Aufgabe 1 (Quelle: Eigenentwicklung)

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Entwicklung und Validierung
1
Onlinematerial 1 (Fachwissen)
Der Kodierleitfaden kann beim korrespondierenden Autor angefordert werden.
Aufgaben zum Inhaltsbereich „Mikroevolution“
Aufgabe 1 (Quelle: Projekt „Messung professioneller Kompetenzen in mathematischen und
naturwissenschaftlichen Lehramtsstudiengängen [KiL]“)
Haussperlinge mit einer durchschnittlichen Flügelspannweite überleben starke Stürme besser als
solche mit längeren oder kürzeren Flügeln. Geben Sie an, welches Phänomen einem vermehrten
Auftreten durchschnittlicher Flügelspannweiten bei Haussperlingen zugrunde liegt. (1 Antwort)
□ Gerichtete Selektion
□ Stabilisierende Selektion
□ Frequenzabhängige Selektion
□ Neutrale Variabilität
□ Disruptive Selektion
Aufgabe 2 (Quelle: KiL-Projekt)
Die Bildung von Arten bezeichnete Darwin als „Mysterium der Mysterien“. Heute gibt es eine
Vielzahl von Beispielen, an denen die Entstehung einer Art direkt beobachtet oder zumindest
eindeutig rekonstruiert werden kann. Geben Sie an, welche der folgenden Prozesse die Artbildung
begünstigen. (1 Antwort)
□ Geographische Trennung von Populationen
□ Wechselseitige Anpassung zweier Arten aneinander
□ Migration zwischen Populationen
□ Sexuelle Fortpflanzung und Rekombination
Aufgabe 3 (Quelle: KiL-Projekt)
Adaptive Evolution bezeichnet eine Veränderung durch Anpassungsprozesse an Umweltbedingungen.
Zwei der vier folgenden Aussagen stellen Voraussetzungen für adaptive Evolution dar.
(1) Variation in vererbbaren Merkmalen
(2) Variation in nicht vererbbaren Merkmalen
(3) Variation im Reproduktionserfolg der Organismen mit gleichen Merkmalsausprägungen
(4) Variation im Reproduktionserfolg der Organismen mit unterschiedlichen
Merkmalsausprägungen
Kreuzen Sie bitte die korrekte Aussagenkombination an. (1 Antwort)
□ 1 & 4 sind korrekt.
□ 3 & 4 sind korrekt.
□ 2 & 3 sind korrekt.
□ 2 & 4 sind korrekt.
□ 1 & 3 sind korrekt.
Entwicklung und Validierung
2
Aufgabe 4 (Quelle: übersetzt nach Rutledge u. Warden 2000, S. 28)
Die Lebensgeschichten von 5 Vögeln derselben Art sind unten aufgelistet. Kreuzen Sie den Vogel an,
dessen evolutionärer Erfolg am höchsten ist. (1 Antwort)
□ Dieser Vogel lebte 5 Jahre, legte im Laufe seines Lebens 12 Eier aus denen 4 Jungtiere
schlüpften.
□ Dieser Vogel lebte 2 Jahre, legte im Laufe seines Lebens 8 Eier aus denen 5 Jungtiere
schlüpften.
□ Dieser Vogel lebte 6 Jahre, legte im Laufe seines Lebens 2 Eier aus denen 2 Jungtiere
schlüpften.
□ Dieser Vogel lebte 4 Jahre, legte im Laufe seines Lebens 7 Eier aus denen 6 Jungtiere
schlüpften.
□ Dieser Vogel lebte 5 Jahre, legte im Laufe seines Lebens 4 Eier aus denen 3 Jungtiere
schlüpften.
Aufgabe 5 (Quelle: übersetzt nach Rutledge u. Warden 2000, S. 27)
In der Mitte des Pazifischen Ozeans wurden zwei Inseln gefunden, die 50 Meilen voneinander entfernt
sind. Sie waren früher einmal durch eine Landbrücke verbunden und sind neueren Ursprungs. Ihre
Flora und Fauna ist identisch. Kreuzen Sie an, welche dieser Inselpopulationen wird sich, unter
der Annahme verschiedener Selektionsdrücke, am wahrscheinlichsten reproduktiv voneinander
isolieren und unterschiedlich entwickeln? (1 Antwort)
□ Löwenzahn
□ Kokosnüsse
□ Vögel
□ Schmetterlinge
□ Mäuse
Aufgabe 6 (Quelle: Eigenentwicklung)
Kreuzen Sie die Beziehung an, die NICHT unter den Begriff Koevolution fällt. (1 Antwort)
□ Räuber-Beute-Beziehung
□ Symbiose
□ Parasitismus
□ Brutpflege
□ Konkurrenz
Entwicklung und Validierung
3
Aufgabe 7 (Quelle: übersetzt nach Rutledge u. Warden 2000, S. 27)
Eine plötzliche radikale Klimaveränderung würde sich wahrscheinlich auf die Artenvielfalt auswirken.
