Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Q1 Genetik LK Unterrichtsvorhaben I: Humangenetik Qualifikationsphase Q1 (LK) Unterrichtsvorhaben II: Molekulargenetik Thema / Kontext: Humangenetische Beratung - Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? 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 E1 Probleme und Fragestellungen E3 Hypothesen E5 Auswertung K1 Dokumentation K2 Recherche K3 Präsentation K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäumen Bioethik Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E2 Wahrnehmung und Messung E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung E6 Modelle Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Proteinbiosynthese Genregulation Zeitbedarf: ca. 25 Std. (à 45 Minuten) Zeitbedarf: ca. 30 Std. (à 45 Minuten) 1/89 Unterrichtsvorhaben III: Gentechnik Thema / Kontext: Gentechnologie heute - Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Vernetzung E2 Wahrnehmung und Messung E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen K1 Dokumentation K2 Recherche K3 Präsentation B2 Entscheidungen B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Gentechnologie Bioethik Zeitbedarf: ca. 20 Std. (à 45 Minuten) Summe Genetik LK: 75 Stunden (à 45 Minuten) 2/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Genetik LK) Unterrichtsvorhaben I: Humangenetik 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: Die Schülerinnen und Schüler können… Mitose/ Meiose, crossing over, Rekombination UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse Stammbaumanalyse und Erbgänge modifizieren und reorganisieren Humangenetische Beratung E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teilprobleme Genbegriff, Genwirkkette zerlegen und dazu biologische Fragestellungen formulieren Mutationen E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben Zeitbedarf: ca. 25 Std. (à 45 Minuten) K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren Mögliche didaktische Leitfra- Konkretisierte KompetenzerEmpfohlene Lehrmittel/Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen / Sequenzierung inhaltliwartungen des Kernlehrplans gen und Darstellung der verbindliDie Schülerinnen und Schüler … cher Aspekte chen Absprachen der Fachkonferenz SI/EF- Vorwissen Ab und Folie aus EF zu Mitose/ Meiose SI/EF-Vorwissen wird ohne Benotung erarbeiten zum größten Teil selbstständig und mit Hilfe der Biologie Oberstufe, Qualifikationsphase, Cornel- ermittelt (z.B. Selbstevaluationsbogen) Möglichst selbständiges Aufarbeiten Reaktivieren von SI/EF VorMaterialien Sinn und Funktion sen 2010 Schroedel Verlag S. 40f und S. 16 AB „Wiederholung Mitose und Meiose“ Schrodes Basiswissens (HA) wissen Mitose / Aufbau Chroder Mitose sowie den Aufbau edel heute SII Arbeitsheft S.37 u. 38 mosomen der Chromosomen (eigene AB „Chromosom-ChromosomensatzKomp.) Karyogramm“ Schroedel heute SII Arbeitsheft S. 34 (1) Wie werden Keimzellen gebildet erläutern die Grundprinzipien http:/www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs Zentrale Aspekte der Meiose werden und welche Unterschiede gibt AB „Meiose-Fragen über Fragen“ Linder Biologie frontal wiederholt und selbstständig der Rekombination (Reduktion es bei Mann und Frau? Arbeitsheft, S.52 gesichert und geübt. Schlüsselstellen und Neukombination der 3/89 Meiose Spermatogenese/ Oogenese 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 – Kurzfingrigkeit – Rot-Grün-Blindheit und Hämophilie Chromosomen) bei Meiose und Befruchtung (UF4) formulieren bei der Stammbaumanalyse Hypothesen zum Vererbungsmodus genetisch bedingter Merkmale (Xchromosomal, autosomal, Zweifaktorenanalyse, Kopplung, Crossing over) und begründen die Hypothesen mit vorhandenen Daten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4) AB „Inter- und Intrachromosomale Rekombination“ (2) AB „Wissenstest“ Biologie Heute SII roter Ordner Checkliste zum methodischen Vorgehen bei einer Stammbaumanalyse: AB: „Stammbaum der Ducks“ (3) AB: „Kurzfingrigkeit“ (4) AB: „Modellstammbäume“ AB: „Tipps zur Stammbaumanalyse“ (5) AB: „Familie mit Rot-Grünblindheit und Hämophilie“ (6) AB „Stammbäume-manche Krankheiten des Menschen sind erblich“ Schroedel heute SII Arbeitsheft, S.50 Selbstlernprogramm Mallig (s.o.) AB: „Ich lebe mit Mukoviszidose“, S.52 AOL Verlag Genetik, Gentechnik, Gen-Ethik AB: „Wissenstest“ S.145 Biologie heute SII roter Ordner bei der Keimzellenbildung werden erarbeitet und die theoretisch möglichen Rekombinationsmöglichkeiten werden ermittelt. Die Auswertungskompetenz bei humangenetischen Stammbäumen wird im Unterricht an mehreren Beispielen geübt Die ABs besitzen steigendes Abstraktionsniveau. Prognosen zum Auftreten spezifischer genetisch bedingter Krankheiten werden für Paare mit Kinderwunsch ermittelt und für weitere Kinder begründet angegeben. http://www.ngfn2.ngfn.de/genialeinfach/htdocs/ngfn_modul1.html AB: mögliche hypothetische Erbgänge bei Säugetierrassen Schroedel AB: Kopplung, Entkopplung Schema Zweifaktorenanalyse und Abstände der Gene auf einem Chromosom 4/89 Welche unterschiedlich, genetisch bedingten Krankheiten gibt es? Was sind die Krankheitssymptome? Welche Ursachen hat die Krankheit? recherchieren Informationen zu humangenetischen Fragestellungen (u.a. genetisch bedingten Krankheiten), schätzen die Relevanz und Zuverlässigkeit der Informationen ein und fassen die Ergebnisse strukturiert zusammen (K1, K2, K3, K4) AB S. 9-39 Unterricht Biologie 343 Menschen, Gene, Mutationen AB S. 29-32 AOL Verlag, Genetik, Gentechnik, Gen-Ethik http://archiv.ipn.uni-kiel.de/eibe/UNIT04DE.PDF http://www.bioclips.de/genetik.html Arbeitsteilige 8er Gruppenarbeit mit Krankheitsbildern, die inhaltlich ähnlich aufgebaut sind und gleiche Leitfragen haben. Anschließende Sammlungsphase in 8er Gruppen. Welchem Erbgang folgt die Krankheit? Welche Häufigkeit hat die Krankheit? Wie wird die Krankheit diagnostiziert? Wie wird die Krankheit behandelt? Xeroderma pigmentosum Progerie Muskeldystrophie MARFAN-Syndrom Hereditäre Hämochromatose Phenylketonurie Neurofibromatose 5/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Genetik LK) Unterrichtsvorhaben II: Molekulargenetik Thema/Kontext: Erforschung der Proteinbiosynthese - Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen und epigenetischen Strukturen auf einen Organismus? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben Proteinbiosynthese UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen Genregulation Zeitbedarf: ca. 30 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren 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 E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen Empfohlene Lehrmittel/Methoden Die Schülerinnen und Schüler … Wie wird die genetische Information gespeichert und wie kommt es zur phänotypischen Ausprägung dieser Information? DNA als Träger der Erbinformation Aufbau und Replikation der DNA erläutern wissenschaftliche Experimente zur Aufklärung der Proteinbiosynthese, generieren Hypothesen auf der Grundlage der Versuchspläne und interpretieren die Versuchsergebnisse (E3, E4, E5) vergleichen die molekularen Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz NATURA Biologie Qualifikationsphase 2015: S. 30,31 Die Erforschung der RNA RAAbits: Erarbeitung der Proteinbiosynthese in einem Gruppenpuzzle RAAbits: Prinzipien der Genregulation Zur Vertiefung/ Wiederholung: Proteinbiosynthese-Olympiade 6/89 Vom Gen zum Merkmal Proteinbiosynthese Wie wird die genetische Information entschlüsselt und wie wirken sich Veränderungen des Erbmaterials aus? genetischer Code Mutationstypen Abläufe in der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten (UF1, UF3) benennen Fragestellungen und stellen Hypothesen zur Entschlüsselung des genetischen Codes auf und erläutern klassische Experimente zur Entwicklung der CodeSonne (E1, E3, E4) Schroedel: Entschlüsselung des genetischen Codes Cornelsen Biologie Oberstufe S. 160, 161 Erarbeitung am Beispiel der Sichelzellanämie (Arbeitsblätter im Ordner) in GA Die Eigenschaften des genetischen Codes werden unter Einbeziehung von Mutationen und deren Folgen erarbeitet. Die Anwendung der Codesonne wird an mehreren Beispielen geübt. erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und charakterisieren mit dessen Hilfe Mutationstypen (UF1, UF2) Welche Faktoren liegen der Regulation der Genaktivität bzw. der Proteinbiosynthese zu Grunde? Genregulation Operon-Modell erläutern die Auswirkungen verschiedener Gen-, Chromo- AB Phenylketonurie (Genwirkkette, Auswirsomen- und Genommutatiokung auf Phänotypen) nen auf den Phänotyp (u.a. AB zu verschiedenen Mutationstypen (u.a. Berücksichtigung von GenNGFN-Materialien) wirkketten)(UF1, UF4) erläutern und entwickeln Mo Cornelsen Biologie Oberstufe S. 162, 163: dellvorstellungen auf der Substratinduktion der Genaktivität Grundlage von Experimenten siehe FRANCOIS JACOB und JAQUES MOzur Aufklärung der GenregulaNOD tion bei Prokaryoten (E2, E5, E6) Gruppenpuzzle: Regulation der Transkription, erklären mithilfe von Modellen Prozessierung, Translation und Existenzdauer genregulatorische Vorgänge von Proteinen (ABs siehe Ordner) bei Eukaryoten (E6) Cornelsen Biologie Oberstufe S. 163 RAAbits: Transkriptionsfaktoren sind an der erläutern die Bedeutung der Genregulation beteiligt Transkriptionsfaktoren für die 7/89 Regulation von Zellstoffwechsel und Entwicklung (UF1, UF4) Vererbung oder Einfluss der Umwelt: Wie erklärt die Epigenetik das Zusammenwirken von Umwelt und Genen? Epigenetik Histonmodifikation DNA-Methylierung und DNA-Acetylierung erläutern epigenetische Modelle zur Regelung des Zellstoffwechsels und leiten Konsequenzen für den Organismus ab (E6) Unterricht Biologie: Epigenetik (Histonmodifikation) BGFA-Info 02/2007: Ein Früherkennungssystem für Krebs? Untersuchung von DNAMethylierungsmustern BIOspektrum 05.10: DNA-Methylierung und Evolution Ein Modell zur epigenetischen Regelung des Zellstoffwechsels wird erarbeitet DNA-Methylierung und DNAAcetylierung sind hier als verbindliche Beispiele vorgegeben. Zusätzlich kann die Histonmodifikation erarbeitet werden. Setzung Abitur 2017: epigenetische Modelle zur Regelung des Zellstoffwechsels • DNAMethylierung und DNAAcetylierung Wie kann der Zellzyklus kontrolliert und das Tumorwachstum durch Fehlregulation der Zellteilungskontrolle erklärt werden? Proto-Onkogen Tumor-Suppressorgen p53 und Ras Setzung Abitur 2017: Modell zur Wechselwirkung von ProtoOnkogenen und TumorSuppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus • Entwicklung eines Modells auf der Grundlage/mithilfe von p53 und Ras erklären mithilfe eines Modells RAAbits: Krebsentstehung durch ein Störung in die Wechselwirkung von Proder Genregulation to-Onkogenen und Tumor Cornelsen Biologie Oberstufe S.164 Suppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus und erklären die Folgen von Mutationen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4) Ein Modell zur Wechselwirkung von Proto-Onkogenen und TumorSuppressorgenen im Hinblick auf die Regulation des Zellzyklus wird erarbeitet. Die Entwicklung eines Modells mithilfe von p53 und Ras ist hierbei die Grundlage. 8/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Genetik LK) Unterrichtsvorhaben III: Gentechnik Thema/Kontext: Gentechnologie heute – Welche Chancen und Risiken bestehen? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Gentechnologie UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern Bioethik Zeitbedarf: ca. 20 Std. (à 45 Minuten) 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 E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen E7 naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen 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 B4 begründet die Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten 9/89 Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Empfohlene Lehrmittel/Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Kurzfilm „Gentech-Landwirtschaft“, Zeichentrickfilm von Greenpeace, 2009, ca. 4min, youtube, Internet Kurzfilm als Einstieg in die Problematik, bereits Bezugnahme auf Monsanto Die Schülerinnen und Schüler … Gentechnologie – Was ist das? Eigenverantwortliches Arbeiten mit Bearbeitung von Infos und ABs AB „Einführung in die Gentechnologie“ M1 und M2 aus RAAbits Biologie, B4, Reihe 2, Seite 2-3 1 Stunde Infotext „Angewandte Genetik - Züchtung“ Lernwerkstatt Gentechnik, KohlVerlag HA: Klassische & moderne Züchtungsmethoden, Tabelle Einstieg über „Geschichte des Insulins“ Ist Gentechnik eine wirksame Waffe gegen Erbkrankheiten? Bsp. Gentechnische Herstellung von Human-Insulin Handwerkszeug der Gentechnologie 5 Stunden beschreiben molekulargenetische Werkzeuge und erläutern deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen (UF1). Gentechnische Herstellung von Insulin, Einheit „Blau-Weiß-Verfahren“ Landesakademie für Fortbildung und Personalentwicklung an Schulen, Internet: http://lehrerfortbildungbw.de/faecher/bio/gym/fb4/2_gen/blau_weiss/ Alternativ kann auch ein anderes gentechnisches Verfahren gewählt werden Material im Ordner vorhanden Bearbeitung von Arbeitsblättern mithilfe von Infotexten, Internetrecherche und Hilfsmaterialien, Plasmidmodell bauen, Kontrolle über Lösungsblätter Ergebnissicherung durch Übersicht Zusatzmaterial: AB „Gentechnische Herstellung von Insulin“, Seite 51, Genetik, Gentechnik, Gen-Ethik, AOL Verlag Übersicht „Gentechnische Herstellung von Insulin“, Natura, Lehrerband Genetik, Seite 97, Klett Verlag Zusatzaufgaben enthalten Anwendungs- und Übungsaufgaben 10/89 AB „Grundoperationen der Gentechnik“, Lehrerhandreichung Cornelsen Alternativ: Teile aus RAAbits Biologie Selbstlerneinheit „Die gentechnische Produktion von Insulin“, B2, Reihe 10 Wie können mithilfe gentechnischer Verfahren transgene Lebewesen hergestellt werden und inwiefern ist ihre Verwendung sinnvoll? Herstellung transgener Pflanzen und Tiere 2 Stunden Kurzfilme im Internet bei youtube: „Leuchtende Katzen: Gentechnik macht's möglich“ , „Monsterlachse“, Artikel „Leuchtende Schafe“ stellen mithilfe geeigneter Medien die Herstellung transgener Lebewesen dar und diskutieren ihre Verwendung (K1, B3). reflektieren und erläutern den Wandel des Genbegriffs (E7) Lerntempoduett mit arbeitsteiliger Partnerarbeit und Plakaterstellung Transgene Tiere Transgene Pflanzen Abgrenzung „Klonen“ als nichtgentechnische Methode gemeinsames Thema der Partnerarbeit Abschlussdiskussion zur Verwendung transgener Lebewesen AB M3-M10 (außer M9 PCR) aus RAAbits Biologie, „Einführung in die Gentechnologie“, B4, Reihe 2, Seite 516 SuS werden durch einen geeigneten Einstieg (z. B. Kurzfilm, Bildmaterial oder Zeitungartikel) in die Problematik synthetischer Organismen eingeführt. SuS informieren sich über die Herstellung und Verwendung transgener Lebewesen SuS diskutieren Vor- und Nachteile des Einsatzes transgener Lebewesen in unserem Alltag auch Teile der ABs aus RAAbits Biologie, „Gentechnische Verfahren in Industrie, Landwirtschaft, Medizin“, B2, Reihe 12 Übungsaufgabe z. B. Antisense-Technik bei der Anti-Matsch-Tomate, Resistenzentwicklung bei Bt-Mais Welche Konsequenzen erwachsen aus den aktuellen Entwicklungen in der Biotechnologie bis hin zum Aufbau synthetischer Organismen für die Menschheit? Sackgasse Gentechnik „Sackgasse Gentechnologie” ca. 15 min, Planet Schule, Internet beschreiben aktuelle Entwicklungen in der Biotechnologie bis hin zum Aufbau von syn- alternativ andere Kurzfilme aus dem Internet, die diese Problematik aufgreifen Plakaterstellung zu einer Aufklärungskampagne von Greenpeace, z. B. „Gentechnik-Keine Lösung gegen Hunger“, „Stoppt Monsanto“… 11/89 Bsp. Indien Rückbezug thetischen Organismen in ihren Konsequenzen für unterschiedliche Einsatzziele und bewerten sie (B3, B4) Auswertung des Filmes, Textmaterial, Internetrecherche Zusammenfassung: „Pro-Contra-Grüne Gentechnik“, Argumente sammeln alternativ: Lehrermaterial, Biologie heute SII, Schroedel 2012 (Vera) PLACEMAT-Methode „Bt-Mais – Pro und Kontra“, Einzel- und Gruppenarbeit mit Diskussion 3 Stunden Zusammenfassung: „Pro-Contra-Grüne Gentechnik“, Argumente sammeln Pro-Contra-Listen im Ordner als Beispiele evtl. Rollenspiel, z. B. „Gentechnisch veränderte Pflanzen für Entwicklungsländer?