Hinweise zur schriftlichen Abiturprüfung 2019 im Fach Biologie (vgl. Niedersächsisches Kultusministerium Juli 2016) A. Allgemeine fachbezogene Hinweise Grundlage der schriftlichen Abiturprüfung in Niedersachsen sind die geltenden Einheitlichen Prüfungsanforderungen für die Abiturprüfung Biologie (EPA) sowie das Kerncurriculum Biologie (2009). Die in der Qualifikationsphase zu erwerbenden Kompetenzen sind verbindlich. Die Prüfungsaufgabe steht unter einem zusammenfassenden Thema und ist an Material gebunden. Experimente und Untersuchungsverfahren können Gegenstand einer Prüfungsaufgabe sein. Ebenso werden Basiskonzepte (EPA, S. 11 f.; KC, S. 20 ff.) Bestandteil der Prüfungsaufgaben sein. Der Unterricht auf grundlegendem Anforderungsniveau und der Unterricht auf erhöhtem Anforderungsniveau richten sich nach den Angaben des Kerncurriculums (S. 11), nach den Angaben der EPA (S. 13ff.) sowie nach der Verordnung über die Gymnasiale Oberstufe und ihren Ergänzenden Bestimmungen. B. Spezielle fachbezogene Hinweise Grundlage der Aufgabenstellung in der Abiturprüfung 2018 sind die Kompetenzen des Kerncurriculums Biologie der Qualifikationsphase. Die Kompetenzen FW 5.2, FW 5.5, FW 6.1, FW 7.5, FW 7.7, BW 3, BW 4, BW 5 und EG 4.2 (PCR, DNA-Microarray) können unberücksichtigt bleiben. Die Schülerinnen und Schüler. FW 5.2 erläutern die Informationsübertragung innerhalb der Zelle (Proteinbiosynthese bei Eukaryoten, Transkriptionsfaktoren, alternatives Spleißen) FW 5.5 vergleichen hormonelle und neuronale Informationsübertragung und beschreiben ihre Verschränkung (Stressreaktion). FW 6.1 vergleichen embryonale und adulte Stammzellen FW 7.5 erläutern die Angepasstheit von Populationen (r- und K-selektierte Fortpflanzungsstrategien)* Fw 7.7 beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Ökosystemvielfalt). BW 3 bewerten Maßnahmen zum Schutz und zur Nutzung der Biodiversität aus verschiedenen Perspektiven (Nachhaltigkeit). BW 4 führen eine ethische Analyse durch, unterscheiden dabei deskriptive von normativen Aussagen und begründen Handlungsoptionen aus deontologischer und konsequenzialistischer Sicht - PID) BW 5 erörtern Chancen und Risiken transgener Organismen aus der Sicht unterschiedlicher Interessengruppen*) EG 4.2 beschreiben die Prinzipien biologischer Arbeitstechniken werten Befunde aus und deuten sie. (PCR; DNA-Microarray) können unberücksichtigt bleiben. Für die Abiturprüfung 2019 sind die Kompetenzen FW 3.4 und FW 4.4 anhand des Ökosystems Wald zu erarbeiten. Im Hinblick auf die Kompetenz FW 8.1 umfasst Untersuchung sowohl die Analyse als auch die Erstellung eines Stammbaums. Die oben genannten Präzisierungen und inhaltlichen Entlastungen erfolgen zugunsten des kompetenzorientierten Arbeitens in der Qualifikationsphase. Die speziellen fachbezogenen Hinweise gelten ausschließlich für die Abiturprüfung 2018. Sie stellen keine dauerhaften Festlegungen hinsichtlich der Kompetenzen des Kerncurriculums dar. C. Sonstige Hinweise Zugelassenes Hilfsmittel ist der in der Schule eingeführte Taschenrechner. 1
Umsetzung des neuen Kerncurriculums an der Cäci (Abitur 2019) Kompetenzen und genannte Inhalte, die durch Kursivschreibweise und mit einem Sternchen (*) gekennzeichnet sind, müssen in Kursen auf erhöhtem Anforderungsniveau zusätzlich unterrichtet werden. Wichtige zusätzliche Hinweise: besondere exemplarisch in die Übersicht der Spalte der verbindlichen Unterrichtsschwerpunkte (Cäci) aufgenommene prozessbezogene Kompetenzen (EG, KK, BW) sind rot hervorgehoben. Sie sind auch an anderen (im Entwurf nicht besonders gekennzeichneten) Unterrichtsinhalten zu erarbeiten. Für einige Beispiele sind Seitenzahlen angegeben, diese beziehen sich auf das Lehrbuch Bioskop Niedersachsen für die Sek. II. Die Tabelle (rechte Spalte) beschränkt sich i.w. auf die inhaltsbezogenen Kompetenzen (FW) und die prozessbezogenen Kompetenzen aus den Bereichen EG (Erkenntnisgewinnung) und BW (Bewertung), denen eindeutige Inhalte im Kerncurriculum zugeordnet werden. Alle anderen Kompetenzen aus dem Bereich EG, KK und BW sind der Tabelle zu den Kompetenzen bzw. dem Kerncurriculum zu entnehmen (vgl. Homepage Caeci Biologie) und verpflichtend im Unterricht zu erarbeiten!! die grün unterlegten Hinweise beziehen sich auf wichtige inhaltliche Aspekte nur für das Abitur 2019 die gelb unterlegten Hinweise können nur für das Abitur 2019 unberücksichtigt bleiben!! 2
