert und gründlich mit herausragenden Methodenkompetenz methodische Vielfalt; zielsicheres Beschaffen von Informationen und deren Verarbeitung; überzeugende Prä- Verhalten bei Gruppenarbeit, Sozialkompetenz bringt bei Schwierigkeiten die ganze Gruppe voran; übernimmt Verantwortung für die Einordnung und eigenständige Lösung in Ergebnissen sentation auch von Teilergeb- Gruppe, unterstützt die einen größeren Zusammenhang; nissen; besondere optische anderen hervorragend sachgerechte und ausgewogene Beurteilung; und sprachliche Qualität; angemessene, klare sprachliche Darstellung sachgerechter, souveräner und richtige Verwendung von Fachbegriffen; Einsatz fachspezifischer sicherer Umgang mit fachsprachlichen Arbeitstechniken; Termini und Texten schwierigen Niveaus besonders engagiertes Planen, Erarbeiten und Protokollieren von Experimenten 133

134 gut/ hohe Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); Verständnis schwieriger Sachverhalte und HA regelmäßig und differenziert mit guten Leis- selbstständige Informationsbeschaffung; Kenntnis und souveräne aktiv an zeitökonomischer Planung und Durchführung der GA deren Einordnung in den Gesamtzusammen- tungen Anwendung verschiedener beteiligt, wirkt bei hang des Themas; Arbeits- und Präsentations- Schwierigkeiten aktiv an Erkennen des Problems; Kenntnisse über die techniken; Problemlösung mit, geht Unterrichtsreihe hinaus; sachgerechter, souveräner aktiv auf Meinungen Verwendung von Fachbegriffen; Einsatz fachspezifischer Ar- anderer ein vermittelte Fachkenntnisse werden beherrscht; beitstechniken; unterrichtsfördernde Beiträge; engagiertes Planen, Erarbeiten weitgehend vollständige und differenzierte, und Protokollieren von Expe- das Problem treffende weiterführende rimenten Ausführungen; sicherer Umgang auch mit anspruchsvollen Texten und sachgerechte Anwendung von Fachtermini, Fähigkeit, Texte auf den wesentlichen Kern zu reduzieren befriedi -gend/ 7-9 insgesamt regelmäßig freiwillige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); im Wesentlichen richtige Wiedergabe einfacher Fakten und Zusammenhänge aus HA regelmäßig und mit befriedigenden Leistungen kann projektdienliche Informationen einbringen, zugeteilte Inhalte erfassen und dokumentieren; erkennbare Mitverantwortung für das gemeinsame Projekt; unmittelbar behandeltem Stoff; fachspezifische Arbeitstechni- sorgt mit für störungs- vermittelte Fachkenntnisse werden ken werden meist sachgerecht freies Miteinander; überwiegend beherrscht; ausgewählt und eingesetzt; zeigt Bereitschaft, eige- weitgehend vollständige, differenzierte, Verwendung adäquater ne und Gruppenergeb- sachbezogene Ausführungen; Arbeitsmaterialien; nisse zu präsentieren mittelschwere Texte und Materialien werden befriedigendes Planen, Erar- sachgerecht verstanden und bearbeitet; beiten und Protokollieren von schriftliche Darstellungen sind weitgehend Experimenten 134