“ Rollenspiel „Podiumsgespräch“ mit Spielanleitung- Gentechnisch veränderte Pflanzen für Entwicklungsländer?, Gene ABC von FNSNF Für welche Fragen genetischer Forschung findet die Verwendung von Modellorganismen ihren Nutzen? Modellorganismen in der Forschung 2 Stunden begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u.a. E. coli) für besondere Fragestellungen genetischer Forschung (E6, E3). Einstieg, z. B.: Was ist eine KnockoutMaus? Gruppenpuzzle zu verschiedenen Modellorganismen, integriert Spickzetteltraining ABs „Modellorganismus“, Modul 5, Genomexpress Scholae 1, Fächerübergreifendes Material Unterrichtseinheit biotechlerncenter „Tiermodelle“, Internet: SuS werden über eine geeignete Einstiegsproblematik an die Thematik Modellorganismen herangeführt SuS lernen verschiedene Arten von Modellorganismen kennen, die in der genetischen Forschung eingesetzt werden Material im Ordner http://biotechlerncenter.interpharma.ch/2331arbeitsblatt alternativ: Kugellagerübung HA: Rechercheaufgabe „Bakterium Escherichia coli als Modellorganismus“ evtl. Rollenspiel „Modellorganismen“ 2 Stunden 12/89 Welche Vor- und Nachteile erwachsen aus der Verwendung von embryonalen und adulten Stammzellen für die Menschheit? Vergleich embryonaler und adulter Stammzellen Ethische Beurteilung und Bewertung zum therapeutischen Einsatz von Stammzellen 3 Stunden Vorbereitende HA: Ethiktest im Internet http://www.zellux.net/m.php?sid=31 recherchieren Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stammzellen und präsentieren diese unter Verwendung geeigneter Darstellungsformen (K2, K3). stellen naturwissenschaftlichgesellschaftliche Positionen zum therapeutischen Einsatz von Stammzellen dar und bewerten Interessen sowie Folgen ethisch (B3, B4). SuS verschaffen sich einen ersten Überblick über die Stammzellproblematik „Techniken des Klonens“ , Natura Oberstufe, Lehrerband Teil A, Klett oder „Der geklonte Mensch - nur eine Frage der Zeit?“, RAAbits Biologie, „Einführung in die Gentechnologie“, B4, Reihe 2, Seite 23 Internetrecherche „Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stammzellen“, arbeitsteilige Partnerarbeit, Kurzreferat mithilfe Spickzettel – Erarbeitung Tabelle mit Gemeinsamkeiten und Unterschieden SuS stellen embryonale und adulte Stammzellen vergleichend gegenüber AB: Vergleich embryonale und adulte Stammzellen Dilemma-Methode: Analyse einer Dilemma-Situation, Bsp. „Heilen einer Querschnittslähmung durch Stammzellen“, verschiedene Sozialformen und Diskussionen in Kleingruppen und Plenum SuS diskutieren und bewerten den therapeutischen Einsatz von Stammzellen unter ethischen Aspekten Unterrichtseinheit zur Dilemma-Methode, „Heilen durch Stammzellen“ fertiges Material http://www.zellux.net/m.php?sid=31 alternativ: Wiederholung Reproduktives und Therapeutisches Klonen, AB Alternativ: Hybris oder Heilsbringer? – der Streit um die Stammzellforschung, Unterrichtseinheit MAX-WISSEN – Gelingt es Zellen neu zu programmieren?, Hefte im Internet bestellen, fertiges Material Rollenspiel „Ethikkommission“ mit Spielanleitung - Stammzellforschung, Gene 13/89 ABC von FNSNF Auswertung von verschiedenem Karikaturen oder Geschichten zum Thema embryonale Stammzellen, fertiges Material, Internet: http://www.zellux.net/m.php?sid=31 evtl. Rollenspiel „Stammzellforschung“ evtl. Auswertung von Karikaturen oder Storys „Embryonale Stammzellen“ Wie sehen die molekulargenetischen Verfahren von heute aus und wo werden sie im Alltag eingesetzt? mögliche Einstiege: - Internetrecherche SS nach akt. Artikeln über „Gentests“ (alternativ nur Überschriften mit Begriff „Gentest“) - AB „Human-Genom-Projekt“ Übersicht: Verfahren der Genomanalyse vorstellen Mit modernen gentechnischen Verfahren zum „gläsernen Menschen“ AB „HGP“ RAAbits, Einführung in die Gentechnologie“ II/B4, S.24 Genetischer Fingerabdruck mit PCR & Gelelektrophorese erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1). Film: Total phänomenal 14, “Der DNA auf der Spur”, 14 min, SWR, Internet: planet schule oder youtube Material aus Linder Biologie, S. 47ff, NRW, Q-Phase, 2015 Schroedel Erarbeitung der Methode des Genetischen Fingerabdruckes integriert mit PCR/Gelelektrophorese in arbeitsteiliger Partnerarbeit, Infotexte und AB bearbeiten Experimente mit dem science to class Schülerlabor zum Genetischen Fingerabdruck mit PCR & Gelelektrophorese auch Zeitungsartikel als Material im Ordner SuS erarbeiten im Rahmen des genetischen Fingerabdrucks die molekulargenetischen Verfahren PCR und Gelelektrophorese SuS führen Schülerversuche durch mit: science to class Schülerlabor in Zusammenarbeit mit Science Bridge, ca. 6-7 Stunden, Schulvormittag Übungsaufgaben zum genetischen Fingerabdruck und PCR „Gentests to go“Film im Internet, ARD, Weltspiegel, Einstieg in die Thematik, z. B. Film zum Nachdenken 14/89 DNA-Sequenzierung - SANGER-Sequenzierung - Hochdurchsatzsequenzierung „Gentest to go – Gefahr oder Hoffnung?“, ca. 7min geben die Bedeutung von DNA-Chips und Hochdurchsatz-Sequenzierung an und bewerten Chancen und Risiken (B1, B3). http://www.daserste.de/information/politikweltgeschehen/weltspiegel/videos/usagentest-to-go-gefahr-oder-hoffnung-100.html „Methode DNA-Sequenzierung“, Biologie heute Q-Phase, Schroedel NRW, 2015 „DNA-Chip“ S. 160f., Cornelsen Biosphäre Sek. II, Band Genetik, 2013 oder „Methode DNA-Chip“ S. 35, Biologie heute Q-Phase, Schroedel NRW 2015 oder „Genomik-die Analyse des Genoms“ S. 68f, Natura, Q-Phase, Klett 2015 DNA-Chips SuS erarbeiten in Partner/Gruppenarbeit anhand von Infomaterial die Methoden der DNA-Sequenzierung (SangerSequenzierung & Pyrosesequenzierung)-Beschreibung der Verfahren anhand von Abbildungen SuS erarbeiten in Partner/Gruppenarbeit anhand von Infomaterial die Methode der Genuntersuchung anhand von DNAChips-Beschreibung anhand von Abbildungen Chancen und Risiken moderner Genomforschung kritische Auseinandersetzung zu Chancen und Risiken von schnellen Gentests, Diskussion in Plenum oder Kleingruppe, Präsentation der Ergebnisse AB „Eine Bewerbung im Jahr 2029“ oder „Der lange Arm der Gene: Ethische Probleme der Genomforschung“ 4 Stunden evtl. Talkshow als Abschluss Überblick: Chancen und Risiken der Gentechnik 1 Stunde … beschreiben aktuelle Entwicklungen in der Biotechnologie bis hin zum Aufbau von synthetischen Organismen in ihren Konsequenzen für unterschiedliche Film „Leben außer Kontrolle“ DVD, Langversion 95min (Ausschnitte) Mind-Map als abschließende Übersicht zu den Chancen und Risiken der Gentechnik 15/89 Einsatzziele und bewerten sie (B3, B4). AB: „Chancen & Risiken der Wunderwaffe Gentechnik“ Lernwerkstatt Gentechnik, Kohl Verlag, S. 59 Alternativ Pro-Contra-Liste mit Podiumsdiskussion Übungsaufgabe Unterricht Biologie 326/2007 Chromosomen und Gene, „Insulin-Synthese: Vom Protein zum Gen zum Protein“ Insulinmolekül, Proteinsynthese Pro- und Eukaryonten, Sequenzvergleich, PCR, Primer 16/89 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Q1 Genetik GK Unterrichtsvorhaben I: Humangenetik Qualifikationsphase Q1 (LK) Unterrichtsvorhaben II: Molekulargenetik Thema / Kontext: Humangenetische Beratung - Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? 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 E1 Probleme und Fragestellungen E3 Hypothesen E5 Auswertung K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäumen Bioethik Zeitbedarf: ca. 16 Std. (à 45 Minuten) Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E2 Wahrnehmung und Messung E5 Auswertung E6 Modelle Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Proteinbiosynthese Genregulation Zeitbedarf: ca. 18 Std. (à 45 Minuten) 17/89 Unterrichtsvorhaben III: Gentechnik Thema / Kontext: Gentechnologie heute - Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Vernetzung E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente E6 Modelle K1 Dokumentation K2 Recherche K3 Präsentation B1 Kriterien B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Gentechnologie Bioethik Summe Genetik GK: 45 Stunden (à 45 Minuten) Zeitbedarf: ca. 11 Std. (à 45 Minuten) 18/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Genetik GK) Unterrichtsvorhaben I: Humangenetik 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: Die Schülerinnen und Schüler können… Mitose/ Meiose, crossing over, Rekombination UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse Stammbaumanalyse und Erbgänge modifizieren und reorganisieren Humangenetische Beratung E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teilprobleme Genbegriff, Genwirkkette zerlegen und dazu biologische Fragestellungen formulieren Mutationen Zeitbedarf: ca. 16 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte SI/EF- Vorwissen Reaktivieren von SI/EF Vorwissen Mitose / Aufbau Chromosomen Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler … erarbeiten zum größten Teil selbstständig und mit Hilfe der Materialien Sinn und Funktion der Mitose sowie den Aufbau der Chromosomen (eigene Komp.) Wie werden Keimzellen gebil erläutern die Grundprinzipien det und welche Unterschiede der Rekombination (Reduktigibt es bei Mann und Frau? on und Neukombination der Meiose Chromosomen) bei Meiose und Befruchtung (UF4) Spermatogenese/ Oogenese Wo entscheidet sich die genetische Ausstattung einer Keimzelle und wie entsteht geneti formulieren bei der Stammsche Vielfalt? baumanalyse Hypothesen zu X-chromosomalen und auto Inter- und intrachromosomale somalen Vererbungsmodi geRekombination netisch bedingter Merkmale E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren Empfohlene Lehrmittel/Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Ab und Folie aus EF zu Mitose/ Meiose SI/EF-Vorwissen wird ohne Benotung Biologie Oberstufe, Qualifikationsphase, Cornel- ermittelt (z.B. Selbstevaluationsbogen) sen 2010 Schroedel Verlag S. 40f und S. 16 Möglichst selbständiges Aufarbeiten AB „Wiederholung Mitose und Meiose“ Schrodes Basiswissens (HA) edel heute SII Arbeitsheft S.37 u. 38 AB „Chromosom-ChromosomensatzKaryogramm“ Schroedel heute SII Arbeitsheft S. 34 (1) http:/www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs Zentrale Aspekte der Meiose werden AB „Meiose-Fragen über Fragen“ Linder Biologie frontal wiederholt und selbstständig Arbeitsheft, S.52 gesichert und geübt. Schlüsselstellen AB „Inter- und Intrachromosomale Rekombinati- bei der Keimzellenbildung werden eraron“ (2) beitet und die theoretisch möglichen AB „Wissenstest“ Biologie Heute SII roter Ordner Rekombinationsmöglichkeiten werden ermittelt. Checkliste zum methodischen Vorgehen bei einer Stammbaumanalyse: Die Auswertungskompetenz bei hu AB: „Stammbaum der Ducks“ (3) mangenetischen Stammbäumen wird AB: „Kurzfingrigkeit“ (4) im Unterricht an mehreren Beispielen 19/89 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 – Kurzfingrigkeit – Rot-Grün-Blindheit und Hämophilie und begründen die Hypothesen mit vorhandenen Daten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4) AB: „Modellstammbäume“ AB: „Tipps zur Stammbaumanalyse“ (5) AB: „Familie mit Rot-Grünblindheit und Hämophilie“ (6) AB „Stammbäume-manche Krankheiten des Menschen sind erblich“ Schroedel heute SII Arbeitsheft, S.50 Selbstlernprogramm Mallig (s.o.) AB: „Ich lebe mit Mukoviszidose“, S.52 AOL Verlag Genetik, Gentechnik, Gen-Ethik AB: „Wissenstest“ S.145 Biologie heute SII roter Ordner http://www.ngfn2.ngfn.de/genialeinfach/htdocs/ngfn_modul1.ht ml AB: mögliche hypothetische Erbgänge bei Säugetierrassen Schroedel AB: Kopplung, Entkopplung Schema Zweifaktorenanalyse und Abstände der Gene auf einem Chromosom geübt Die ABs besitzen steigendes Abstraktionsniveau. Prognosen zum Auftreten spezifischer genetisch bedingter Krankheiten werden für Paare mit Kinderwunsch ermittelt und für weitere Kinder begründet angegeben. 20/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Genetik GK) Unterrichtsvorhaben II: Molekulargenetik Thema/Kontext: Erforschung der Proteinbiosynthese - Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen und epigenetischen Strukturen auf einen Organismus? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben Proteinbiosynthese UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen Genregulation Zeitbedarf: ca. 18 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren E2 Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht erläutern E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen Empfohlene Lehrmittel/Methoden Die Schülerinnen und Schüler … Wie wird die genetische Information gespeichert und wie kommt es zur phänotypischen Ausprägung dieser Information? DNA als Träger der Erbinformation Aufbau und Replikation der DNA Vom Gen zum Merkmal Proteinbiosynthese Wie wird die genetische Information entschlüsselt und wie wirken sich Veränderungen des vergleichen die molekularen Abläufe in der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten (UF1, UF3) RAAbits: Erarbeitung der Proteinbiosynthese in einem Gruppenpuzzle RAAbits: Prinzipien der Genregulation Zur Vertiefung/ Wiederholung: Proteinbiosynthese-Olympiade erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und charakterisieren mit dessen Hilfe Cornelsen Biologie Oberstufe S. 160, 161 Erarbeitung am Beispiel der Sichelzellanämie (Arbeitsblätter im Ordner) Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Die Eigenschaften des genetischen Codes werden unter Einbeziehung von Mutationen und deren Folgen erarbeitet. 21/89 Erbmaterials aus? genetischer Code Mutationstypen Welche Faktoren liegen der Regulation der Genaktivität bzw. der Proteinbiosynthese zu Grunde? Genregulation Operon-Modell Vererbung oder Einfluss der Umwelt: Wie erklärt die Epigenetik das Zusammenwirken von Umwelt und Genen? Epigenetik Genmutationen (UF1, UF2) erläutern die Auswirkungen verschiedener Gen-, Chromosomen- und Genommutationen auf den Phänotyp (u.a. Berücksichtigung von Genwirkketten)(UF1, UF4) - erläutern und entwickeln Modellvorstellungen auf der Grundlage von Experimenten zur Aufklärung der Genregulation bei Prokaryoten (E2, E5, E6) Die Anwendung der Codesonne wird an mehreren Beispielen geübt. z.B. AB Phenylketonurie (Genwirkkette, Auswirkung auf Phänotypen) AB zu verschiedenen Mutationstypen (u.a. NGFN-Materialien) Cornelsen Biologie Oberstufe S. 162, 163: Substratinduktion der Genaktivität FRANCOIS JACOB und JAQUES MONOD - erklären einen epigenetischen Mechanismus als Modell zur Regelung des Zellstoffwechsels (E6) BGFA-Info 02/2007: Ein Früherkennungssystem für Krebs? Untersuchung von DNAMethylierungsmustern Ein Modell zur epigenetischen Regelung des Zellstoffwechsels wird erarbeitet DNA-Methylierung ist hier als verbindliche Beispiel vorgegeben. - erklären mithilfe eines Modells die Wechselwirkung von ProtoOnkogenen und TumorSuppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus und erklären die Folgen von Mutationen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4) RAAbits: Krebsentstehung durch ein Störung in der Genregulation Cornelsen Biologie Oberstufe S.164 Ein Modell zur Wechselwirkung von Proto-Onkogenen und Tumor- Suppressorgenen im Hinblick auf die Regulation des Zellzyklus wird erarbeitet. Die Entwicklung eines Modells mithilfe von p53 und Ras ist hierbei die Grundlage. Setzung Abitur 2017: epigenetische Modelle zur Regelung des Zellstoffwechsels • DNAMethylierung Wie kann der Zellzyklus kontrolliert und das Tumorwachstum durch Fehlregulation der Zellteilungskontrolle erklärt werden? Proto-Onkogen Tumor-Suppressorgen Setzung Abitur 2017: ein Modell zur Wechselwirkung von ProtoOnkogenen und TumorSuppressorgenen im Hinblick auf die Regulation des Zellzyklus • Entwicklung eines Modells auf der Grundlage/mithilfe von p53 und Ras Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Genetik GK) Unterrichtsvorhaben III: Gentechnik 22/89 Thema/Kontext: Gentechnologie heute – Welche Chancen und Risiken bestehen? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Gentechnologie UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern Bioethik Zeitbedarf: ca. 11 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans 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 E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen 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 B4 begründet die Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten Didaktisch-methodische AnmerkunEmpfohlene Lehrmittel/Methoden gen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Die Schülerinnen und Schüler … Gentechnologie – Was ist das? Kurzfilm „Gentech-Landwirtschaft“, Zeichentrickfilm von Greenpeace, 2009, ca. 4min, youtube, Internet Kurzfilm als Einstieg in die Problematik, bereits Bezugnahme auf Monsanto Eigenverantwortliches Arbeiten mit Bearbeitung von Infos und ABs 23/89 AB „Einführung in die Gentechnologie“ M1 und M2 aus RAAbits Biologie, B4, Reihe 2, Seite 2-3 Infotext „Angewandte Genetik - Züchtung“ Lernwerkstatt Gentechnik, Kohl-Verlag 1 Stunde HA: Klassische & moderne Züchtungsmethoden, Tabelle Einstieg über „Geschichte des Insulins“ Ist Gentechnik eine wirksame Waffe gegen Erbkrankheiten? Bsp. Gentechnische Herstellung von Human-Insulin Handwerkszeug der Gentechnologie Setzung Abitur 2017 Molekulargenetische Werkzeuge Restriktionsenzyme Vektoren beschreiben molekulargenetische Werkzeuge und erläutern deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen (UF1). Stationenlernen in Kleingruppenarbeit Bearbeitung von Arbeitsblättern mithilfe von Infotexten, Kontrolle über Lösungsblätter Material aus „Lernwerkstatt Gentechnik-Dem genet. Fingerabdruck auf der Spur“, Seite 37-53, Kohl Verlag, enthalten auch PCR & Gelelektrophorese Alternativ: Arbeitsblätter M3-M10 (außer M9 PCR) aus RAAbits Biologie, „Einführung in die Gentechnologie“, B4, Reihe 2, Seite 5-16 AB „Gentechnische Herstellung von Insulin“, Seite 51, Genetik, Gentechnik, Gen-Ethik, AOL Verlag Übersicht „Gentechnische Herstellung von Insulin“, Natura, Lehrerband Genetik, Seite 97, Klett Verlag AB „Grundoperationen der Gentechnik“, Lehrerhandreichung Cornelsen Alternativ: Teile aus RAAbits Biologie Selbstlerneinheit „Die gentechnische Produktion von Insulin“, B2, Reihe 10 3 Stunden Alternativ kann auch ein anderes gentechnisches Verfahren gewählt werden SuS erarbeiten sich die Grundlagenkenntnisse zu den molekulargenetischen Werkzeugen für gentechn. Grundoperationen Zusatzaufgaben enthalten Anwendungs- und Übungsaufgaben Ergebnissicherung durch Übersicht SuS beschreiben alle wesentlichen Schritte bei der Insulinproduktion mithilfe der Übersicht zur Insulinproduktion Wie können mithilfe gentechnischer Verfahren transgene Lebewesen hergestellt werden und inwiefern ist ihre Verwen- Kurzfilme im Internet bei youtube: „Leuchtende Katzen: Gentechnik macht's möglich“ , „Monsterlachse“, Artikel „Leuchtende Schafe“ SuS werden durch einen geeigneten Einstieg (z. B. Kurzfilm, Bildmaterial oder Zeitungartikel) in die Problematik synthetischer Organismen eingeführt. 