Q1 1. Halbjahr 1. Ausdauertraining und Energiestoffwechsel 2. Molekularbiologische Aspekte am Beispiel der Mukoviszidose oder Sichelzellanämie Stoffwechsel des Menschen Verbindliche Unterrichtsschwerpunkte (Cäci) und Kompetenzen (exemplarisch): Allgemeine Trainingseffekte Muskelaufbau EG 1.3. SuS mikroskopieren, skizzieren und zeichnen biologische Präparate Energieumsatz von Lebewesen Energiebereitstellung im Muskel (abbauender aerober und anaerober Energiestoffwechsel) Enzymatik EG 3.1. SuS wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit, z.b. Supermarktmodell, S. 51 Regulation energieliefernder Stoffwechselwege Aspekte der äußeren Atmung EG 3.2. SuS erklären anhand von Kosten- Nutzen-Analysen biolog. Phänomene EG3.1. s.o., Modell der Kooperativität, S., 89 Hormonelle Regulation des Kohlenhydratstoffwechsels (Regelkreise mit Bezug zum Ausdauertraining) Wdh. Grundlagen der Molekulargenetik Genmutationen und deren Folgen mit Aspekten der Variabilität Molekulare Ursachen einer Erkrankung (am Beispiel der Mukoviszidose oder der Sichelzellanämie) Ethische Analyse am Beispiel der PID BW 4. SuS führen eine ethische Analyse durch und unterscheiden dekriptive von normativen Aussagen; Begründung von Handlungsoptionen aus deontologischer und konsequenzialistischer Sicht - PID Vergleich von Stammzellen Membranaufbau und Funktion (Zusammenhang z.b. zur Mukoviszidose) Zuordnung der verbindlichen inhaltlichen Kompetenzen Mitochondrien FW 1.2 Struktur und Funktion (Organellebene) Grundprinzipien von Stoffwechselwegen FW 4.1 Stoff- und Energiewandlung (Redoxreaktionen, Energieumwandlung, ATP/ADP-System) Zellatmung FW 4.3 Stoff- und Energiewandlung (SS erläutern die Bereitstellung von Energie unter Bezug auf die vier Teilschritte der Zellatmung (C-Körper- Schema, ATP-Bilanz). Chemiosmotische ATP-Bildung*, FW 2.2 Kompartimentierung Funktion der Kompartimente Enzyme FW 1.1 Struktur und Funktion FW 1.3 Enzyme: kompetitive und allosterische FW 3.1 Steuerung und Regelung Wirkung Regelkreise und Homöostase (SS erläutern Homöostase als Ergebnis von Regelungsvorgängen, die aufgrund negativer Rückkopplung für Stabilität in physiologischen Systemen sorgen) FW 3.2 Steuerung und Regelung DNA-Basenpaarung FW1.1 Struktur und Funktion (Molekülebene) SS erläutern die Informationsübertragung FW 5.2 Information und Kommunikation innerhalb der Zelle (Proteinbiosynthese bei Eukaryoten, Transkriptionsfaktoren, alternatives Spleißen). genetische Variabilität; FW 7.7 Variabilität und Angepasstheit Mutation, Rekombination PID BW 4 Bewertung Vergleich embryonaler und adulter Stammzellen Membranen: aktiver und passiver Transport FW 6.1 FW 2.1 Reproduktion Kompartimentierung 3
Q1 2. Halbjahr Ökologie und Nachhaltigkeit Verbindliche Unterrichtsschwerpunkte (Cäci) und Kompetenzen (exemplarisch): Zuordnung der verbindlichen inhaltlichen Kompetenzen 1. Produzenten als Energielieferanten Blattaufbau EG 1.3. SuS mikroskopieren, skizzieren und zeichnen biologische Präparate Fotosynthese Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie (Primär- und Sekundärreaktionen im C- Körperschma) Abh. der Fotosynthese von Außenfaktoren EG 1.2. SuS führen Trennverfahren durch und werten sie aus (Chromatographie) EG 2.1 SuS entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus EG 2.2. SuS diskutieren Fehlerquellen bei Experimenten Arbeitstechnik: Autoradiographie Fotosynthesespezialisten (C4/CAM) Biotreibstoffe und alternative Energiegewinnung ( Alg-oil ) Grüne Gentechnik Chancen und Risiken*am Beispiel des Bt-Mais Chloroplasten Sonnen- und Schattenblatt Fotosynthese: Primär- und Sekundärreaktionen Chromatographische Trennverfahren Transgene Organismen: Chancen und Risiken* FW 1.2 Struktur und Funktion (Organellebene) FW 1.3 Struktur und Funktion (Organebene) FW 4.1 Stoff- und Energiewandlung 4.2 EG 1.2 Beobachten, beschreiben, vergleichen BW 5 Bewertung Fortsetzung Q1 2. Halbjahr s. nächste s. Seite 5 4