135 sprachnormgerecht; begrenztes Problembewusstsein ausreichend/ 4-6 nur gelegentlich freiwillige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); Äußerungen beschränken sich auf die Wiedergabe einfacher Fakten und Zusam- Hausaufgaben nicht regelmäßig oder nur oberflächlich erledigt Schwierigkeiten, Arbeitsabläufe folgerichtig und zeitökonomisch zu planen, fachspezifische Arbeitstechni- Kommunikationsfähigkeit und -bereitschaft nur in Ansätzen; verlässt sich lieber auf menhänge aus dem unmittelbar ken werden eingesetzt; die anderen Gruppen- behandelten Stoffgebiet und sind im ausreichendes Planen, Erar- mitglieder; Wesentlichen richtig; beiten und Protokollieren von beteiligt sich zuweilen vermittelte Fachkenntnisse werden mit Experimenten aktiv an Entscheidungs- Einschränkungen beherrscht; prozessen in der Grup- leichtere Texte werden dem Sinn nach pe; richtig erfasst; selten Präsentation von teilweise nachlässige schriftliche Darstellungen Ergebnissen mangelhaft/ 1-3 überwiegend passives Verhalten im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); Äußerungen nach Aufforderung sind einsilbig, unstrukturiert und nur teilweise richtig; HA häufig nicht vorhanden oder nur lückenhaft erledigt; zu vorbereiteten kaum in der Lage, mit den Lerngegenständen sachgerecht und systematisch umzugehen; legt lediglich unverarbeitetes wenig projektdienliche Mitarbeit; wenig zuverlässig; nicht auf Gruppenarbeit vorbereitet; Fehlleistungen, auch nach Vorbereitung; Themen meist Material (z.b. Internetausdru- übernimmt keine Mitver- Schwierigkeiten bei sachbezogener Verarbei- keine sachbezo- cke) vor; antwortung; tung von Wissen und der Verknüpfung von genen mäßiges Planen, Erarbeiten beschränkt Rolle am Zusammenhängen; Äußerungen und Protokollieren von Expe- liebsten auf Schreiber oft mangelndes Textverständnis rimenten für die Gruppe ungenü -gend/ 0 keine freiwillige Mitarbeit im Unterricht (Gruppen-, Einzel-, Partnerarbeit); Äußerungen nach Aufforderung sind falsch; sehr häufig keine HA keine Arbeitsplanung; nicht in der Lage, mit den Lerngegenständen sachgerecht umzugehen; kein situationsangemessenes Gesprächsverhalten; unkooperativ; Fachwissen nicht erkennbar nicht in der Lage, Informatio- bei Gruppenarbeit kein 135

136 nen einzuholen und darzustellen; unzureichendes Planen, Erarbeiten und Protokollieren von Experimenten Interesse an eigenem Arbeitsanteil und an Arbeitskontakten zu Mitschülern; hält sich nicht an Regeln 136

137 Grundsätze der Leistungsbewertung von Klausuren Zahl und Dauer der Klausuren Einführungsphase: 1 Klausur im ersten Halbjahr (90 Minuten), im zweiten Halbjahr werden 2 Klausuren (je 90 Minuten) geschrieben. Qualifikationsphase 1: 2 Klausuren pro Halbjahr (je 90 Minuten im GK und je 135 Minuten im LK), wobei in einem Fach die erste Klausur im 2. Halbjahr durch 1 Facharbeit ersetzt werden kann bzw. muss. Qualifikationsphase 2.1: 2 Klausuren pro Halbjahr (je 135 Minuten im GK und je 180 Minuten im LK). Qualifikationsphase 2.2: 1 Klausur, die was den formalen Rahmen angeht unter Abiturbedingungen geschrieben wird. Zur Aufgabenstellung Es gelten die im Kernlehrplan und in den 'Vorgaben für das Abitur' festgelegten Prinzipien für die Konstruktion von Aufgabenstellungen von Klausuren und Facharbeiten. Besonders ist auf folgende Punkte hinzuweisen: Die Aufgaben erfordern eine Bearbeitung fachspezifischen Materials. Die Bearbeitung eines Demonstrationsexperimentes ist möglich Der Arbeitsauftrag / die Arbeitsaufträge der Klausuraufgabe müssen erkennbar auf die drei Anforderungsbereiche I. Wiedergabe von Sachverhalten aus einem abgegrenzten Gebiet, II. Selbstständiges Anwenden, Verarbeiten und Darstellen von Kenntnissen und III. planmäßiges Verarbeiten komplexer Gegebenheiten mit dem Ziel, zu selbstständigen Lösungen, Gestaltungen und Deutungen, Folgerungen, Begründungen, Wertungen zu gelangen bezogen sein und ein hinreichend breites Schwierigkeitsspektrum repräsentieren. Die Teilaufgaben stehen in einem inneren Zusammenhang. Die Anlage und Aufgabenstellung hat zunehmend die Anforderungen in der schriftlichen Abiturprüfung zu berücksichtigen. Die Formulierung der Arbeitsaufträge orientiert sich an den festgelegten Operatoren für das Fach Biologie, die geklärt und regelmäßig eingeübt werden. 137