24/89 dung sinnvoll? Herstellung transgener Pflanzen und Tiere 1-2 Stunden stellen mithilfe geeigneter Medien die Herstellung transgener Lebewesen dar und diskutieren ihre Verwendung (K1, B3). Lerntempoduett mit arbeitsteiliger Partnerarbeit und Plakaterstellung Transgene Tiere Transgene Pflanzen Abgrenzung „Klonen“ als nichtgentechnische Methode gemeinsames Thema der Partnerarbeit Abschlussdiskussion zur Verwendung transgener Lebewesen SuS informieren sich über die Herstellung und Verwendung transgener Lebewesen SuS diskutieren Vor- und Nachteile des Einsatzes transgener Lebewesen in unserem Alltag AB M3-M10 (außer M9 PCR) aus RAAbits Biologie, „Einführung in die Gentechnologie“, B4, Reihe 2, Seite 5-16 Für welche Fragen genetischer Forschung findet die Verwendung von Modellorganismen ihren Nutzen? Modellorganismen in der Forschung begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u.a. E. coli) für besondere Fragestellungen genetischer Forschung (E6, E3). Einstieg, z. B.: Was ist eine Knockout-Maus? Gruppenpuzzle zu verschiedenen Modellorganismen, integriert Spickzetteltraining ABs „Modellorganismus“, Modul 5, Genomexpress Scholae 1, Fächerübergreifendes Material Unterrichtseinheit biotechlerncenter „Tiermodelle“, Internet: http://biotechlerncenter.interpharma.ch/2331- 1 Stunde SuS werden über eine geeignete Einstiegsproblematik an die Thematik Modellorganismen herangeführt SuS lernen verschiedene Arten von Modellorganismen kennen, die in der genetischen Forschung eingesetzt werden arbeitsblatt alternativ: Kugellagerübung Material im Ordner HA: Rechercheaufgabe „Bakterium Escherichia coli als Modellorganismus“ Welche Vor- und Nachteile erwachsen aus der Verwendung von embryonalen und adulten Stammzellen für die Menschheit? Vergleich embryonaler und adulter Stammzellen recherchieren Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stammzellen und präsentieren diese unter Verwendung geeigneter Darstellungsformen (K2, K3). vorbereitende HA mit Internetrecherche „Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stammzellen“ arbeitsteilige Partnerarbeit, Kurzreferat mithilfe Spickzettel – Erarbeitung Tabelle mit Gemeinsamkeiten und Unterschieden AB: Vergleich embryonale und adulte Stammzellen Gruppen- oder Partnerarbeit mit eigenständiger Bearbeitung von Infomaterial und Arbeitsblättern, inklusive Internetrecherche Unterricht Biologie 291, Genetische Techniken am Menschen, Unterrichtsmodell „Stammzellen SuS stellen embryonale und adulte Stammzellen vergleichend gegenüber SuS diskutieren und bewerten den the25/89 Ethische Beurteilung und Bewertung zum therapeutischen Einsatz von Stammzellen stellen naturwissenschaftlichgesellschaftliche Positionen zum therapeutischen Einsatz von Stammzellen dar und beurteilen Interessen sowie Folgen ethisch (B3, B4). – Fluch oder Segen?“ Seite 35-41 evtl. Rollenspiel „Stammzellforschung“ evtl. Auswertung von Karikaturen oder Storys „Embryonale Stammzellen“ evtl. Auswertung von Karikaturen oder Storys „Embryonale Stammzellen“ rapeutischen Einsatz von Stammzellen unter ethischen Aspekten mögliche Einstiege: - Internetrecherche SS nach akt. Artikeln über „Gentests“ (alternativ nur Überschriften mit Begriff „Gentest“) - AB „Human-Genom-Projekt“ Übersicht: Verfahren der Genomanalyse vorstellen auch Zeitungsartikel als Material im Ordner 1-2 Stunden Wie sehen die molekulargenetischen Verfahren von heute aus und wo werden sie im Alltag eingesetzt? Mit modernen gentechnischen Verfahren zum „gläsernen Menschen“ AB „HGP“ RAAbits, Einführung in die Gentechnologie“ II/B4, S.24 Genetischer Fingerabdruck mit PCR & Gelelektrophorese erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1). Film: Total phänomenal 14, “Der DNA auf der Spur”, 14 min, SWR, Internet: planet schule oder youtube Material aus Linder Biologie, S. 47ff, NRW, QPhase, 2015 Schroedel SuS erarbeiten im Rahmen des genetischen Fingerabdrucks die molekulargenetischen Verfahren PCR und Gelelektrophorese Erarbeitung der Methode des Genetischen Fingerabdruckes integriert mit PCR/Gelelektrophorese in arbeitsteiliger Partnerarbeit, Infotexte und AB bearbeiten Übungsaufgaben zum genetischen Fingerabdruck und PCR „Gentests to go“Film im Internet, ARD, Weltspiegel, „Gentest to go – Gefahr oder Hoffnung?“, ca. 7min http://www.daserste.de/information/politikweltgeschehen/weltspiegel/videos/usa-gentest-to-gogefahr-oder-hoffnung-100.html Einstieg in die Thematik, z. B. Film zum Nachdenken „Methode DNA-Sequenzierung“, Biologie heute 26/89 DNA-Sequenzierung Q-Phase, Schroedel NRW, 2015 geben die Bedeutung von DNA-Chips an und beurteilen Chancen und Risiken (B1, B3). „DNA-Chip“ S. 160f., Cornelsen Biosphäre Sek. II, Band Genetik, 2013 oder „Methode DNAChip“ S. 35, Biologie heute Q-Phase, Schroedel NRW 2015 oder „Genomik-die Analyse des Genoms“ S. 68f, Natura, Q-Phase, Klett 2015 SS erarbeiten in arbeitsteiliger Partner/Gruppenarbeit anhand von Infomaterial die Methoden der DNA-Sequenzierung und der Genuntersuchung anhand von DNA-Chips DNA-Chips Chancen und Risiken moderner Genomforschung Beschreibung der Verfahren anhand von Abbildungen kritische Auseinandersetzung zu Chancen und Risiken von schnellen Gentests, Diskussion in Plenum oder Kleingruppe, Präsentation der Ergebnisse 3 Stunden AB „Eine Bewerbung im Jahr 2029“ oder „Der lange Arm der Gene: Ethische Probleme der Genomforschung“ Überblick: Chancen und Risiken der Gentechnik Film „Leben außer Kontrolle“ DVD, Langversion 95min (Ausschnitte) 1 Stunde SuS sollen die Methoden der Genomerforschung mittels DNASequenzierung und DNA-Chips nur im Überblick erarbeiten Mind-Map als abschließende Übersicht zu den Chancen und Risiken der Gentechnik AB: „Chancen & Risiken der Wunderwaffe Gentechnik“ Lernwerkstatt Gentechnik, Kohl Verlag, S. 59 Alternativ Pro-Contra-Liste mit Podiumsdiskussion Übungsaufgabe Unterricht Biologie 326/2007 Chromosomen und Gene, „Insulin-Synthese: Vom Protein zum Gen zum Protein“ Insulinmolekül, Proteinsynthese Pro- und Eukaryonten, Sequenzvergleich, PCR, Primer 27/89 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Q1 Ökologie LK Qualifikationsphase Q1 (LK) Unterrichtsvorhaben IV: Umweltfaktoren und ökologische Potenz Unterrichtsvorhaben V: Dynamik von Populationen Thema / Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Thema / Kontext: Synökologie I - Welchen Einfluss haben interund intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E1 Probleme und Fragestellungen E2 Wahrnehmung und Messung E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente E7 Arbeits- und Denkweisen K4 Argumentation UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E5 Auswertung E6 Modelle K3 Präsentation K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Umweltfaktoren und ökologische Potenz Inhaltliche Schwerpunkte: Dynamik von Populationen Zeitbedarf: ca. 15 Std. (à 45 Minuten) Zeitbedarf: ca. 14 Std. (à 45 Minuten) Unterrichtsvorhaben VI: Fotosynthese Thema / Kontext: Erforschung der Fotosynthese – Wie entsteht aus Lichtenergie eine für alle Lebewesen nutzbare Form der Energie? Unterrichtsvorhaben VII: Stoffkreislauf und Energiefluss Thema / Kontext: Synökologie II – Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF4 Vernetzung E1 Probleme und Fragestellungen E3 Hypothesen UF1 Wiedergabe K1 Dokumentation K3 Präsentation B2 Entscheidungen B3 Werte und Normen 28/89 E5 Auswertung K3 Präsentation Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Fotosynthese Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: ca. 15 Std. (à 45 Minuten) Zeitbedarf: ca. 16 Std. (à 45 Minuten) Unterrichtsvorhaben VIII: Mensch und Ökosysteme Thema / Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderungen von Ökosystemen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung K2 Recherche K4 Argumentation B2 Entscheidungen B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Summe Ökologie LK: 75 Stunden (à 45 Minuten) Inhaltliche Schwerpunkte: Mensch und Ökosysteme Zeitbedarf: ca. 15 Std. (à 45 Minuten) 29/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Ökologie LK) Unterrichtsvorhaben IV: Umweltfaktoren und ökologische Potenz Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Inhaltsfeld: IF 5 Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Umweltfaktoren / abiotische Faktoren UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, struk Wirkung biotischer und abiotischer Faktoren auf Inditurieren und ihre Entscheidung begründen viduen UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse Ökologische Potenz Zeitbedarf: ca. 14 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans modifizieren und reorganisieren 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 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/Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Kartenabfrage-Themen: z.B. Biotop, Biozönose, Ökosystem, Ökologie, Stockwerkbau, Pflanzenund Tierarten, ökologische Ansprüche, abiotische und biotische Faktoren, Nahrungskette, netz, Ernährungsebenen (Produzenten, Konsumenten, Destruenten), Kreislauf KohlenstoffSauerstoff, Klimatische Wirkung des Waldes, Funktionen des Waldes I. Praxis: Messungen am Waldrand: Entwicklung von Lichtmenge, Luft-, Bodenoberflächen- und Bodentemperatur im Verlauf des Frühjahres [2-3 Messungen: 1.vor der Belaubung, (2. während SuS thematisieren und erläutern zentrale Aspekte aus dem Bereich „ökologische Beziehungen zwischen Organismen und Umwelt“ (Re)Aktivierung von Kenntnissen Die Schülerinnen und Schüler … Einführung Ökosystem Wald Wiederholung, Erhebung & Reaktivierung Vorwissen SI --- Gewähltes Ökosystem: Wald, Waldrand und benachbarte Freiflächen (Acker, Grünland) In welcher Weise verändern sich relevante Umweltfaktoren (z.B. Lichtmenge, Luft- und Bodentemperatur, Windge- entwickeln aus zeitlichrhythmischen Änderungen des Lebensraumes biologische Fragestellungen und er- SuS führen eigene Messungen mit Thermometer und Luxmeter durch, erfassen die Daten und stellen die Werte in geeigneter Weise grafisch dar. 30/89 schwindigkeit, Feuchtigkeit)im räumlichen und zeitlichen Rahmen und welche Relevanz hat dies für verschiedene Bereiche im Lebensraum Wald? Welche abiotischen Faktoren sind an der „Steuerung“ der Verbreitung von Organismenarten beteiligt? Inwieweit steuern abiotische Faktoren die Verbreitung von Lebewesen in einem Lebensraum? klären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5) der Belaubung), 3. nach der Belaubung der Bäume] in zwei Waldlebensräumen (LaubwaldNadelwald) nach der Linientransektmethode. Alternative oder zusätzlich: Verwendung vorhandener ermittelter Daten, z.B.: AB IV.1: Abiotische Faktoren – die Kombination macht´s und/oder AB IV.2: Der Wald wirkt sich auf das Klima einer Region aus (2 AB) untersuchen das Vorkommen, die Abundanz und die Dispersion von Lebewesen eines Ökosystems im Freiland (E1, E2, E4) zeigen den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von Bioindikatoren und der Intensität abiotischer Faktoren in einem beliebigen Ökosystem (UF3, UF4, E1) II. Praxis: Erfassung des Bewuchses auf Probeflächen im Bereich des Messtranssektes aus Nr. I.: 2 Möglichkeiten: A) Vorkommen und Bewuchs beliebiger Pflanzenarten auf Probeflächen (keine Artbestimmung) B) Vorkommen und Bewuchsdichte (Deckungsgrad) bestimmter Pflanzenarten (Artbestimmung) Charakteristische Arten: Offenland-Wiese: Wiesenschaumkraut, Huflattich, Weidenröschen, Gräser u.a. (hohe Lichtwerte) Waldrand: Scharbockskraut, Waldveilchen Wald: Sauerklee, Waldmeister, Bingelkraut, Moose (niedrige Lichtwerte) III. Praxis und/oder Theorie: Anwendung einiger Beispiel ELLENBERG´scher Zeigerwerte. AB IV.3: Erstellung einer Vegetationsaufnahme AB IV.4: Materialsammlung ELLENBERG Frühblüher im Laubwald Erläuterungen zu den Zeigerwerten Frühblüher und Jahresgang der Lichtwerte Lichtwerte im Jahresgang „Spezialfall“ Buschwindröschen: Zeitliche Einnischung – Blüte erfolgt vor der Belaubung der Bäume (Frühblüher) Alternative: SuS greifen auf vorhandene Daten zurück (siehe Arbeitsmaterial) Erfassung der Bedeutung bestimmter abiotischer Faktoren (Licht, Temperatur) SuS führen einfache Kartierungen auf (abgesteckten) Probeflächen durch (z.B. 5 m x 5 m; 10 m x 10 m) SuS führen einfache Pflanzenbestimmungen durch (Einfache Bestimmungshilfen liegen als Infoblätter vor) SuS ordnen Wuchsorte von Pflanzen abiotischen Faktoren durch (ELLENBERG´sche Zeigerwerte) SuS ermitteln die Kenndaten von Toleranzkurven und bestimmen die Kardinalpunkte (Optimum, Minimum, Maximum) und Bereiche (Pessima, Präferendum, ökologische Potenz, Tole31/89 ranzbereich) Cornelsen 214-215 Ökosystem Wald Cornelsen 179 Abiotische Ökofaktoren und Bioindikatoren Wie kann man die ökologischen Reaktionen von Lebewesen gegenüber abiotischen Umweltfaktoren experimentell überprüfen? 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) AB IV.5: Überleben – eine Frage der Toleranz Cornelsen 177 Ökofaktor Temperatur A) und B) können in der Reihenfolge getauscht werden A) Abiotische Faktoren als verbreitungsbestimmende Einflüsse. AB IV.6: Die Temperatur als verbreitungsbestimmender Faktor (Bären-Füchse-Pinguine) Ziel: Identifizierung der Temperatur als möglicher Steuerfaktor Cornelsen 178 Pflanzen und Temperatur Cornelsen 180-181 Tiere und Temperatur Cornelsen 182 Ökofaktor Licht Cornelsen 183-184 Ökofaktoren Licht und Wasser Cornelsen 184-185 Anpassungen von Pflanzen an die Verfügbarkeit von Wasser B) III. Praxis: Versuche mit der Temperaturorgel: Bestimmung der Präferenztemperaturen, Ermittlung von Toleranzkurven (Schaben, Mehlkäfer, Asseln, Ameisen) Fragestellung Planung der Ansätze Durchführung der Versuche Erfassung der Ergebnisse Darstellung und Deutung der Ergebnisse Beantwortung der Fragestellung Einschätzung der Aussagekraft Methoden- und Fragestellungs-Kritik Alternative oder zusätzlich (auch zur Erweiterung / Vertiefung: AB IV.7: Temperaturpräferenzen verschiedener SuS werden mit verbreitungsbestimmenden Faktoren (hier: Temperatur) konfrontiert (Problematisierung des Themas; Sensibilisierung für das Problem einer experimentellen Herangehensweise). Ergebnisse der Verbreitungen der Säugerarten können nicht uneingeschränkt nur auf den Faktor Temperatur zurückgeführt werden, sondern deuten auch noch auf das Mitwirken weiterer steuernder Faktoren hin). Für die Versuche mit der Temperaturorgel stehen größere Mengen an Madagaskar-Fauchschaben (Gromphadorhina portentosa), Amerikanischen Küchenschaben (Periplaneta americana) und Mehlkäfern und „-würmern“ (Tenebrio molitor) zur Verfügung. Sinn der Versuche: Reduktion der einwirkenden Variablen. SuS lernen weitere Beispiele für die Untersuchungen ökologischer Reaktionen von Lebewesen gegenüber (unterschiedlichen) abiotischen Umweltfaktoren kennen und einschätzen. 