2. Der Klimawandel und seine Folgen für Ökosysteme Wirkung abiotischer und biotischer Faktoren auf Lebewesen KK4: SS ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab, z.b. Klimaregeln EG 2.1. Hypothesen.s.o. EG 3.1. SS wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit, z.b. Rundkolbenmodell Regelungsvorgänge und Angepasstheiten Wechselbeziehungen zwischen Organismen EG 2.1 SS entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus Aspekte der Populationsökologie KK 2: SS unterscheiden zwischen proximaten und ultimaten Erklärungen und vermeiden unangemessene finale Begründungen, S. 292 Ökologische Nische Stoffkreisläufe und Energiefluss in Ökosystemen mit Aspekten des Klimawandels Ökosystem See mit Freilanduntersuchungen EG 1.3. SS mikroskopieren, skizzieren und zeichnen biologische Präparate, z.b. Planktonorganismen Aspekte der Biodiversität und Ökosystemvielfalt Für die Abiturprüfung 2019 sind die Kompetenzen FW 3.4 und FW 4.4 anhand des Ökosystems Wald zu erarbeiten. Physiologische und ökologische FW 3.4 Steuerung und Regelung Potenz bzgl. biotischer und abiotischer Faktoren Wechselbeziehungen zwischen FW 3.3 Steuerung und Regelung Organismen (Konkurrenz, Parasitismus, Symbiose) Ökologische Nische als Gesamtheit FW 7.3 Variabilität und Angepasstheit der beanspruchten Umweltfaktoren einer Art Energieumwandlung/-entwertung FW 4.1 Stoff- und Energiewandlung Stoffkreisläufe auf der Ebene von FW 4.4 Stoff- und Energiewandlung Ökosystemen und Biosphäre (C- Kreislauf) Freilanduntersuchungen EG.1.4. Beobachten, beschreiben, vergleichen (Bioindikatorenprinzip) Bewertung möglicher kurz- und BW 1 Bewertung langfristige regionaler und/oder globaler Folgen eigenen und gesellschaftlichen Handelns. Dazu gehören die Analyse der Sach- und der Werteebene der Problemsituation sowie die Entwicklung von Handlungsoptionen. untersuchen komplexe Problemund Entscheidungssituationen in Hinblick auf soziale, räumliche und BW2 Bewertung zeitliche Fallen *. beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Ökosystemvielfalt) bewerten Maßnahmen zum Schutz und zur Nutzung der Biodiversität aus verschiedenen Perspektiven - Nachhaltigkeit FW 7.7 BW 3 Variabilität und Angepasstheit Bewertung 5
Q2 3. Halbjahr 1. Neurophysiologische Grundlagen am Beispiel der Multiplen Sklerose 2. Synaptische Beeinflussung durch neuroaktive Stoffe 3. Stress 4. Immunbiologie Information und Kommunikation in lebenden Systemen Verbindliche Unterrichtsschwerpunkte (Cäci) und Zuordnung der verbindlichen inhaltsbezogenen Kompetenzen Kompetenzen (exemplarisch): Bau und Funktion von Nerven- und Sinneszellen Rezeptormoleküle FW 1.1 Struktur und Funktion (RP, AP, Synapsen) mit Bezug zur multiplen Ruhepotenzial FW 2.2 Kompartimentierung Sklerose Signaltransduktion (SS erläutern FW 5.1 Information und Kommunikation EG 3.1. SuS wenden Modelle an, erweitern sie und das Prinzip der Signaltransduktion beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit, z.b. als Übertragung von extrazellulären Modell zur saltatorischen Erregungsleitung Signalen in intrazelluläre Signale.) (Dominosteinmodell) Informationsübertragung zwischen FW 5.3 Information und Kommunikation Beeinflussung von Nervenzellen durch neuroaktive Zellen Stoffe (Nervenzellen, Entstehung und Molekulare Vorgänge der Signaltransduktion an Weiterleitung