138 Bei der Darstellungsleistung werden folgende Aspekte unterschieden: Der Prüfling führt seine Gedanken schlüssig, stringent und klar aus. strukturiert seine Darstellung sachgerecht. verwendet eine differenzierte und präzise Sprache. veranschaulicht seine Ausführungen durch geeignete Skizzen, Schemata, etc. gestaltet seine Arbeit formal ansprechend. Die Oberstufenklausuren haben ebenfalls die Funktion, die Schülerinnen und Schüler auf das Zentralabitur vorzubereiten, und richten sich daher nach den Forderungen des Zentralabiturs. Zur Bewertung Die Leistungsbewertung in den Klausuren wird mit Blick auf die schriftliche Abiturprüfung mit Hilfe eines Kriterienrasters ( Erwartungshorizont ) durchgeführt, welches neben den inhaltsbezogenen Teilleistungen auch darstellungsbezogene Leistungen ausweist. Dieses Kriterienraster wird den korrigierten Klausuren beigelegt und Schülerinnen und Schülern auf diese Weise transparent gemacht. Die Bewertung von Klausuren erfolgt gemäß den Vorgaben für das Zentralabitur, d.h. Kriterien für die Beurteilung von Klausuren sind: Gliederung der Aussagen, begriffliche Klarheit, angemessene Verwendung der Fachsprache, Klarheit der Gedankenführung, Beherrschung der im Unterricht geübten Methoden, Umfang und Genauigkeit der im Unterricht gewonnenen Kenntnisse und Einsichten, Stimmigkeit der Aussagen, Texterfassung und Problemverständnis, Differenzierung zwischen Wesentlichem und weniger Wichtigem, Breite der Argumentationsbasis, Vielfalt der Aspekte und verarbeiteten Sachverhalte, Darlegung der eigenen Beurteilungskriterien, Reflexionsniveau. Die Darstellungsleistung wird mit bis zu 10% von der Gesamtpunktzahl berücksichtigt. Die Note ausreichend soll bei Erreichen von ca. 50 % der Gesamtpunkte erteilt werden. Für die Zuordnung der Notenstufen zu den Punktzahlen ist folgende Tabelle zu verwenden. Eine Musterklausur mit Informationen zu Voraussetzungen, Kompetenzerwartungen und Anforderungsbereichen sowie mit einem Bewertungsbogen einschließlich Musterlösung kann auf Nachfrage eingesehen werden und wird demnächst auch digital zugänglich gemacht. 138

139 Punkte Note in Worten Note (mit Tendenz) Rohpunkte Notendefinition % 14 sehr gut % Die Leistungen entsprechen den Anforderungen in besonderem Maße % % 11 gut % Die Leistungen entsprechen den Anforderungen voll % % 8 befriedigend % Die Leistungen entsprechen den Anforderungen im Allgemeinen % % ausreichend % Die Leistungen weisen zwar Mängel auf, entsprechen aber im Ganzen noch den Anforderungen. 4 schwach ausreichend 4 41 % Die Leistungen weisen Mängel auf und entsprechen den Anforderungen nur noch mit Einschränkungen % 2 mangelhaft % Die Leistungen entsprechen den Anforderungen nicht, lassen jedoch erkennen, dass die notwendigen Grundkenntnisse vorhanden sind und die Mängel in absehbarer Zeit behoben werden können % 0 ungenügend % Unabhängig von den genannten Aspekten kann gemäß 13,2 APO-GOSt die Gesamtnote um ein bis zwei Notenpunkte abgesenkt werden, falls die Klausur zahlreiche sprachliche Mängel aufweist. 139

140 Bewertungsformular für Facharbeiten Die Fachkonferenz Biologie hat sich für die Gewichtung der Teilbereiche 1 bis 5 des folgenden Bewertungsformulars für die unten stehenden prozentualen Anteile entschieden: Fach Bereich 1 Bereich 2 Bereich 3 Bereich 4 Bereich 5 Biologie 20% 10% 20% 40% 10% 140

141 2.6. Aktuelle Vorgaben des Landes NRW zum Zentralabitur Die für den aktuellen Abiturjahrgang gültigen Abiturvorgaben für das Zentralabitur des Landes Nordrhein-Westfalen können online dem Bildungsportal des Landes Nordrhein-Westfalen unter folgender Internetadresse entnommen werden: Lehr- und Lernmittel Für den Biologieunterricht in der Sekundarstufe I sind am Pius-Gymnasium die folgenden Lehrbücher eingeführt: 5./6. Klasse: Linder Biologie 1, Schroedel- Verlag, 2008, ISBN /9. Klasse: Linder Biologie 2, Schroedel- Verlag, 2009, ISBN Für die Einführungsphase ist im Schuljahr 2014/15 das Lehrbuch Natura Biologie für Gymnasien Einführungsphase, Klett-Verlag, 2014, ISBN angeschafft worden. Es ist an den neuen Kernlehrplan für die Sekundarstufe II angepasst. In der Qualifikationsphase arbeiten die Schülerinnen und Schüler des Pius-Gymnasiums im Grundkurs mit dem Lehrwerk 141