32/89 Insektenarten und/oder AB IV.8: Umweltfaktor Salzgehalt und/oder AB IV.9: Wasser – ein Faktor für den Ernteertrag Regel oder Gesetz? Inwieweit unterscheiden sich die Aussagen tiergeographischer Regeln (BERGMANN; ALLEN) von naturwissenschaftlichen Gesetzen? erläutern die Aussagekraft von biologischen Regeln (u.a. tiergeographische Regeln) und grenzen diese von naturwissenschaftlichen Gesetzen ab (E7, K4) Cornelsen 186 Wasser- und Salzhaushalt der Tiere Experimente zu BERGMANN´scher und ALLEN´scher Klimaregel. AB IV.10: Optimale Körper AB/IB IV.11: Verbreitung der Bären-FüchsePinguine (Karte) Vergleich mit AB IV.6 Video auf Sofatutor zur Bergmann´schen Regel (http://www.sofatutor.com/biologie/videos/bergm annsche-regel?topic=251&back_button=1) SuS ermitteln die Beziehungen zwischen Körpervolumen und –oberfläche (-form) und der Wärmespeicherfähigkeit und ermitteln auf diese Weise die Zusammenhänge, die zur Formulierung der BERGMANN´schen Klimaregel geführt haben. SuS ermitteln die zu starke Reduktion der Ergebnisse zur Verbreitung der drei Säugetierarten (starke Überschneidungen der Verbreitungen). SuS stellen fest, dass die tiergeographischen Regeln nicht alle wichtigen verbreitungsbestimmenden Faktoren beinhalten (können), sondern (wesentliche) Elemente in den Vordergrund stellen, die aber wohl nicht allein entscheidend sind (sein können). Diagnose von Schülerkompetenzen: Blitzlicht (im gesamten Kurs); Stichworte aus dem vorangegangenen Kapitel: … mögliche Stichworte: abiotische Faktoren, biotische Faktoren, Toleranzkurve, Optimum, Minimum, Maximum, Pessimum, ökologische Potenz, Präferendum, (ELLENBERG´sche) Zeigerwerte, Bioindikation Leistungsbewertung: Ggf. Klausur, z.B. Klausuraufgaben im Materialordner Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Ökologie LK) Unterrichtsvorhaben V: Dynamik von Populationen Thema/Kontext: Synökologie I: Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Inhaltsfeld: IF 5 Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Dynamik von Populationen UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern Populationsdynamische Prozesse und Lebenszyk33/89 lusstrategien Zeitbedarf: ca. 15 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans UF2 zur Lösung von biologischen Problemen zielführende Definitionen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet auswählen und anwenden UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen UF4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens erschließen und aufzeigen E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren Empfohlene Lehrmittel/Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Arbeitsteilige Gruppenarbeit - Lernplakaterstellung AB V.1a: Ökosystem Wiese – Nischen zweier Sichelwanzenarten AB V.1b: Untersuchungen zum ökologischen Verhalten zweier krautiger Pflanzenarten AB V.1c: Konkurrenz und Einnischung: Taschenratten und Kaulquappen AB V.1d: Aut- und synökologisches Optimum – der Hohenheimer Grundwasserversuch AB V.1e: Anpassung bei Crangon septemspinosa an Temperatur- und Salzgehalt AB V.1f: Die Verbreitung zweier Käferarten und ihre Reaktionen auf die Umwelt SuS beschäftigen sich arbeitsteilig mit jeweils einem Beispiel zum Themenkomplex „ökologische Nische“ und präsentieren ihre Ergebnisse in Form von Gruppen-Lernplakaten (Museumsrundgang) AB V.2: Konstruktion mehrdimensionaler (3dimensionaler) ökologischer Nischen und/oder Zusatz: AB V.3: Komplexe Verhältnisse – öko- SuS erstellen aus fiktiven Daten dreidimensionale ökologische Nischen(zeichnungen) – Ziel = Erfassung der Problematik des Begriffes der ökologi- Die Schülerinnen und Schüler … Wie wird die Koexistenz von Lebewesen verschiedener Arten in einem Lebensraum gewährleistet? die ökologische Nische erklären mit Hilfe des Modells der ökologischen Nische die Koexistenz von Arten (E6, UF1, UF2) www: „Standardsicherung – Lernplakat“ (Suchbegriffe) 34/89 logische Nischen (Rohrsänger) Welche weiteren Formen der Koexistenz gibt es? Symbiose Parasitismus intra- und interspezifische Konkurrenz leiten aus Untersuchungsdaten zu intra- und interspezifischen Beziehungen (u.a. Parasitismus, Symbiose, Konkurrenz) mögliche Folgen für die jeweiligen Arten ab und präsentieren diese unter Verwendung angemessener Medien (E5, K3, UF1) Cornelsen 188 Zusammenwirken abiotischer Faktoren im Lebensraum Cornelsen 191 Biotische Faktoren im Überblick Cornelsen 198-199 Ökologische Nische Symbiose: AB V.4a: Text: Das Faultier, die Motte und die Alge und/oder AB V.4b: Faultiere – ein Leben in Zeitlupe und/oder AB V.5: Symbiosen am Korallenriff Cornelsen 194 Symbiose Parasitismus: AB V.6: Saugwürmer und eierlegende Zahnkarpfen und/oder AB V.7: Lebendige Souvenirs (Parasiten) schen Nische SuS lernen Interaktionen zwischen Tieren und Tieren und Pflanzen kennen und charakterisieren diese im Hinblick auf die Koexistenz der und die Beziehungen zwischen den beteiligten Arten, auch im Hinblick auf die Folgen für die beteiligten Lebewesen Zusammenfassung Cornelsen 193 Parasitismus Welche Faktoren beeinflussen das Wachstum und die Dynamik von Populationen? beschreiben die Dynamik von Populationen in Abhängigkeit von dichteabhängigen und dichteunabhängigen Faktoren (UF1) AB V.8: Silbenrätsel: „Formen des Zusammenlebens“ (LINDER) AB V.9: Typen und Phasen des Populationswachstums – exponentielles und logistisches Wachstum (IB+AB) AB V.10: Eine Population wächst … wohin? Dreizehenmöwen auf Helgoland Cornelsen 202 Wachstum von Populationen Beute und Räuber – wie „funktioniert“ die Regulation zwi- untersuchen Veränderungen von Populationen mit Hilfe von SuS ermitteln die Faktoren, von denen das Wachstum von Populationen gesteuert werden (können). Excel-Programm zur Demonstration der Bedeutung der Größen in den Wachstumsformeln (Demo: Biologie - Populationsökologie - Wachstumsverläufe exp.-log. Wachstum Beispiele Eingabe) Wiederholung Nahrungskette-Nahrungsnetz; Begrifflichkeiten »(Primär)Produzenten- SuS ermitteln die Kurvenverläufe in Abhängigkeit von den bestimmenden Größen r, N und K. 35/89 schen diesen beiden Populationen? Simulationen auf der Grundlage des LOTKA-VOLTERRAModells (E6) Konsumenten verschiedener Ordnungen«. Cornelsen 192 Fressfeind-Beute-Beziehung AB V.11: Populationsbiologie – Räuber-BeuteSysteme: Die Elche und Wölfe der Insel Royal http://www.lehrer-online.de/biologischesgleichgewicht.php?sid=17204583340966667542528302 830150 (Animationen und Material zu Räuber-BeuteBeziehungen: Fuchs und Hasen, Luchs und Schneeschuhhasen) Erarbeitung der LOTKA-VOLTERRA-Regeln SuS lernen ein klassisches Beispiel eines Räuber- und Beute-Systems kennen und grenzen die Populationsentwicklung der Beute vor Einführung der Wölfe und die nach ihrer Einführung davon ab. SuS ermitteln mithilfe einfacher Regeln die zyklischen Schwankungen zwischen Beute- und Räuberpopulationen und führen die Schwankungen auf einfache Gesetzmäßigkeiten zurück. Video Sofatutor: http://www.sofatutor.com/biologie/videos/raeube r-beute-beziehung-eine-dynamischewechselwirkung?topic=2717&back_button=1 AB V.12 Spiel: Räuber und Beute – ein Spiel (alternativ: AB V.12a Spiel: Fressen und Gefressenwerden [Linder]) Material: bunte Kugeln, Bechergläser o.ä. Die Populationen verschiedener Organismen wachsen und schrumpfen nach unterschiedlichen „Strategien“ leiten aus Daten zu abiotischen und biotischen Faktoren Zusammenhänge im Hinblick auf zyklische und sukzessive Veränderungen (Abundanz und Dispersion von Arten) sowie K- und rLebenszyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, K4, UF4) Cornelsen 204-205 Entwicklung von Populationen Rückbezug auf Excel-Programm zur Simulation des Populationswachstums – die Kurvenverläufe hängen sehr stark von den Wachstumsraten der Populationen ab. SuS erkennen die Auswirkungen der Veränderung der Werte für r und K auf die Form der Populationswachstumskurve und auf die Veränderung des Populationswachstums IB V.13: Zahlreich oder zäh? Die Altersstrukturen von Populationen und/oder AB V.14: Altersstrukturen von Populationen AB V. 15: Text Campbell: Populationswachstumsmodelle und Lebenszyklen (r- und K36/89 Strategien) und/oder AB V.16: Räuber nehmen Einfluss auf die Altersstruktur einer Population (Bighornschafe und Wölfe) AB V.17: Interspezifische Konkurrenz und Populationswachstum und/oder AB V.18: Das Geheimnis der Lemminge (Stark) SuS erkennen, dass die Zusammen vergleichen das LOTKAhänge beim LOTKA-VOLTERRA-Modell VOLTERRA-Modell mit veröfstark vereinfacht sind. In der Natur sind fentlichten Daten aus Freimeist weitere Größen relevant, die in landmessungen und diskutieeinfachen Modellen kaum berücksichren die Grenzen des Modells tigt werden können. (E6) Diagnose von Schülerkompetenzen: Kartenabfrage: ökologische Nische, Einnischung, Nischentrennung, Nischenüberlappung, aut- und synökologisches Optimum, Konkurrenz, Konkurrenzvermeidung, Konkurrenzverminderung, Symbiose, Mutualismus, Symbiont, Parasitismus, Parasit, Wirt, Population, Populationswachstum, exponentielles Wachstum, logistisches Wachstum, Räuber-Beute-Beziehung, Räuber, Beute, LOTKA-VOLTERRA-Regeln, Lebenszyklusstrategien, rStrategien, K-Strategien, Altersstrukturen von Populationen Leistungsbewertung: Ggf. Klausur; z.B. Klausuraufgaben im Materialordner Theorie und Praxis – wann und warum stößt ein Modell an seine Grenzen? 37/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Ökologie LK) Unterrichtsvorhaben VI: Fotosynthese Thema/Kontext: Erforschung der Fotosynthese – Wie entsteht aus Lichtenergie eine für alle Lebewesen nutzbare Form der Energie? Inhaltsfeld: IF 5 Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Fotosynthese Zeitbedarf: ca. 16 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teilprobleme zerlegen und dazu biologische Fragestellungen formulieren E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen Empfohlene Lehrmittel/Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Ggf. vorbereitend / wiederholend „Frage trifft Antwort“ http://www.planet-schule.de/frage-trifftantwort/spieldetails/animation-fotosynthese-derpflanzen.html Karikatur Stark Unterrichtsmaterialien (s. Ordner) Sichere Grundkenntnisse aus der Sek I über die Fotosynthese sind Voraussetzung für eine Vertiefung von Einzelaspekten Die Schülerinnen und Schüler … Reorganisation des vorhandenen Wissens Online-Film, D 2009, 15 min: Natur und Technik, Fotosynthese (Signatur im Medienzentrum Rhein-Sieg: 49 82068) Concept Map zur Fotosynthese (s. Ordner) Ableitung zentraler Fragen aus einem Text (s. Ordner, Vorschlag: Folie) Aufklärung der Fotosynthese (Historische Experimente) leiten aus Forschungsergebnissen zur Aufklärung der Fo- AB „Die Entdeckungsgeschichte der Fotosyn- Einführend-einfaches Niveau mit Verknüpfungen zur ökologischen Bedeutung der Fotosynthese Es wurden wesentliche und nachvoll38/89 Schülerexperimente zur Fotosynthese (Wasserpest) tosynthese zu Grunde liegende Fragestellungen und Hypothesen ab (E1, E3, UF2, UF4) Wiederholung des allgemeinen Vorgehens bei der Auswertung wissenschaftlicher Experimente analysieren Messdaten zur Abhängigkeit der Fotosyntheseaktivität von unterschiedlichen abiotischen Faktoren (E5) these“ (s. Ordner) ziehbare Versuche ausgewählt AB „Auswertung wissenschaftlicher Experimente – Allgemeine Lösungsstrategie“ (s. Ordner) Markl Biologie: Experimentebuch Oberstufe, Klett-Verlag, Stuttgart 2011, S. 57f. (s. Ordner) AB „Die Beeinflussung der Fotosyntheserate“, in: Natura. Biologie für Gymnasien. Einführungsphase und Qualifikationsphase. Lehrerband, Klett, 1.A. Stuttgart 2011 Biologie heute, SII, Lehrermaterialien, Schroedel-Verlag, 3.A. 2013, S. 64f. (s. Ordner) AB 1A und B: „Vor Ort: Wo findet die Fotosynthese statt?“ (Ordner) + „Partner-Checkup: Fachtermini“ Der Versuch kann auf Wunsch um den Faktor „Lichtstärke“ erweitert werden. Das Material ermöglicht Vertiefung und Anwendung des bestehenden Wissens. Das Material führt die wesentlichen Fachbegriffe ein. Mögliche Klausur: Sonnen- und Schattenblätter Schülerbuch zum Thema oder „Grüne Reihe“ Materialien für den Sekundarbereich II Biologie, Schroedel, 6.A. 2007, S. 102f. Ablauf der Vorgänge der Fotosynthese in den Chloroplasten erläutern mithilfe einfacher Schemata das Grundprinzip der Energieumwandlung in den Fotosystemen und den Mechanismus der ATPSynthese (K3, UF1) erläutern den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Synthesereaktion und ordnen die Reaktionen den unterschiedlichen Kompartimenten des Chloroplasten zu (UF1, UF3) AB „Teilreaktionen der Fotosynthese - Übersicht“ Partnerpuzzle „Abhängigkeit der Fotosynthese von Außenfaktoren“ (Biologie heute, SII, Lehrermaterialien, Schroedel-Verlag, 3.A. 2013, S. 64f. (s. a. Ordner)) http://www.mallig.eduvinet.de/bio/Repetito/Bfosy n2.html Das Material nimmt die Abhängigkeit der Fotosynthese von den abiotischen Faktoren wieder auf und vertieft im Hinblick auf die geforderte Kompetenz Schülerbuch zum Thema oder „Grüne Reihe“ Materialien für den Sekundarbereich II Biologie, Schroedel, 6.A. 2007 AB „Thylakoidmembran – die „Werkbank“ der Fotosynthese“ – Expertengruppen Lichtreaktion: 39/89 https://www.youtube.com/watch?v=bJBXFr8ih48 AB „Lückentext zum Energietransfer“, Unterrichts-Materialien Biologie Sek. II, Stark Verlag: M3 AB „Aus Kohlenstoffdioxid entsteht Glucose“ Markl, Biologie Oberstufe, Klett, Stuttgart 2010, S. 53 und „Übersicht über die Fotosynthese“ s. Ordner AB Biologie Oberstufe, Lehrermaterial, Cornelsen, Berlin 2003, S.134 Sicherung und Evaluation: ..wenden ihr Wissen im Spiel „Auf ins Reaktionszentrum Quizspiel rund um die Fotosynthese“ an Unterrichts-Materialien Biologie Sek. II, Stark Verlag: Mat. D.3.12: „Energietransfer und Elektronenübertragung – Quiz-Lernhilfe zu den lichtinduzierten Fotosynthesevorgängen (s. Ordner) Alternative „Multiple Choice“: Campbell Biologie, Gymnasiale Oberstufe, Übungsbuch, Pearson, München 2011, S.35ff. (s. Ordner) Motivation der Schüler angesichts des komplexen Sachverhaltes. 40/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Ökologie LK) Unterrichtsvorhaben VII: Stoffkreislauf und Energiefluss Thema/Kontext: Synökologie II – Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energiefluss? Inhaltsfeld: IF 5 Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Nahrungsbeziehungen UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben Energiefluss K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentie Biomassepyramide ren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge Stoffkreislauf Zeitbedarf: ca. 15 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen 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 Empfohlene Lehrmittel/Methoden Die Schülerinnen und Schüler … Welche energetischen und stofflichen Beziehungen bestehen unter verschiedenen Organismen eines Ökosystems? Nahrungskette Nahrungsnetz Trophieebenen 2 Stunden stellen energetische und stoffliche Beziehungen verschiedener Organismen unter den Aspekten von Nahrungskette, Nahrungsnetz und Trophieebene formal, sprachlich und fachlich korrekt dar (K1, K3) Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Kurzfilm „Biosphere 2: An American Space Odyssey | Retro Report | The New York Times”, ca. 10 min, Internet, YouTube SuS werden durch das “Biosphere 2Projekt“ mit einem Versuch der Wissenschaftler konfrontiert, künstliche Ökosysteme anzulegen, um dadurch natürEigenverantwortliches Arbeiten liche Kreisläufe besser zu verstehen, AB “Biosphere II”, MAX-WISSEN, Unterrichtssie versetzen sich in die Lage der Formaterial Erdkunde scher und reaktivieren ihr Vorwissen evtl. GEOMAX „Gesucht: Element Nr. 6 - Warum aus der Sek. I Forscher nach Kohlenstoff fahnden“, Ausgabe 1, aktualisierte Neuauflage Herbst 2004 Film „Nahrungsbeziehungen und Stoffkreisläufe Reaktivierung der Grundlagenkenntnisse zum Ökosystem Wald aus der Sek. I: – Lebensgemeinschaft Wald“(Signatur 49 Anfertigung einer groben Übersichts83509), MZ Rhein-Sieg-Kreis, 15 min skizze zu den Nahrungsbeziehungen im Partnerarbeit mit Strukturlegetechnik Ökosystem Wald Übersicht Nahrungsbeziehungen im Ökosystem Wald werden mithilfe des Filmes erarbeitet Hausaufgabe: SuS wiederholen und 41/89 AB „Nahrungsbeziehungen im Ökosystem Wald“ Infoblatt „Nahrungsbeziehungen in Ökosystemen“ (Bioskop, Biologie heute SII Q-Phase) Flaschengarten als Modell für ein Ökosystem Wie erfolgt der Energietransfer durch ein Ökosystem von einer Trophiestufe zur nächsten? 1. Teil des Filmes „Basiswissen Biologie II Energiekreisläufe“, (Signatur: 55 58932), ca. 8 min, MZ Rhein-Sieg-Kreis Alternativ: Film „Ökosystem I - Stoffkreisläufe und Energiefluss“, (Signatur: 55 60253), ca. 28 min, MZ Rhein-Sieg-Kreis Energiefluss “Einbahnstraße der Energie“ Brutto-„ bzw.- „Nettoprimärproduktion eigenverantwortliches Arbeiten AB „Sonnenenergie treibt die Prozesse der Ökosysteme an“, S. 3487349, Markl Biologie, Klett Alternativ: AB „Energiefluss in Ökosystemen“, S. 170/171, Bioskop Qualifikationsphase, NRW, SII, Westermann Treibhauseffekt Kohlenstoffkreislauf Schwerpunkt-Vorgabe Abitur 2017: Kohlenstoffkreislauf Erarbeitung der Aspekte “Einbahnstraße der Energie“ , „10%-Regel“ und „Brutto-„ bzw.