elektrischer Sinneszellen Potenziale, chemische Synapsen, Beeinflussung v. Synapsen, neuroaktive Stoffe) Informationsübertragung zwischen FW 5.3 Information und Kommunikation Zellen (Beeinflussung v. Synapsen, neuroaktive Stoffe) hormonelle und neuronale Grundlagen der Stressreaktion Vergleich hormonaler und neuronaler Informationsübertragung Erkennen und Abwehr von Antigenen Unterscheidung von Selbst und Fremd Methode Elisa Test (evtl. am Beispiel von AIDS) EG 4.2. SuS beschreiben die Prinzipien biologischer Arbeitstechniken (PCR; DNA- Microarray*), werten Befunde aus und deuten sie. E.G. 4.3. SS erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden. Vergleich hormonaler und neuronaler Informationsübertragung und Beschreibung der Verschränkung (Stressreaktion) Erkennen und spezifische Abwehr von AG (AG-Präsentation; humorale und zelluläre Immunantwort; klonale Selektion) Elisa-Test* Gel-Elektrophorese FW 5.5 FW 5.4 EG 4.2. (anteilig) Information und Kommunikation Information und Kommunikation Fachgemäße Arbeitsweisen und Methoden ggf. Präzipitintest (Vorentlastung) FW 8.1 Geschichte und Verwandtschaft 6
Q2 4. Halbjahr 1. Grundlagen der Evolutionsbiologie 2. Evolution des Menschen Entwicklung der biologischen Vielfalt Verbindliche Unterrichtsschwerpunkte (Cäci) und Kompetenzen (exemplarisch): Belege für den Verlauf der Evolution (SS deuten Analogien als Anpassungsähnlichkeiten und Homologien als auf Abstammung basierende Ähnlichkeiten.) SS werten molekularbiologische Homologien (DNA, Proteine) zur Untersuchung phylogenetischer Verwandtschaft aus (Wirbeltiere). Analyse und Erstellung eines Stammbaumes (Methoden, Kladistik) Molekularbiologische Analyseverfahren (Präzipitintest, PCR und DNA-Sequenzanalyse, Gelelektrophorese; DNA-Microarray) EG 4.2. SS beschreiben die Prinzipien biologischer Arbeitstechniken (PCR, DNA-Microarray*,Gel- Elektrophorese), werten Befunde aus und deuten sie. E.G. 4.3. SS erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden. Evolutionstheorien: Lamarck und Darwin Synthetische Evolutionstheorie: Evolutionsfaktoren und ihr Zusammenwirken Präadaption am Beispiel der Antibiotikaresistenz (möglichst mit aktuellen Bezügen) Mechanismen der Artbildung Biodiversität und Artenvielfalt evolutive Aspekte der Verhaltensökologie (Kosten- Nutzen-Analyse, reproduktive Fitness, r- und K- Strategie) Im Hinblick auf die Kompetenz FW 8.1 umfasst Untersuchung sowohl die Analyse als auch die Erstellung eines Stammbaums. Faktoren der Menschwerdung Stammbaum und Herkunft des modernen Menschen Kulturelle Evolution Zuordnung der verbindlichen inhaltlichen Kompetenzen Belege für die Evolutionstheorie: Homologie und Analogie Molekularbiologische Homologien (DNA; Proteine) FW 8.2 FW 8.1 Geschichte und Verwandtschaft Geschichte und Verwandtschaft Präzipitintest FW 8.1 Geschichte und Verwandtschaft DNA-Microarray* EG 4.2. Fachgemäße Arbeitsweisen und Methoden PCR-Methode EG 4.2. Fachgemäße Arbeitsweisen und Methoden Gel-Elektrophorese EG 4.2. Fachgemäße Arbeitsweisen und Methoden Lamarck und Darwin, synth. FW 7.6 Variabilität und Angepasstheit Evolutionstheorie Angepasstheit als Ergebnis der FW 7.4 Variabilität und Angepasstheit Evolution (Mutation, Rekombination, Gendrift; Selektion) Präadaption; Antibiotikaresistenz FW 7.1 Variabilität und Angepasstheit allopatrische Artbildung FW 7.2 Variabilität und Angepasstheit Biodiversität und Artenvielfalt; SS beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Ökosystemvielfalt). r- und k-strategien* (SS erläutern die Angepasstheit von Populationen (r- und K- selektierte Fortpflanzungsstrategien)*. FW 7.7 FW 7.5 Variabilität und Angepasstheit Variabilität und Angepasstheit Evolution des Menschen FW 8.3 Geschichte und Verwandtschaft vergleichen unter Bezug auf die Menschwerdung (Hominisation) biologische und kulturelle Evolution FW 8.3 Geschichte und Verwandtschaft 7