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Curriculum-Biologie-Q1-Q2

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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)
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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