- „Nettoprimärproduktion“ Energie- und Biomassepyramiden sind oft Gegenstand ökologischer Aufgabenstellungen, daher sollte der Umgang mit diesen eingeübt werden Übungsaufgaben zu Energiefluss und Biomassepyramiden ausgewählter Ökosysteme, verschiedene Quellen Biomassepyramiden 3 Stunden Welche globalen Umweltproblematiken werden durch den Menschen verursacht und wie können diese verhindert werden? definieren ökologische Begriffe aus der Sek. I präsentieren und erklären auf der Grundlage von Untersuchungsdaten die Wirkung von anthropogenen Faktoren auf ausgewählte globale Stoffkreisläufe (K1, K3, UF1). Ausschnitt Theaterstück „O2-Theater“ Aulis-Bände, Mensch und Umwelt, S. 470ff. Arbeitsteilige Gruppenarbeit mit Internetrecherche und Plakaterstellung, Präsentation im Museumsgang Mögliche Themen: natürlicher Kohlenstoffkreislauf Eingriff des Menschen in den globalen Kohlenstoffkreislauf Treibhauseffekt Folgen der Erderwärmung Maßnahmen zur Verringerung des CO2Ausstoßes Theaterstück wird mit verteilten Rollen als Einstieg vorgetragen (vorbereitende Hausaufgabe) SuS lernen den Treibhauseffekt als Folge der anthropogenen Störung des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs kennen SuS erarbeiten die Hintergrundinformationen zum Treibhauseffekt Sicherung durch Infomaterial „Kohlenstoffkreis42/89 lauf und Klimawandel“ und Film „Der Kreislauf des Kohlenstoffs“ (Signatur 55 55336), 22 min, MZ Rhein-Sieg-Kreis Kohlenstoffdioxid-Bilanzen und Nachhaltigkeit entwickeln Handlungsoptionen für das eigene Konsumverhalten zum Schutz und zur Nutzung natürlicher Ressourcen unter Berücksichtigung verschiedener Perspektiven und schätzen diese unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit ein (B2, B3). AB „Kohlenstoffdioxid-Bilanzen und Nachhaltigkeit“, S. 198/199, Bioskop S II Q-Phase, Westermann SuS reflektieren ihr eigenes Konsumverhalten im Hinblick auf die bestehende CO2-Problematik Übungsaufgaben aus verschiedenen Quellen und Lehrbüchern ca. 5 Stunden 43/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Ökologie LK) Unterrichtsvorhaben VIII: Mensch und Ökosysteme Thema/Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosystemen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen? Inhaltsfeld: IF 5 Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Zyklische und sukzessive Veränderungen der Ökosys- Die Schülerinnen und Schüler können… UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben teme Veränderungen der Ökosysteme durch den Menschen UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden Schutz der Ökosysteme UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, struk Nachhaltigkeit Zeitbedarf: ca. 15 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans turieren und ihre Entscheidung begründen UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren 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 Empfohlene Lehrmittel/Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Film „Die Wahrheit über das Waldsterben“, arte Themenabend, 2011, 52min, Internet relativ langer Film, daher evtl. nur Ausschnitte verwenden Die Schülerinnen und Schüler … Ökosystem Wald in Gefahr https://www.youtube.com/watch?v=fY6yp9P9BCQ 1 Stunde Welchen natürlichen Veränderungen ist ein Ökosystem unterworfen? Mind-Mapping leiten aus Daten zu abiot. und biot. Faktoren Zusammenhänge im Hinblick auf zyklische und sukzessive Veränderungen (Abundanz und AB „Sukzession“ Cornelsen Arbeitsmaterial Alternativ können auch andere Beispiele zu zyklischen und sukzessiven Veränderungen in Ökosystemen Verwendung finden. evtl. Film „Sukzession“ Neubesiedelung eines Zusatzmaterial Infomaterial S. 260/261 „Veränderung von Ökosystemen“, Biologie heute, Q-Phase Sek II 44/89 Sukzessionsstadien nach Kahlschlag Dispersion von Arten) sowie rund K- Lebenszyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, K4, UF4). Lebensraumes (Signatur 55 51274), MZ RheinSieg-Kreis, 30 min „Sukzessionen – die Geburt einer neuen Insel“, Natura Oberstufe Lehrerband Teil B „Ökosysteme im Wandel“ Übungsaufgabe Natura AB „Ökosystem Wald“ Natura Oberstufe Lehrerband Teil B Jahreszeitliche Veränderungen sollen hier nur kurz wiederholend angesprochen werden, evtl. im Rahmen einer Hausaufgabe Gruppenpuzzle mit Internetrecherche SuS recherchieren zu ausgewählten Neophyten und Neozoen, Bsp. Drüsiges Springkraut, Herkulesstaude, Kartoffelkäfer und Bisam Jahreszeitliche Veränderungen 2 Stunden Welchen Einfluss hat die Einschleppung fremder Tier- und Pflanzenarten auf ein bestehendes Ökosystem? recherchieren Beispiele für die biologische Invasion von Arten und leiten Folgen für das Ökosystem ab (K2, K4). Alternativ: „Invasion von Arten und Folgen für Ökosysteme“, S. 202/203 Bioskop Q-Phase SII mit Aufgaben Übungsaufgaben aus verschiedenen Quellen: Unterrichtsmaterial aus Unterricht Biologie „Importierte Lösung - Dungkäfer in Australien“ 2011 „Die Marktchancen der Springkräuter“ 2009 „Gefahr für die Sonora-Wüste“ Unterricht Biologie (Aufgabe pur) 2009 „Ratten auf den Aleuten- ein abgeschlossenes Kapitel“ Unterricht Biologie, 2011, Aufgabe pur entwickeln Handlungsoptionen für das eigene Konsumverhalten zum Schutz und zur Nutzung natürlicher Ressourcen unter Berücksichtigung verschiedener Perspektiven und schätzen diese unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit ein (B2, B3). AB „Alltägliche Umweltsünden des Menschen“, S.162ff., Aulis-Aufgabenband Umweltschutz SuS verschaffen sich einen Überblick über die Eingriffe des Menschen in bestehende Ökosysteme, evtl. vorbereitende Hausaufgabe diskutieren Konflikte zwischen der Nutzung natürlicher Ressourcen und dem Naturschutz Film: „Ökosystem Tropischer Regenwald“, „Tropischer Regenwald in Amazonien“ (Signatur 55001), 15 min, MZ Rhein-Sieg-Kreis Neophyten und Neozoen 2 Stunden Auf welche Art und Weise gefährdet der Mensch funktionierende Ökosysteme durch sein Fehlverhalten und wie lässt sich diesem unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit vorbeugen? Mensch und Umwelt AB mit Informationen „Menschliche Aktivitäten bedrohen die Biodiversität“, S. 371/372, Markl Biologie SII, Klett Lernzirkelarbeit in Kleingruppen Lernzirkel „Mensch und Umwelt“ Materialgrundlage S.256-261, Natura SII QPhase, Klett I-Pad zur Internetrecherche 3 Stunden Wie kann der Mensch Konflikten zwischen der Nutzung und dem Schutz natürlicher Res- Alternative zum Lernzirkel AB „Nachhaltige Entwicklungskonzepte“ S. 256/257, Biologie heute SII Q-Phase Filmbeitrag zur Vermittlung des Grundlagenwissens zum 45/89 sourcen begegnen? Nutzung und Schutz natürlicher Ressourcen (B2, B3). „Rein pflanzlich, dennoch schädlich?“, Artikel aus Unterricht Biologie 2012 Informationstext zur Palmölproduktion in Indonesien, Rahmenkonzept für komplexe Umweltproblemsituationen Texterschließung durch Fragetypen der IMPROVE-Methode (Kasten) Umweltproblemsituation erfassen mithilfe der „Think-Pair-Share“-Methode, SuS beschreiben, erläutern und diskutieren komplexe Umweltproblemsituationen, deren Lösungen strittig sind SuS entwickeln und bewerten Handlungsoptionen zum Schutz und zur Nutzung natürlicher Ressourcen unter Berücksichtigung verschiedener Perspektiven Einzelarbeit, Partnerarbeit und Präsentation Reflexion erlernter Inhalte Vorbereitung und Durchführung der Diskussion im Fishbowl, Material Rollenkarten 4 Stunden Alternativ zur Regenwaldproblematik: „Elefanten in Zimbabwe“ Artikel aus Unterricht Biologie 2001 CAMPFIRE – Elefantenmanagement in Afrika Reiseprospekte, die für Fotosafaris in afrikan. Nationalparks werben Folie mit Karte von Zimbabwe Meinungskarten zum „culling“ Materialien aus Beihefter CAMPFIRE-Programm Übung/Vertiefung: „Entwicklungshilfe beschleunigt Abholzung des Tropenwaldes“ Unterricht Biologie Unterrichtseinheit „Verantwortung für die Biosphäre“ Februar 1991 Übungsklausur „Der Mensch verändert Ökosysteme“ Markl Biologie Lehrerbuch Oberstufe Ernst Klett Filmempfehlungen: „Der geschundene Planet- Ökologische Gefahren des 21. Jahrhunderts“ (Signatur: 49 82349), ca. 30 min, MZ Rhein-Sieg-Kreis „Der verwundete Planet I- Ökosystem Erde in Gefahr“ (Signatur: 55 584), ca. 27 min, MZ Rhein-Sieg-Kreis 46/89 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Q1 Ökologie GK Qualifikationsphase Q1 (LK) Unterrichtsvorhaben IV: Umweltfaktoren und ökologische Potenz Thema / Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Unterrichtsvorhaben V: Dynamik von Populationen Thema / Kontext: Synökologie I - Welchen Einfluss haben interund intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E1 Probleme und Fragestellungen E5 Auswertung E7 Arbeits- und Denkweisen K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E5 Auswertung E6 Modelle K3 Präsentation K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Umweltfaktoren und ökologische Potenz Inhaltliche Schwerpunkte: Dynamik von Populationen Zeitbedarf: ca. 12 Std. (à 45 Minuten) Unterrichtsvorhaben VI: Fotosynthese Thema / Kontext: Erforschung der Fotosynthese – Wie entsteht aus Lichtenergie eine für alle Lebewesen nutzbare Form der Energie? Zeitbedarf: ca. 9 Std. (à 45 Minuten) Unterrichtsvorhaben VII: Stoffkreislauf und Energiefluss Thema / Kontext: Synökologie II – Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung E5 Auswertung Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe K1 Dokumentation K3 Präsentation B2 Entscheidungen B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Fotosynthese Inhaltliche Schwerpunkte: Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: ca. 6 Std. (à 45 Minuten) Unterrichtsvorhaben VIII: Mensch und Ökosysteme Zeitbedarf: ca. 8 Std. (à 45 Minuten) 47/89 Thema / Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderungen von Ökosystemen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung K2 Recherche K4 Argumentation B2 Entscheidungen B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte: Mensch und Ökosysteme Summe Ökologie GK: 45 Std. (á 45 Minuten) Zeitbedarf: ca. 10 Std. (à 45 Minuten) 48/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Ökologie GK) Unterrichtsvorhaben IV: Umweltfaktoren und ökologische Potenz Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Inhaltsfeld: IF 5 Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Umweltfaktoren / abiotische Faktoren UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, struk Wirkung biotischer und abiotischer Faktoren auf Inditurieren und ihre Entscheidung begründen viduen UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse Ökologische Potenz Zeitbedarf: ca. 12 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans modifizieren und reorganisieren E1 selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben E7 naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren Empfohlene Lehrmittel/Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Kartenabfrage-Themen: z.B. Biotop, Biozönose, Ökosystem, Ökologie, Stockwerkbau, Pflanzenund Tierarten, ökologische Ansprüche, abiotische und biotische Faktoren, Nahrungskette, netz, Ernährungsebenen (Produzenten, Konsumenten, Destruenten), Kreislauf KohlenstoffSauerstoff, Klimatische Wirkung des Waldes, Funktionen des Waldes AB IV.1: Abiotische Faktoren – die Kombination macht´s und/oder AB IV.2: Der Wald wirkt sich auf das Klima einer Region aus (2 AB) SuS thematisieren und erläutern zentrale Aspekte aus dem Bereich „ökologische Beziehungen zwischen Organismen und Umwelt“ (Re)Aktivierung von Kenntnissen Die Schülerinnen und Schüler … Einführung Ökosystem Wald Wiederholung, Erhebung & Reaktivierung Vorwissen SI Gewähltes Ökosystem: Wald, Waldrand und benachbarte Freiflächen (Acker, Grünland) --- In welcher Weise verändern sich relevante Umweltfaktoren (z.B. Lichtmenge, Luft- und Bodentemperatur, Windgeschwindigkeit, Feuchtigkeit)im räumlichen und zeitlichen Rahmen und welche Relevanz hat dies für verschiedene Bereiche im Lebensraum Wald? entwickeln aus zeitlichrhythmischen Änderungen des Lebensraumes biologische Fragestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5) Erfassung der Bedeutung bestimmter abiotischer Faktoren (Licht, Temperatur) 49/89 Welche abiotischen Faktoren sind an der „Steuerung“ der Verbreitung von Organismenarten beteiligt? zeigen den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von Bioindikatoren und der Intensität abiotischer Faktoren in einem beliebigen Ökosystem (UF3, UF4, E1) Inwieweit steuern abiotische Faktoren die Verbreitung von Lebewesen in einem Lebensraum? Regel oder Gesetz? Inwieweit unterscheiden sich die Aussagen tiergeographischer Regeln (BERGMANN; ALLEN) von naturwissenschaftlichen Gesetzen? AB IV.4: Materialsammlung ELLENBERG Frühblüher im Laubwald Erläuterungen zu den Zeigerwerten Frühblüher und Jahresgang der Lichtwerte Lichtwerte im Jahresgang Cornelsen 214-215 Ökosystem Wald Cornelsen 179 Abiotische Ökofaktoren und Bioindikatoren erläutern die Aussagekraft von biologischen Regeln (u.a. tiergeographische Regeln) und grenzen diese von naturwissenschaftlichen Gesetzen ab (E7, K4) AB IV.5: Überleben – eine Frage der Toleranz Cornelsen 177 Ökofaktor Temperatur Experimente zu BERGMANN´scher und ALLEN´scher Klimaregel. AB IV.10: Optimale Körper AB/IB IV.11: Verbreitung der Bären-FüchsePinguine (Karte) Vergleich mit AB IV.6 Video auf Sofatutor zur Bergmann´schen Regel (http://www.sofatutor.com/biologie/videos/bergm annsche-regel?topic=251&back_button=1) SuS ordnen Wuchsorte von Pflanzen abiotischen Faktoren durch (ELLENBERG´sche Zeigerwerte) SuS ermitteln die Kenndaten von Toleranzkurven und bestimmen die Kardinalpunkte (Optimum, Minimum, Maximum) und Bereiche (Pessima, Präferendum, ökologische Potenz, Toleranzbereich) SuS ermitteln die Beziehungen zwischen Körpervolumen und –oberfläche (-form) und der Wärmespeicherfähigkeit und ermitteln auf diese Weise die Zusammenhänge, die zur Formulierung der BERGMANN´schen Klimaregel geführt haben. SuS ermitteln die zu starke Reduktion der Ergebnisse zur Verbreitung der drei Säugetierarten (starke Überschneidungen der Verbreitungen). Diagnose von Schülerkompetenzen: Blitzlicht (im gesamten Kurs); Stichworte aus dem vorangegangenen Kapitel: … mögliche Stichworte: abiotische Faktoren, biotische Faktoren, Toleranzkurve, Optimum, Minimum, Maximum, Pessimum, ökologische Potenz, Präferendum, (ELLENBERG´sche) Zeigerwerte, Bioindikation Leistungsbewertung: Ggf. Klausur, z.B. Klausuraufgaben im Materialordner 50/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Ökologie GK) Unterrichtsvorhaben V: Dynamik von Populationen Thema/Kontext: Synökologie I: Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Inhaltsfeld: IF 5 Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Dynamik von Populationen UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben Populationsdynamische Prozesse und Lebenszyk UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen lusstrategien Zeitbedarf: ca. 9 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren Empfohlene Lehrmittel/Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Arbeitsteilige Gruppenarbeit - Lernplakaterstellung AB V.1a: Ökosystem Wiese – Nischen zweier Sichelwanzenarten AB V.1b: Untersuchungen zum ökologischen Verhalten zweier krautiger Pflanzenarten AB V.1d: Aut- und synökologisches Optimum – der Hohenheimer Grundwasserversuch AB V.1e: Anpassung bei Crangon septemspinosa an Temperatur- und Salzgehalt SuS beschäftigen sich arbeitsteilig mit jeweils einem Beispiel zum Themenkomplex „ökologische Nische“ und präsentieren ihre Ergebnisse in Form von Gruppen-Lernplakaten (Museumsrundgang) Die Schülerinnen und Schüler … Wie wird die Koexistenz von Lebewesen verschiedener Arten in einem Lebensraum gewährleistet? die ökologische Nische erklären mit Hilfe des Modells der ökologischen Nische die Koexistenz von Arten (E6, UF1, UF2) www: „Standardsicherung – Lernplakat“ (Suchbegriffe) Zusatz: AB V.3: Komplexe Verhältnisse – öko51/89 logische Nischen (Rohrsänger) Welche weiteren Formen der Koexistenz gibt es? Symbiose Parasitismus intra- und interspezifische Konkurrenz 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) Cornelsen 188 Zusammenwirken abiotischer Faktoren im Lebensraum Cornelsen 191 Biotische Faktoren im Überblick Cornelsen 198-199 Ökologische Nische Symbiose: AB V.4a: Text: Das Faultier, die Motte und die Alge und/oder AB V.4b: Faultiere – ein Leben in Zeitlupe und/oder AB V.5: Symbiosen am Korallenriff Cornelsen 194 Symbiose Parasitismus: AB V.6: Saugwürmer und eierlegende Zahnkarpfen und/oder AB V.7: Lebendige Souvenirs (Parasiten) SuS lernen Interaktionen zwischen Tieren und Tieren und Pflanzen kennen und charakterisieren diese im Hinblick auf die Koexistenz der und die Beziehungen zwischen den beteiligten Arten, auch im Hinblick auf die Folgen für die beteiligten Lebewesen Zusammenfassung Cornelsen 193 Parasitismus Welche Faktoren beeinflussen das Wachstum und die Dynamik von Populationen? beschreiben die Dynamik von Populationen in Abhängigkeit von dichteabhängigen und dichteunabhängigen Faktoren (UF1) AB V.8: Silbenrätsel: „Formen des Zusammenlebens“ (LINDER) AB V.9: Typen und Phasen des Populationswachstums – exponentielles und logistisches Wachstum (IB+AB) AB V.10: Eine Population wächst … wohin? Dreizehenmöwen auf Helgoland Cornelsen 202 Wachstum von Populationen Beute und Räuber – wie „funktioniert“ die Regulation zwi- untersuchen Veränderungen von Populationen mit Hilfe von SuS ermitteln die Faktoren, von denen das Wachstum von Populationen gesteuert werden (können). Excel-Programm zur Demonstration der Bedeutung der Größen in den Wachstumsformeln (Demo: Biologie - Populationsökologie - Wachstumsverläufe exp.-log. Wachstum Beispiele Eingabe) Wiederholung Nahrungskette-Nahrungsnetz; Begrifflichkeiten »(Primär)Produzenten- SuS ermitteln die Kurvenverläufe in Abhängigkeit von den bestimmenden Größen r, N und K. 52/89 schen diesen beiden Populationen? Simulationen auf der Grundlage des LOTKA-VOLTERRAModells (E6) Konsumenten verschiedener Ordnungen«. Cornelsen 192 Fressfeind-Beute-Beziehung AB V.11: Populationsbiologie – Räuber-BeuteSysteme: Die Elche und Wölfe der Insel Royal http://www.lehrer-online.de/biologischesgleichgewicht.php?sid=17204583340966667542528302 830150 (Animationen und Material zu Räuber-BeuteBeziehungen: Fuchs und Hasen, Luchs und Schneeschuhhasen) Erarbeitung der LOTKA-VOLTERRA-Regeln SuS lernen ein klassisches Beispiel eines Räuber- und Beute-Systems kennen und grenzen die Populationsentwicklung der Beute vor Einführung der Wölfe und die nach ihrer Einführung davon ab. SuS ermitteln mithilfe einfacher Regeln die zyklischen Schwankungen zwischen Beute- und Räuberpopulationen und führen die Schwankungen auf einfache Gesetzmäßigkeiten zurück. Video Sofatutor: http://www.sofatutor.com/biologie/videos/raeube r-beute-beziehung-eine-dynamischewechselwirkung?topic=2717&back_button=1 AB V.12 Spiel: Räuber und Beute – ein Spiel (alternativ: AB V.12a Spiel: Fressen und Gefressenwerden [Linder]) Material: bunte Kugeln, Bechergläser o.ä. Die Populationen verschiedener Organismen wachsen und schrumpfen nach unterschiedlichen „Strategien“ Cornelsen 204-205 Entwicklung von Populationen Rückbezug auf Excel-Programm zur Simulation leiten aus Daten zu abiotischen und biotischen Faktoren des Populationswachstums – die Kurvenverläufe hängen sehr stark von den Wachstumsraten Zusammenhänge im Hinblick der Populationen ab. auf zyklische und sukzessive Veränderungen (Abundanz und Dispersion von Arten) so- IB V.13: Zahlreich oder zäh? Die Altersstrukturen von Populationen wie K- und rund/oder Lebenszyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, K4, UF4) AB V.14: Altersstrukturen von Populationen SuS erkennen die Auswirkungen der Veränderung der Werte für r und K auf die Form der Populationwachstumskurve und auf die Veränderung des Populationswachstums AB V. 15: Text Campbell: Populationswachstumsmodelle und Lebenszyklen (r- und K53/89 Strategien) und/oder AB V.16: Räuber nehmen Einfluss auf die Altersstruktur einer Population (Bighornschafe und Wölfe) Diagnose von Schülerkompetenzen: Kartenabfrage: ökologische Nische, Einnischung, Nischentrennung, Nischenüberlappung, aut- und synökologisches Optimum, Konkurrenz, Konkurrenzvermeidung, Konkurrenzverminderung, Symbiose, Mutualismus, Symbiont, Parasitismus, Parasit, Wirt, Population, Populationswachstum, exponentielles Wachstum, logistisches Wachstum, Räuber-Beute-Beziehung, Räuber, Beute, LOTKA-VOLTERRA-Regeln, Lebenszyklusstrategien, rStrategien, K-Strategien, Altersstrukturen von Populationen Leistungsbewertung: Ggf. Klausur; z.B. Klausuraufgaben im Materialordner 54/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Ökologie GK) Unterrichtsvorhaben VI: Fotosynthese Thema/Kontext: Erforschung der Fotosynthese – Wie entsteht aus Lichtenergie eine für alle Lebewesen nutzbare Form der Energie? Inhaltsfeld: IF 5 Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Fotosynthese Kurzform für GK Zeitbedarf: ca. 6 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben Empfohlene Lehrmittel/Methoden Die Schülerinnen und Schüler … Schülerexperimente zur Fotosynthese (Wasserpest) analysieren Messdaten zur Abhängigkeit der Fotosyntheseaktivität von unterschiedlichen abiotischen Faktoren (E5) Markl Biologie: Experimentebuch Oberstufe, Klett-Verlag, Stuttgart 2011, S. 57f. (s. Ordner) AB „Die Beeinflussung der Fotosyntheserate“, in: Natura. Biologie für Gymnasien. Einführungsphase und Qualifikationsphase. Lehrerband, Klett, 1.A. Stuttgart 2011 Biologie heute, SII, Lehrermaterialien, Schroedel-Verlag, 3.A. 2013, S. 64f. (s. Ordner) AB 1A und B: „Vor Ort: Wo findet die Fotosynthese statt?“ (Ordner) + „Partner-Checkup: Fachtermini“ Schülerbuch zum Thema oder „Grüne Reihe“ Materialien für den Sekundarbereich II Biologie, Schroedel, 6.A. 2007, S. 102f. Ablauf der Vorgänge der Fotosynthese in den Chloroplasten erläutern den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Synthesereaktion und ordnen die Reaktionen den unterschiedlichen Kompartimenten des Chloroplasten zu (UF1, Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz AB „Teilreaktionen der Fotosynthese - Übersicht“ Partnerpuzzle „Abhängigkeit der Fotosynthese von Außenfaktoren“ (Biologie heute, SII, Lehrermaterialien, Schroedel-Verlag, 3.A. 2013, S. 64f. (s. a. Ordner)) Der Versuch kann auf Wunsch um den Faktor „Lichtstärke“ erweitert werden. Das Material ermöglicht Vertiefung und Anwendung des bestehenden Wissens. Das Material führt die wesentlichen Fachbegriffe ein. Mögliche Klausur: Sonnen- und Schattenblätter Das Material nimmt die Abhängigkeit der Fotosynthese von den abiotischen Faktoren wieder auf und vertieft im Hinblick auf die geforderte Kompetenz 55/89 UF3) http://www.mallig.eduvinet.de/bio/Repetito/Bfosy n2.html Schülerbuch zum Thema oder „Grüne Reihe“ Materialien für den Sekundarbereich II Biologie, Schroedel, 6.A. 2007 AB „Thylakoidmembran – die „Werkbank“ der Fotosynthese“ – Expertengruppen Lichtreaktion: https://www.youtube.com/watch?v=bJBXFr8ih48 AB „Lückentext zum Energietransfer“, Unterrichts-Materialien Biologie Sek. II, Stark Verlag: M3 AB „Aus Kohlenstoffdioxid entsteht Glucose“ Markl, Biologie Oberstufe, Klett, Stuttgart 2010, S. 53 und „Übersicht über die Fotosynthese“ s. Ordner AB Biologie Oberstufe, Lehrermaterial, Cornelsen, Berlin 2003, S.134 56/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Ökologie GK) Unterrichtsvorhaben VII: Stoffkreislauf und Energiefluss Thema/Kontext: Synökologie II – Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energiefluss? Inhaltsfeld: IF 5 Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Nahrungsbeziehungen UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben Energiefluss K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentie Biomassepyramide ren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge Stoffkreislauf Zeitbedarf: ca. 8 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen 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 Empfohlene Lehrmittel/Methoden Die Schülerinnen und Schüler … Welche energetischen und stofflichen Beziehungen existieren zwischen verschiedenen Organismen eines Ökosystems? Nahrungskette Nahrungsnetz Trophieebenen stellen energetische und stoffliche Beziehungen verschiedener Organismen unter den Aspekten von Nahrungskette, Nahrungsnetz und Trophieebene formal, sprachlich und fachlich korrekt dar (K1, K3) Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Kurzfilm „Biosphere 2: An American Space Odyssey | Retro Report | The New York Times”, ca. 10 min, Internet, YouTube SuS werden durch das “Biosphere 2Projekt“ mit einem Versuch der Wissenschaftler konfrontiert, künstliche Ökosysteme anzulegen, um dadurch Eigenverantwortliches Arbeiten natürliche Kreisläufe besser zu versteAB “Biosphere II”, MAX-WISSEN, Unterrichtshen, sie versetzen sich in die Lage der material Erdkunde Forscher und reaktivieren ihr Vorwisevtl. GEOMAX „Gesucht: Element Nr. 6 - Warum sen aus der Sek. I Forscher nach Kohlenstoff fahnden“, Ausgabe 1, aktualisierte Neuauflage Herbst 2004 Film „Nahrungsbeziehungen und Stoffkreisläufe Reaktivierung der Grundlagenkenntnisse zum Ökosystem Wald aus der – Lebensgemeinschaft Wald“(Signatur 49 Sek. I: Anfertigung einer groben Über83509), MZ Rhein-Sieg-Kreis, 15 min sichtsskizze zu den NahrungsbeziePartnerarbeit mit Strukturlegetechnik hungen im Ökosystem Wald Übersicht Nahrungsbeziehungen im Ökosystem Wald werden mithilfe des Filmes erarbeitet Hausaufgabe: SuS wiederholen und 57/89 AB „Nahrungsbeziehungen im Ökosystem Wald“ 2 Stunden Infoblatt „Nahrungsbeziehungen in Ökosystemen“ (Bioskop, Biologie heute SII Q-Phase) Flaschengarten als Modell für ein Ökosystem Wie erfolgt der Energietransfer durch ein Ökosystem von einer Trophiestufe zur nächsten? 1. Teil des Filmes „Basiswissen Biologie II Energiekreisläufe“, (Signatur: 55 58932), ca. 8 min, MZ Rhein-Sieg-Kreis Alternativ: Film „Ökosystem I - Stoffkreisläufe und Energiefluss“, (Signatur: 55 60253), ca. 28 min, MZ Rhein-Sieg-Kreis Energiefluss “Einbahnstraße der Energie“ Brutto-„ bzw.- „Nettoprimärproduktion Biomassepyramiden 2 Stunden Welche globalen Umweltproblematiken werden durch den Menschen verursacht und wie können diese verhindert werden? präsentieren und erklären auf der Grundlage von Untersuchungsdaten die Wirkung von anthropogenen Faktoren auf einen ausgewählten globalen Stoffkreislauf (K1, K3, UF1). Treibhauseffekt Kohlenstoffkreislauf Schwerpunkt-Vorgabe Abitur 2017: Kohlenstoffkreislauf Kohlenstoffdioxid-Bilanzen und Nachhaltigkeit entwickeln Handlungsoptionen für das eigene Konsumverhalten und schätzen diese unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit ein (B2, B3). definieren ökologische Begriffe aus der Sek. I Erarbeitung der Aspekte “Einbahnstraße der Energie“ , „10%-Regel“ und „Brutto-„ bzw.- „Nettoprimärproduktion“ eigenverantwortliches Arbeiten AB „Sonnenenergie treibt die Prozesse der Ökosysteme an“, S. 3487349, Markl Biologie, Klett Energie- und Biomassepyramiden sind oft Gegenstand ökologischer Aufgabenstellungen, daher sollte der Umgang mit diesen eingeübt werden Alternativ: AB „Energiefluss in Ökosystemen“, S. 170/171, Bioskop Qualifikationsphase, NRW, SII, Westermann Übungsaufgaben zu Energiefluss und Biomassepyramiden ausgewählter Ökosysteme, verschiedene Quellen Ausschnitt Theaterstück „O2-Theater“ Aulis-Bände, Mensch und Umwelt, S. 470ff. Arbeitsteilige Gruppenarbeit mit Internetrecherche und Plakaterstellung, Präsentation im Museumsgang Mögliche Themen: natürlicher Kohlenstoffkreislauf Eingriff des Menschen in den globalen Kohlenstoffkreislauf Treibhauseffekt Folgen der Erderwärmung Maßnahmen zur Verringerung des CO2Ausstoßes Sicherung durch Infomaterial „Kohlenstoffkreislauf und Klimawandel“ und Film „Der Kreislauf des Kohlenstoffs“ (Signatur 55 55336), 22 min, MZ Rhein-Sieg-Kreis AB „Kohlenstoffdioxid-Bilanzen und Nachhaltigkeit“, S. 198/199, Bioskop, SII Q-Phase, West- Theaterstück wird mit verteilten Rollen als Einstieg vorgetragen (vorbereitende Hausaufgabe) SuS lernen den Treibhauseffekt als Folge der anthropogenen Störung des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs kennen SuS erarbeiten die Hintergrundinformationen zum Treibhauseffekt SuS reflektieren ihr eigenes Konsumverhalten im Hinblick auf die bestehende CO2-Problematik Übungsaufgaben aus verschiedenen 58/89 ca. 4 Stunden ermann Quellen und Lehrbüchern 59/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Ökologie GK) Unterrichtsvorhaben VIII: Mensch und Ökosysteme Thema/Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosystemen – Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen? Inhaltsfeld: IF 5 Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Zyklische und sukzessive Veränderungen der Ökosys- Die Schülerinnen und Schüler können… UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben teme Veränderungen der Ökosysteme durch den Menschen UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden Schutz der Ökosysteme UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, Nachhaltigkeit Zeitbedarf: ca. 10 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Welchen natürlichen Veränderungen sind Ökosysteme unterworfen? Sukzessionsstadien nach Kahlschlag Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler … leiten aus Daten zu abiot. und biot. Faktoren Zusammenhänge im Hinblick auf zyklische und sukzessive Veränderungen (Abundanz und Dispersion von Arten) sowie rund K- Lebenszyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, K4, UF4). strukturieren und ihre Entscheidung begründen UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren 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 Empfohlene Lehrmittel/Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Infomaterial S. 260/261 „Veränderung von Ökosystemen“, Biologie heute, Q-Phase Sek II Alternativ können auch andere Beispiele zu zyklischen und sukzessiven Veränderungen in Ökosystemen Verwendung finden. AB „Sukzession“ Cornelsen Arbeitsmaterial evtl. Film „Sukzession“ Neubesiedelung eines Lebensraumes (Signatur 55 51274), MZ RheinSieg-Kreis, 30 min Zusatzmaterial „Sukzessionen – die Geburt einer neuen Insel“, Natura Oberstufe Lehrerband Teil B „Ökosysteme im Wandel“ Übungsaufgabe Natura 60/89 AB „Ökosystem Wald“ Natura Oberstufe Lehrerband Teil B Jahreszeitliche Veränderungen 1 Stunde Welchen Einfluss hat die Einschleppung fremder Tier- und Pflanzenarten auf ein bestehendes Ökosystem? recherchieren Beispiele für die biologische Invasion von Arten und leiten Folgen für das Ökosystem ab (K2, K4). Neozoen und Neophyta Gruppenpuzzle mit Internetrecherche AB mit Informationen „Menschliche Aktivitäten bedrohen die Biodiversität“, S. 371/372, Markl Biologie SII, Klett Mensch und Umwelt entwickeln Handlungsoptionen für das eigene Konsumverhalten zum Schutz und zur Nutzung natürlicher Ressourcen unter Berücksichtigung verschiedener Perspektiven und schätzen diese unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit ein (B2, B3). SuS recherchieren zu ausgewählten Neophyten und Neozoen, Bsp. Drüsiges Springkraut, Herkulesstaude, Kartoffelkäfer und Bisam Alternativ: „Invasion von Arten und Folgen für Ökosysteme“, S. 202/203 Bioskop Q-Phase SII mit Aufgaben Übungsaufgaben aus verschiedenen Quellen: Unterrichtsmaterial aus Unterricht Biologie „Importierte Lösung - Dungkäfer in Australien“ 2011 „Die Marktchancen der Springkräuter“ 2009 „Gefahr für die Sonora-Wüste“ Unterricht Biologie (Aufgabe pur) 2009 „Ratten auf den Aleuten- ein abgeschlossenes Kapitel“ Unterricht Biologie, 2011, Aufgabe pur AB „Alltägliche Umweltsünden des Menschen“, S.162ff., AULIS-Aufgabenband Umweltschutz SuS verschaffen sich einen Überblick über die Eingriffe des Menschen in bestehende Ökosysteme, evtl. vorbereitende Hausaufgabe 2 Stunden Auf welche Art und Weise gefährdet der Mensch funktionierende Ökosysteme durch sein Fehlverhalten und wie lässt sich diesem unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit vorbeugen? Jahreszeitliche Veränderungen sollen hier nur kurz wiederholend angesprochen werden, evtl. im Rahmen einer Hausaufgabe Lernzirkelarbeit in Kleingruppen Lernzirkel „Mensch und Umwelt“ Materialgrundlage S.256-261, Natura SII QPhase, Klett I-Pad zur Internetrecherche 2 Stunden Alternative zum Lernzirkel AB „Nachhaltige Entwicklungskonzepte“ S. 256/257, Biologie heute SII QPhase Filmempfehlungen: „Der geschundene Planet- Ökologische Gefahren des 21. Jahrhunderts“ (Signatur: 49 82349), ca. 30 min, MZ Rhein-Sieg-Kreis „Der verwundete Planet I- Ökosystem Erde in Gefahr“ (Signatur: 55 584), ca. 27 min, MZ Rhein-Sieg-Kreis Wie kann der Mensch Konflikten zwischen der Nutzung und Zeitungsartikel „Ludwigsfeld: Überall Kartoffelkäfer“, Stüwe 14.08.2012 Problematisierung des Befalls von Nutzpflanzen durch Schädlinge 61/89 dem Schutz natürlicher Ressourcen begegnen? Infotext „Kartoffelkäfer – ein Schädling mit Geschichte“ , 19.07.2013 Artikel aus Schule und Wissen Schwerpunkt-Vorhaben Abitur 2017: Schädlingsbekämpfung im GK Schädlinge für den Menschen Methoden der Schädlingsbekämpfung Integrierter Pflanzenschutz evtl. ergänzend Kurzfilm über den Kartoffelkäfer aus dem Internet diskutieren Konflikte zwischen der Nutzung natürlicher Ressourcen und dem Naturschutz (B2, B3). arbeitsteilige Gruppenarbeit mit Internetrecherche zu den gängigen Methoden der Schädlingsbekämpfung (technische-biotechnische, chemische, biologische Schädlingsbekämpfung, Brutparasitismus als gentechnische Methode) Evtl. Rückbezug auf die 3. LOTKAVOLTERRA-Regel Materialgrundlage auch im Ordner Präsentation der Rechercheergebnisse durch Kurzreferate der Gruppen Rückbezug zur Ausgangsproblematik: Bekämpfung der Kartoffelkäfer zum Schutz der Kartoffelpflanze Ausgangsproblematik z. B. Kartoffelkäferplage evtl. Rollenspiel im Fish-bowl Anwohner, Kartoffelbauer, Umweltschützer, Chemieunternehmen, Verbraucherschutz, Ärzteverband, Biologe in einer Talk-Show Arbeitsteilige Gruppenarbeit zum Sammeln der Argumente der verschiedenen Vertreter- Durchführung der Talk-Runde mit Moderator 3 Stunden Zusammenfassung oder Übung AB „Pflanzenschutz im Wandel der Zeit“ SuS bearbeiten das AB in der Hausaufgabe Weitere Übungsaufgaben zur Schädlingsbekämpfung aus verschiedenen Quellen im Ordner 62/89 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Q2 Evolution LK Unterrichtsvorhaben I: Mechanismen der Evolution Einführungsphase Unterrichtsvorhaben II: Hinweise für die Evolution Thema / Kontext: Wie verändern sich Lebewesen? Wie entstehen neue Arten? Thema / Kontext: Welche Befunde stützen die Evolutionstheorie? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen K3 Präsentation K4 Argumentation B2 Entscheidungen Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E2 Wahrnehmung und Messung E3 Hypothesen E5 Auswertung E6 Modelle K1 Dokumentation K3 Präsentation K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Variation und Selektion als Grundlage biologischer Anpassung Inhaltliche Schwerpunkte: Artbildung und Isolation anatomische und molekulargenetische Belege für Evolution Stammbäume (Teil 1) Zeitbedarf: ca.16 Std. (à 45 Minuten) Zeitbedarf: ca. 13 Std. (à 45 Minuten) 63/89 Unterrichtsvorhaben III: Evolution der Sozialstrukturen Thema / Kontext: Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF4 Vernetzung E5 Auswertung K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution und Verhalten Zeitbedarf: ca. 7 Std. (à 45 Minuten) Unterrichtsvorhaben IV: Humanevolution Thema / Kontext: Wie entstand der Mensch? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E3 Hypothesen E5 Auswertung E6 Modelle K1 Dokumentation K4 Argumentation B1 Kriterien B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: IF6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution des Menschen Stammbäume (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 14 Std. (à 45 Minuten) Summe Evolution LK: 50 Std. (á 45 Minuten) 64/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Evolution LK) Unterrichtsvorhaben I: Mechanismen der Evolution Thema/Kontext: Wie verändern sich Lebewesen? Wie entstehen neue Arten? Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Variation und Selektion als Grundlage biologischer UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben Anpassung UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen Artbildung und Isolation auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen, UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren Zeitbedarf: ca. 16 Std. (à 45 Minuten) E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen E7 naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren 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 / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Der Evolutionsgedanke Gegenüberstellung der Annahmen von der Konstanz und Inkonstanz der Arten Entwicklung des Evolutionsgedankens Gegenüberstellung von Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler … stellen Erklärungsmodelle für die Evolution in ihrer historischen Entwicklung und damit verbundenen Veränderungen des Weltbildes dar (E7) Empfohlene Lehrmittel/Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Abbildung zur Schöpfungsgeschichte und von einem Stammbaum Film: Neues von Evolution und Genetik: 5671283-01_01_ Evolutionsforscher AB „Evolutionstheorien nach Lamarck und Darwin“, „Lamarck und/oder Darwin“ (s. Mat.) Widerlegung Lamarck: AB 65/89 Lamarck und Darwin Kritik an Lamarck Variation und Selektion als Grundlage biologischer Anpassung Begriffe der Evolutionsbiologie: Population und Genpool, Evolution als Veränderung des Genpools einer Population Rekombination und Mutation als Voraussetzung für Variabilität Selektion als richtungsweisender Evolutionsfaktor (Begriffe Selektionsfaktor, Selektionsdruck, Fitness) Selektionstypen: stabilisierend, transformierend, disruptiv Fluktuationstest erläutern den Einfluss der Evolutionsfaktoren (Mutation, Rekombination, Selektion, [Gendrift]) auf den Genpool einer Population (UF4, UF1) erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Prozess der Evolution unter dem Aspekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4) wählen angemessene Medien zur Darstellung von Beispielen zur Koevolution aus und präsentieren die Beispiele (K3, UF2) beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Vielfalt der Ökosysteme) (UF4, UF1, UF2, UF3) zur Verdeutlichung der Begriffe Genpool und Evolution: Spiel Biosphäre Genetik S. 45 (eventuell vereinfachen) Vokabelliste zur Evolutionsbiologie (s. Mat., wird stetig ergänzt) Schema „Die Evolutionsfaktoren“ auf Folie (s. Mat., wird stetig ergänzt) zur Wiederholung von Rekombination und Mutation: Biosphäre Evolution S. 6064; AB „Motoren der Evolution“ (s. Mat.) Selektion am Bsp. Industriemelanismus (Simulationsspiel unter www.homes.unibielefeld.de/cmunier/tmp/falterspiel.html) Gruppenarbeit mit Präsentation zu den drei Selektionstypen (s. Mat.) AB „Die Vorlieben der Kärpflingsdamen“ (s. Mat.) zu Selektion und Selektionstypen Unterrichtssequenz „Die schnelle Evolution der Influenza-Viren“ nach www.evolution-oflife.com/de/unterrichten/evolution-imzeitraffer.html (auch als Kopie im Ordner) Zu dem Thema „Evolution der Grippeviren“ kann auch der Begriff Koevolution erarbeitet werden. Referate zu „Koevolution“ Die schnelle Evolution der Influenzaviren (Schwerpunktvorhaben!) Koevolution als evolutionäres Wettrüsten Populationen und ihre geneti bestimmen und modellieren sche Struktur mithilfe des HARDY HARDY-W EINBERGWEINBERG-Gesetzes die AlGesetz lelfrequenz in Populationen und geben Bedingungen für Gendrift als weiterer die Gültigkeit des Gesetzes Evolutionsfaktor Das Schema „Die Evolutionsfaktoren“ wird im Laufe dieser Unterrichtseinheit nach und nach ergänzt unter der übergeordneten Fragestellung: Welche Ursachen hat die Evolution, also die Veränderung des Genpools einer Population? HARDY-W EINBERG (s. Natura 2015, S. 280ff.) Präsentation „Insel der Farbenblinden“ (Pingelaparchipel) + Modell zum Flaschenhalseffekt zeigen (Rundkolben mit Bügelperlen) + Übertragung des 66/89 an (E6) Artbildung und Isolation allopatrische Artbildung mit Begriffen wie Panmixie, Genfluss, unvollständige und vollständige Separation, reproduktive Isolation, prä- und postzygotische Fortpflanzungsbarrieren sympatrische Artbildung adaptive Radiation mit Begriffen wie Ursprungsart, innerartliche Konkurrenz, Einnischung stellen den Einfluss des Evolutionsfaktors Gendrift dar (UF4, UF1) erklären Modellvorstellungen zu Artbildungsprozessen (u.a. allopatrische und sympatrische Artbildung) an Beispielen (E6, UF1) stellen den Vorgang der adaptiven Radiation unter dem Aspekt der Angepasstheit dar (UF2, UF4) Modells auf das Inselbeispiel Synthetische Theorie = Darwin plus 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 begründet Stellung (B2, K4) Diagnose von Schülerkompetenzen: Leistungsbewertung: Tests zu Fachbegriffen AB als HA ;Klausur Filmausschnitt (Schildkröten auf Galapagos) aus „Darwins Erben“ von planet-schule AB zum Filmausschnitt (s. Mat.) Schema zur Artbildung (z.B. Cornelsen; Q-Phase S. 128) Lernduett zu prä- und postzygotischen Barrieren (s. Mat.) AB zur sympatrischen Artbildung (s. Mat.) Demonstration der Vielfalt der Darwinfinken + Erarbeitung eines Modells zur Artaufspaltung auf Inselketten (s. Mat.) AB zu adaptiver Radiation „Darwinfinken auf Galapagos“ (s. Mat.) AB zu Stellenäquivalenz und adaptiver Radiation „Evolutionshinweise und Evolutionstheorie: Beuteltiere“ (s. Mat.) AB „Kleine Vögel – große Erkenntnisse“ (s. Mat.) AB „Die Synthetische Theorie der Evolution“ Film „Adam, Eva und die Evolution“ (Darwinisten contra Kreationisten) Diskussion zu Positionen der Kreationisten Die Diskussion zum Kreationismus kann eigentlich erst nach der Unterrichtsreihe „Hinweise zur Evolution“ (Kachel 2) sinnvoll geführt werden. Deshalb sollte der Filmbeitrag erst später eingesetzt werden. 67/89 68/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Evolution LK) Unterrichtsvorhaben II: Hinweise für die Evolution Thema/Kontext: Welche Befunde stützen die Evolutionstheorie? Inhaltsfeld: VI Evolution Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… anatomische und molekulargenetische Belege für die UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben Evolution UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen Stammbäume (Teil 1) Zeitbedarf: ca. 13 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Befunde aus der Morphologie und Anatomie Homologie und Analogie Homologiekriterien Progressions-, Regressionsreihe Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler … stellen Belege für die Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biologie (u.a. Molekularbiologie) adressatengerecht dar (K1, K3), auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren 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 E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren Empfohlene Lehrmittel/Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Beispiele v.a. aus dem Bereich Wirbeltiere / Mensch wählen ABs zu Homologie - Analogie (Vorderextremitäten Wirbeltiere, Maulwurf - Maulwurfsgrille, Blutkreislaufsysteme Wirbeltiere, Mundgliedmaßen Insekten, Daumen des Pandas ...) Beispiele zu Homologiekriterien auf Inter- SuS arbeiten im Rahmen dieser Reihe bereits mit Kladogrammen. Das methodische Vorgehen bei der Stamm69/89 ...aus der Embryologie Haeckels Biogenetische Grundregel* molekularbiologische Methoden Aminosäuresequenzanalyse DNA-DNAHybridisierung DNA-Sequenzierung und Sequenzvergleich (Gendatenbanken) -> Vergleich hinsichtlich Aussagekraft weitere Evolutionsbelege aus der Paläontologie Entstehung von Fossilien* relative und absolute Datierungsmethoden* ... aus der Biogeographie Reliktendemismus, Biogeographische Regionen, Kontinentaldrift, Plattentektonik* (-> Landgang Wirbeltiere) deuten Daten zu anatomischmorphologischen und moleku- laren Merkmalen von Organismen zum Beleg konvergen- ter und divergenter Entwicklungen (E5, UF3), In Anlehnung an die Filmreihe „Das Tier in Dir“ ließe sich als Leitfrage formulieren: Anhand welcher Stoffe und Bauprinzipien des menschlichen Körpers lässt sich besonders verdeutlichen, dass der Mensch Ergebnis von Evolution ist? beschreiben und erläutern molekulare Verfahren zur Analyse von phylogenetischen Verwandtschaften zwischen Lebewesen (UF1, UF2) * = mögliches Referatsthema Wie stellen sich Wissenschaftler heute die Evolution der Wirbeltiere vor? Welchen Methoden belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organismen (u.a. mithilfe von Auszügen aus Gendatenbanken) (E2, E5), entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4), beschreiben die Einordnung von Lebewesen mithilfe der Systematik und der binären Nomenklatur (UF1, UF4), erklären mithilfe molekulargenetischer Modellvorstellungen zur Evolution der Genome die genetische Vielfalt der Lebewesen (K4, E6) entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der netseiten Scheffel-Gymnasium AB „Haarige Angelegenheiten“ zu Haeckel aus Linder Arbeitsheft Prinzip der molekularen Verwandtschaft: z.B. Globingenfamilie (Cornelsen Biosphäre Evol. S. 42 ff); Abituraufgabe Evolution yChromosom AB „Aminosäuresequenzanalyse“ Stundenvorschlag UB 387/388 2014 „Ähnlich und verwandt?“ - S. erstellen Stammbaumhypothese und überprüfen aufgrund der Ergebnisse der AS-S.; hier binäre Nomenklatur thematisieren Material Gen-Datenbanken in Natura 2015, S. 336, z.B. philippinische Fledermäuse AB DNA-DNA-Hybridisierung andere molekulare Methoden Biologiebuch AB/Klausuraufgabe „Insulin des Menschen“ AB „Methoden zur Untersuchung der DNA ausgestorbener Tiere“ (Mammut) AB „Beuteltiere“ SWR-Film Planet Schule „Das Tier in Dir“ (1/3) als Hausaufgabe, siehe unten AB, Präsentation bzw. .pdf „Evolution der Wirbeltiere“, Gruppenarbeit zu Landgang: Planet Schule Filmreihe „Das baumerstellung wird erst im Zusammenhang mit dem Wirbeltierstammbaum erarbeitet. Die molekularen Methoden werden nur im LK als solche behandelt, im GK werden ausschließlich Ergebnisse ausgewertet. Referate „adressatengerecht“ (z.B. für „Kongress der Kreationisten): (biogenetische Grundregel), Fossilienentstehung und -datierung, Biogeographie. Integration verschiedener vorangegangener Teilaspekte in Unterrichtsprojekt 70/89 kommen bei der Erstellung des Wirbeltierstammbaumes zum tragen? Entwicklungsreihe der Wirbeltierklassen im Überblick mögliche Schwerpunkte: - Landgang der Wirbeltiere Vögel - Nachfahren der Saurier - Archaeopteryx als Mosaikform - Federn und Flug des Urvogels - Kladogramm Evolution der Vögel 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), Tier in Dir“ (Folge 2/3) dazu AB „Ein gewagter Schritt: Vom Wasser an Land“ Artikel „Landgang rekapituliert“ zu Vögel: Vogelskelett, Federn; Kapitel Biologiebuch Cornelsen und AB Vergleich Darstellungsform konventioneller Stammbaum (z.B. Wirbeltierstammbaum aus Cornelsen) - Kladogramm (z.B. Wirbeltierstammbaum aus Linder) (Schwerpunktvorhaben ), z.B. - Vom Wasser an Land - „Vögel - Nachkommen der Dinosaurier“ Exkursion Bonn Zoologisches Forschungsmuseum Alexander König weitere mögliche Beispiele: Pferde, Wale, Elefanten, Nilpferde ... Methode: Erstellung von Kladogrammen: ursprüngliche und abgeleitete Merkmale, monophyletische Gruppe Diagnose von Schülerkompetenzen: Leistungsbewertung: Tests zu Fachbegriffen AB als HA Klausur 71/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Evolution LK) Unterrichtsvorhaben III: Evolution der Sozialstrukturen Thema/Kontext: Evolution von Sozialstrukturen – Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Evolution und Verhalten Zeitbedarf: ca. 7 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 Wieso gibt es unterschiedliche Sozial- und Paarsysteme? Paarungssysteme Habitatwahl 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). UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren Empfohlene Lehrmittel/Methoden Biosphäre Evolution, Kap. Evolution und Verhalten S.88 Bilder von Tieren mit deutlichen Sexualdimorphismen Informationstexte (von der Lehrkraft ausgewählt) zu Beispielen aus dem Tierreich und zu ultimaten Erklärungsansätzen bzw. Theorien (Gruppenselektionstheorie und Individualselektionstheorie) Ggf. Powerpoint-Präsentationen Beobachtungsbogen Daten aus der Literatur zum Gruppenverhalten analysieren anhand von Daund Sozialstrukturen von Schimpansen, Gorillas ten die evolutionäre Entwickund Orang-Utans lung von Sozialstrukturen Graphiken / Soziogramme (Paarungssysteme, Habitatgestufte Hilfen zur Erschließung von Graphiken / wahl) unter dem Aspekt der Fitnessmaximierung (E5, UF2, Soziogrammen Präsentationen UF4, K4). Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Phänomen: Sexualdimorphismus Präsentationen werden inhalts- und darstellungsbezogen evaluiert. Lebensgemeinschaften werden anhand von wissenschaftlichen Untersuchungsergebnissen und grundlegenden Theorien analysiert. Erklärungshypothesen werden veranschaulichend dargestellt. Ergebnisse werden vorgestellt und seitens der SuS inhalts- und darstellungsbezogen beurteilt. 72/89 Diagnose von Schülerkompetenzen: Leistungsbewertung: AB als HA Klausur 73/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Evolution LK) Unterrichtsvorhaben IV: Humanevolution Thema/Kontext: Wie entstand der Mensch? Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Evolution des Menschen UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben Stammbäume Zeitbedarf: ca. 14 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Einordnung des Menschen zu den Primaten Vergleich Schimpanse/ Gorilla Mensch unter den Aspekten Skelettbau und Fortbewegung, Sprache und Gehirnleistung Dauer von Jugend- und Altersphase; Kultur; DNA, Chromo- Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler … ordnen den modernen Menschen kriteriengeleitet den Primaten zu (UF3) UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren 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/Methoden Menschenskelett- Gorillaskelett AB Evolution des Menschen - eine sehr kurze Erfolgsgeschichte AB Ziemlich ähnlich - aber doch nicht gleich: Mensch und Menschenaffe analysieren molekulargenetische Daten und deuten sie mit Abb. und Text Affe-Mensch aus Cornelsen Auszüge aus dem Film „Mensch-Affe“ (SWR, Daten aus klassischen DatiePlanet Schule) rungsmethoden im Hinblick Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Wiederholung einer molekulargenetischen Methode und der Stammbaumerstellung Anwendung klassischer Messmethoden der Anthropologie und Einübung von Methoden zur Visualisierung von Messergebnissen in Diagrammen (z.B. mit Excel) 74/89 somen; Schädelmerkmale, Gebiss (Schlüsselmerkmale) Theorien zur Evolution des aufrechten Ganges Trends in der Entwicklung zum modernen Menschen Entwicklungsgeschichte des Menschen in groben Zügen anhand wichtiger Vertreter (Australopithecus, Homo erectus, Homo neanderthalensis, Homo sapiens) Gegenüberstellung Out-ofAfrica-Hypothese und multiregionale Hypothese zur Herkunft des modernen Menschen Hautfarbe und Diskriminierung auf die Verbreitung von Allelen und Verwandtschaftsbeziehungen von Lebewesen (E5, E6) diskutieren wissenschaftliche Befunde (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hypothesen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomischmorphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4) Aufgabe „Ardipithecus ramidus“ aus Biosphäre arbeitsteilige Gruppenarbeit Schlüsselmerkmale chronologisches Ordnen der Schädelmodelle aus der Biologiesammlung anhand der schon erarbeiteten Schädelmerkmale Exkursion Neanderthal Museum Mettmann Auszüge aus dem Film „Mensch-Affe“ (SWR, Planet Schule) Tabelle „Die Fossilgeschichte des Menschen“ beschreiben die Einordnung von Lebewesen mithilfe der Systematik und der binären Nomenklatur (UF1, UF4) AB „Trends in der Entwicklung zum modernen Menschen“ bewerten die Problematik des Rassebegriffs beim Menschen aus historischer und gesellschaftlicher Sicht und nehmen zum Missbrauch dieses Begriffs aus fachlicher Perspektive Stellung (B1, B3, K4) Auswertung Dendrogramm Menschenpopulationen basierend auf mt-DNA-Vergleich Natura 2015, S. 350, Die Herkunft des modernen Menschen mögliches Referat: nationalsozialistische Rassenideologie (ggf. Biologieunterricht im NS) Natura 2015, S.354f Hautfarbe und Diskriminierung Diagnose von Schülerkompetenzen: Multiple-Choice-Test zur Selbstevaluation Leistungsbewertung: Klausur 75/89 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Q2 Evolution GK Unterrichtsvorhaben I: Mechanismen der Evolution Einführungsphase Unterrichtsvorhaben II: Hinweise für die Evolution Thema / Kontext: Wie verändern sich Lebewesen? Wie entstehen neue Arten? Thema / Kontext: Welche Befunde stützen die Evolutionstheorie? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF4 Vernetzung E6 Modelle K3 Präsentation Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Variation und Selektion als Grundlage biologischer Anpassung Artbildung und Isolation Zeitbedarf: ca.10 Std. (à 45 Minuten) UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E2 Wahrnehmung und Messung K3 Präsentation E5 Auswertung K1 Dokumentation K3 Präsentation K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: anatomische und molekulargenetische Belege für Evolution Stammbäume (Teil 1) Zeitbedarf: ca. 10 Std. (à 45 Minuten) 76/89 Unterrichtsvorhaben III: Evolution der Sozialstrukturen Thema / Kontext: Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF4 Vernetzung E5 Auswertung K4 Argumentation Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution und Verhalten Zeitbedarf: ca. 5 Std. (à 45 Minuten) Unterrichtsvorhaben IV: Humanevolution Thema / Kontext: Wie entstand der Mensch? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E3 Hypothesen E5 Auswertung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen K1 Dokumentation K4 Argumentation B1 Kriterien B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: IF6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Evolution des Menschen Stammbäume (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 7 Std. (à 45 Minuten) Summe Evolution GK: 32 Stunden (à 45 Minuten) 77/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Evolution GK) Unterrichtsvorhaben I: Mechanismen der Evolution Thema/Kontext: Wie verändern sich Lebewesen? Wie entstehen neue Arten? Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Variation und Selektion als Grundlage biologischer Anpassung Artbildung und Isolation Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Zeitbedarf: ca. 10 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Variation und Selektion als Grundlage biologischer Anpassung Begriffe der Evolutionsbiologie: Population und Genpool, Evolution als Veränderung des Genpools einer Population Rekombination und Mutation als Voraussetzung für Variabilität Selektion als richtungsweisender Evolutionsfaktor Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler … erläutern den Einfluss der Evolutionsfaktoren (Mutation, Rekombination, Selektion [Gendrift]) auf den Genpool einer Population (UF4, UF1) erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Prozess der Evolution unter dem Aspekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4) wählen angemessene Medien zur Darstellung von Beispielen zur Koevolution aus Zoologie und Botanik aus und präsentieren die Beispiele (K3, UF2) UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen Empfohlene Lehrmittel/Methoden zur Verdeutlichung der Begriffe Genpool und Evolution: Spiel Biosphäre Genetik S. 45 (eventuell vereinfachen) Vokabelliste zur Evolutionsbiologie (s. Mat., wird stetig ergänzt) Schema „Die Evolutionsfaktoren“ auf Folie (s. Mat., wird stetig ergänzt) zur Wiederholung von Rekombination und Mutation: Biosphäre Evolution S. 6064; AB „Motoren der Evolution“ (s. Mat.) Selektion am Bsp. Industriemelanismus (Simulationsspiel unter www.homes.unibielefeld.de/cmunier/tmp/falterspiel.html) Gruppenarbeit mit Präsentation zu den drei Selektionstypen (s. Mat.) AB „Die Vorlieben der Kärpflingsdamen“ (s. Mat.) zu Selektion und Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Das Schema „Die Evolutionsfaktoren“ wird im Laufe dieser Unterrichtseinheit nach und nach ergänzt unter der übergeordneten Fragestellung: Welche Ursachen hat die Evolution, also die Veränderung des Genpools einer Population? 78/89 (Begriffe Selektionsfaktor, Selektionsdruck, Fitness) Selektionstypen: stabilisierend, transformierend, disruptiv Selektionstypen Unterrichtssequenz „Die schnelle Evolution der Influenza-Viren“ nach www.evolution-oflife.com/de/unterrichten/evolution-imzeitraffer.html (auch als Kopie im Ordner) Zu dem Thema „Evolution der Grippeviren“ kann auch der Begriff Koevolution erarbeitet werden. Referate zu „Koevolution“ Die schnelle Evolution der Influenzaviren (Schwerpunktvorhaben!) Koevolution als evolutionäres Wettrüsten Populationen und ihre geneti stellen den Einfluss des Evosche Struktur lutionsfaktors Gendrift dar Gendrift als weiterer (UF4, UF1) Evolutionsfaktor Artbildung und Isolation allopatrische Artbildung mit Begriffen wie Panmixie, Genfluss, unvollständige und vollständige Separation, reproduktive Isolation, prä- und postzygotische Fortpflanzungsbarrieren sympatrische Artbildung adaptive Radiation mit Begriffen wie Ursprungsart, innerartliche Konkurrenz, Einnischung erklären Modellvorstellungen zu allopatrischen und sympatrischen Artbildungsprozessen an Beispielen (E6, UF1) stellen den Vorgang der adaptiven Radiation unter dem Aspekt der Angepasstheit dar (UF2, UF4) Präsentation „Insel der Farbenblinden“ (Pingelaparchipel) + Modell zum Flaschenhalseffekt zeigen (Rundkolben mit Bügelperlen) + Übertragung des Modells auf das Inselbeispiel Filmausschnitt (Schildkröten auf Galapagos) aus „Darwins Erben“ von planet-schule AB zum Filmausschnitt (s. Mat.) Schema zur Artbildung (z.B. Cornelsen; Q-Phase S. 128) Lernduett zu prä- und postzygotischen Barrieren (s. Mat.) AB zur sympatrischen Artbildung (s. Mat.) Demonstration der Vielfalt der Darwinfinken + Erarbeitung eines Modells zur Artaufspaltung auf Inselketten (s. Mat.) AB zu adaptiver Radiation „Darwinfinken auf Galapagos“ (s. Mat.) AB zu Stellenäquivalenz und adaptiver Radiation „Evolutionshinweise und Evolutionstheorie: Beuteltiere“ (s. Mat.) AB „Kleine Vögel – große Erkenntnisse“ (s. Mat.) 79/89 Synthetische Theorie = DARWIN plus stellen die synthetische Evolutionstheorie zusammenfassend dar (UF2, UF4) AB „Die Synthetische Theorie der Evolution“ Film „Adam, Eva und die Evolution“ (Darwinisten contra Kreationisten) Diskussion zu Positionen der Kreationisten Die Diskussion zum Kreationismus kann eigentlich erst nach der Unterrichtsreihe „Hinweise zur Evolution“ (Kachel 2) sinnvoll geführt werden. Deshalb sollte der Filmbeitrag erst später eingesetzt werden. Diagnose von Schülerkompetenzen: Leistungsbewertung: Tests zu Fachbegriffen AB als HA Klausur 80/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Evolution GK) Unterrichtsvorhaben II: Hinweise für die Evolution Thema/Kontext: Welche Befunde stützen die Evolutionstheorie? Inhaltsfeld: VI Evolution Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… anatomische und molekulargenetische Belege für die UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben Evolution UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, Stammbäume (Teil 1) Zeitbedarf: ca. 10 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Befunde aus der Morphologie und Anatomie Homologie und Analogie Homologiekriterien Progressions-, Regressionsreihe ...aus der Embryologie Haeckels Biogenetische Grundregel* Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler … stellen Belege für die Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biologie (u.a. Molekularbiologie) adressatengerecht dar (K1, K3) deuten Daten zu anatomischmorphologischen und molekularen Merkmalen von Orga- strukturieren und ihre Entscheidung begründen UF4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens erschließen und aufzeigen E2 kriteriengeleitet beobachten und messen sowie gewonnene Ergebnisse objektiv und frei von eigenen Deutungen beschreiben E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen Empfohlene Lehrmittel/Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Beispiele v.a. aus dem Bereich Wirbeltiere / Mensch wählen ABs zu Homologie - Analogie (Vorderextremitäten Wirbeltiere, Maulwurf - Maulwurfsgrille, Blutkreislaufsysteme Wirbeltiere, Mundgliedmaßen Insekten, Daumen des Pandas ...) Beispiele zu Homologiekriterien auf Internetseiten Scheffel-Gymnasium AB „Haarige Angelegenheiten“ zu Haeckel aus Linder Arbeitsheft SuS arbeiten im Rahmen dieser Reihe bereits mit Kladogrammen. Das methodische Vorgehen bei der Stammbaumerstellung wird erst im Zusammenhang mit dem Wirbeltierstammbaum erarbeitet. 81/89 molekularbiologische Methoden Aminosäuresequenzanalyse DNA-DNAHybridisierung DNA-Sequenzierung und Sequenzvergleich (Gendatenbanken) -> Vergleich hinsichtlich Aussagekraft weitere Evolutionsbelege aus der Paläontologie Entstehung von Fossilien* relative und absolute Datierungsmethoden* ... aus der Biogeographie Reliktendemismus, Biogeographische Regionen, Kontinentaldrift, Plattentektonik* (-> Landgang Wirbeltiere) nismen zum Beleg konvergen- ter und divergenter Entwicklungen (E5, UF3) belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organismen (u.a. mithilfe von Auszügen aus Gendatenbanken) (E2, E5), entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4), beschreiben die Einordnung von Lebewesen mithilfe der Systematik und der binären Nomenklatur (UF1, UF4), Prinzip der molekularen Verwandtschaft: z.B. Globingenfamilie (Cornelsen Biosphäre Evol. S. 42 ff); Abituraufgabe Evolution yChromosom AB „Aminosäuresequenzanalyse“ Stundenvorschlag UB 387/388 2014 „Ähnlich und verwandt?“ - S. erstellen Stammbaumhypothese und überprüfen aufgrund der Ergebnisse der AS-S.; hier binäre Nomenklatur thematisieren Material Gen-Datenbanken in Natura 2015, S. 336, z.B. philippinische Fledermäuse AB DNA-DNA-Hybridisierung andere molekulare Methoden Biologiebuch AB/Klausuraufgabe „Insulin des Menschen“ AB „Methoden zur Untersuchung der DNA ausgestorbener Tiere“ (Mammut) AB „Beuteltiere“ SWR-Film Planet Schule „Das Tier in Dir“ (1/3) als Hausaufgabe, siehe unten AB, Präsentation bzw. .pdf „Evolution der Wirbeltiere“, Gruppenarbeit zu Landgang: Planet Schule Filmreihe „Das Tier in Dir“ (Folge 2/3) dazu AB „Ein gewagter Schritt: Vom Wasser an Land“ Artikel „Landgang rekapituliert“ zu Vögel: Vogelskelett, Federn; Kapitel Bio- Die molekularen Methoden werden nur im LK als solche behandelt, im GK werden ausschließlich Ergebnisse ausgewertet. Referate „adressatengerecht“ (z.B. für „Kongress der Kreationisten): (biogenetische Grundregel), Fossilienentstehung und -datierung, Biogeographie. In Anlehnung an die Filmreihe „Das Tier in Dir“ ließe sich als Leitfrage formulieren: Anhand welcher Stoffe und Bauprinzipien des menschlichen Körpers lässt sich besonders verdeutlichen, dass der Mensch Ergebnis von Evolution ist? * = mögliches Referatsthema Wie stellen sich Wissenschaftler heute die Evolution der Wirbeltiere vor? Welchen Methoden kommen bei der Erstellung des Wirbeltierstammbaumes zum tragen? entwickeln und erläutern Hy- pothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4), Integration verschiedener vorangegangener Teilaspekte in Unterrichtsprojekt (Schwerpunktvorhaben ), z.B. - Vom Wasser an Land - „Vögel - Nachkommen der Dinosaurier“ 82/89 Entwicklungsreihe der Wirbeltierklassen im Überblick mögliche Schwerpunkte: - Landgang der Wirbeltiere Vögel - Nachfahren der Saurier - Archaeopteryx als Mosaikform - Federn und Flug des Urvogels - Kladogramm Evolution der Vögel erstellen und analysieren Stammbäume anhand von Daten zur Ermittlung von Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5), logiebuch Cornelsen und AB Exkursion Bonn Zoologisches ForVergleich Darstellungsform konventioneller Stammbaum (z.B. Wirbeltierstammbaum aus schungsmuseum Alexander König Cornelsen) - Kladogramm (z.B. Wirbeltierstammbaum aus Linder) weitere mögliche Beispiele: Pferde, Wale, Elefanten, Nilpferde ... Methode: Erstellung von Kladogrammen: ursprüngliche und abgeleitete Merkmale, monophyletische Gruppe Diagnose von Schülerkompetenzen: Leistungsbewertung: Tests zu Fachbegriffen AB als HA Klausur 83/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Evolution GK) Unterrichtsvorhaben III: Evolution der Sozialstrukturen Thema/Kontext: Evolution von Sozialstrukturen – Welche Faktoren beeinflussen die Evolution des Sozialverhaltens? Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Evolution und Verhalten Zeitbedarf: ca. 5 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). UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben 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 und aufzeigen E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren Empfohlene Lehrmittel/Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Biosphäre Evolution, Kap. Evolution und Verhalten S.88 Bilder von Tieren mit deutlichen Sexualdimorphismen Informationstexte (von der Lehrkraft ausgewählt) zu Beispielen aus dem Tierreich und zu ultimaten Erklärungsansätzen bzw. Theorien (Gruppenselektionstheorie und Individualselektionstheorie) Ggf. Powerpoint-Präsentationen Beobachtungsbogen Phänomen: Sexualdimorphismus Präsentationen werden inhalts- und darstellungsbezogen evaluiert. 84/89 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 Graphiken / Soziogramme gestufte Hilfen zur Erschließung von Graphiken / Soziogrammen Präsentationen Lebensgemeinschaften werden anhand von wissenschaftlichen Untersuchungsergebnissen und grundlegenden Theorien analysiert. Erklärungshypothesen werden veranschaulichend dargestellt. Ergebnisse werden vorgestellt und seitens der SuS inhalts- und darstellungsbezogen beurteilt. Diagnose von Schülerkompetenzen: Leistungsbewertung: AB als HA Klausur 85/89 Biologie: Schulinternes Curriculum SII – Qualifikationsphase: Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung (Evolution GK) Unterrichtsvorhaben IV: Humanevolution Thema/Kontext: Wie entstand der Mensch? Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution) Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können… Evolution des Menschen UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben Stammbäume Zeitbedarf: ca. 7 Std. (à 45 Minuten) Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Einordnung des Menschen zu den Primaten Vergleich Schimpanse/ Gorilla Mensch unter den Aspekten Skelettbau und Fortbewegung, Sprache und Gehirnleistung Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler … ordnen den modernen Menschen kriteriengeleitet den Primaten zu (UF3) analysieren molekulargenetische Daten und deuten sie im UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen UF4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens und aufzeigen E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten E5 Daten und Messwerte quantitativ und qualitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln, oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern 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 K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen 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/Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Menschenskelett- Gorillaskelett AB Evolution des Menschen - eine sehr kurze Erfolgsgeschichte AB Ziemlich ähnlich - aber doch nicht gleich: Mensch und Menschenaffe Abb. und Text Affe-Mensch aus Cornelsen Wiederholung einer molekulargenetischen Methode und der Stammbaumerstellung Anwendung klassischer Messmethoden der Anthropologie und Einübung von Methoden zur Visualisierung von Mess86/89 Dauer von Jugend- und Altersphase; Kultur; DNA, Chromosomen; Schädelmerkmale, Gebiss (Schlüsselmerkmale) Theorien zur Evolution des aufrechten Ganges Trends in der Entwicklung zum modernen Menschen Entwicklungsgeschichte des Menschen in groben Zügen anhand wichtiger Vertreter (Australopithecus, Homo erectus, Homo neanderthalensis, Homo sapiens) Gegenüberstellung Out-ofAfrica-Hypothese und multiregionale Hypothese zur Herkunft des modernen Menschen Hautfarbe und Diskriminierung Hinblick auf die Verbreitung von Allelen und Verwandtschaftsbeziehungen von Lebewesen (E5, E6) diskutieren wissenschaftliche Befunde (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hypothesen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7, B4) 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) bewerten die Problematik des Rassebegriffs beim Menschen aus historischer und gesellschaftlicher Sicht und nehmen zum Missbrauch dieses Begriffs aus fachlicher Perspektive Stellung (B1, B3, K4) Auszüge aus dem Film „Mensch-Affe“ (SWR, Planet Schule) ergebnissen in Diagrammen (z.B. mit Excel) Aufgabe „Ardipithecus ramidus“ aus Biosphäre arbeitsteilige Gruppenarbeit Schlüsselmerkmale chronologisches Ordnen der Schädelmodelle aus der Biologiesammlung anhand der schon erarbeiteten Schädelmerkmale Exkursion Neanderthal Museum Mettmann Auszüge aus dem Film „Mensch-Affe“ (SWR, Planet Schule) Tabelle „Die Fossilgeschichte des Menschen“ AB „Trends in der Entwicklung zum modernen Menschen“ Auswertung Dendrogramm Menschenpopulationen basierend auf mt-DNA-Vergleich Natura 2015, S. 350, Die Herkunft des modernen Menschen mögliches Referat: nationalsozialistische Rassenideologie (ggf. Biologieunterricht im NS) Natura 2015, S.354f Hautfarbe und Diskriminierung Diagnose von Schülerkompetenzen: Multiple-Choice-Test zur Selbstevaluation Leistungsbewertung: Klausur 87/89 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Q2 Neurobiologie GK und LK 88/89 89/89