Kreuzen Sie an, was eine zeitnahe Folge dieser Entwicklung sein könnte. (1 Antwort)
□ Es käme zu einem rapiden Anstieg der adaptiven Radiation.
□ Es käme zu einem rapiden Anstieg der Aussterberate.
□ Die Artenvielfalt würde stark zunehmen.
□ Die Mutationsraten würden stark zunehmen.
□ Pflanzen
und Tiere
würden
neue
Merkmale
entwickeln
zur
Bewältigung der
Klimaveränderung.
Aufgabe 8 (Quelle: Eigenentwicklung)
Kreuzen Sie an, welche der folgenden Aussagen die Wirkung von Isolationsmechanismen
erklären. (1 Antwort)
□ Isolationsmechanismen tragen zur Bildung verschiedener Genpools bei.
□ Isolationsmechanismen begünstigen die Koevolution.
□ Isolationsmechanismen beeinflussen die Mutationsrate.
□ Isolationsmechanismen erhöhen die nichterbliche Variabilität (Modifikationen).
□ Isolationsmechanismen verhindern die künstliche Selektion.
Aufgabe 9 (Quelle: KiL-Projekt)
Selektion ist ein wichtiger Evolutionsfaktor. Es werden verschiedene Formen von Selektion
unterschieden:
(1) disruptive Selektion,
(2) stabilisierende Selektion und
(3) gerichtete Selektion.
Geben Sie an, welche der drei genannten Selektionsformen jeweils für die folgenden
Entwicklungen verantwortlich gemacht werden. Tragen Sie dazu die Ziffern 1 bis 3 in die
entsprechenden Kästchen ein.
Entwicklung
Entwicklung langer Hälse bei Giraffen
Entwicklung verschieden großer Schnäbel bei Darwinfinken
Entwicklung der annähernd gleichen Flügellängen bei den Individuen der
Augenring-Sperlingspapageien
Entwicklung großer Geweihe bei Hirschen
Ziffer
Entwicklung und Validierung
4
Aufgabe 10 (Quelle: verändert nach Campbell u. Reece 2011, S. 75)
Population 1 enthält 40 Individuen, die alle den Genotyp AA aufweisen, und Population 2 verfügt über
25 Individuen, die alle den Genotyp BB besitzen. Beide Populationen kommen weit voneinander
entfernt vor, ihre Lebensräume sind sich jedoch sehr ähnlich. Geben Sie an, welches Phänomen für
die genetische Variabilität der beiden Populationen vermutlich verantwortlich ist. (1 Antwort)
□ Genetische Drift
□ Genfluss
□ Disruptive Selektion
□ Qualitative genetische Variabilität
□ Gerichtete Selektion
Aufgaben zum Inhaltsbereich „Makroevolution“
Aufgabe 1 (Quelle: Eigenentwicklung)
In einer Zeitungsmeldung wurde berichtet, dass in Süditalien ein Kind mit einem schwanzähnlich
verlängerten Steißbein geboren wurde. Wie könnte man diese Erscheinung aus Sicht der Evolution
erklären? Kreuzen Sie die korrekte Antwort an. (1 Antwort)
□ Es handelt sich um einen Atavismus.
□ Es handelt sich um eine Analogie.
□ Es handelt sich um eine fossile Form.
□ Es handelt sich um Koevolution.
□ Es handelt sich um Mosaikevolution.
Aufgabe 2 (Quelle: KiL-Projekt)
Im Verlauf der Evolution haben sich die Angiospermen erheblich verändert. Dies ist an zahlreichen
Merkmalen erkennbar. Kreuzen Sie die Eigenschaften an, die bei Vertretern der Angiospermen
als ursprüngliches Merkmal gelten. (3 Antworten)
Eigenschaften
Ursprüngliches
Merkmal
Unbestimmte Anzahl an Blütenorganen in schraubiger Anordnung an der
Blütenachse
□
Definierte Anzahl an Blütenorganen in wirteliger Anordnung
□
Pollen mit einer schlitzförmigen Keimöffnung
□
Pollen mit drei oder mehr Keimöffnungen
□
Unverwachsene Blütenorgane
□
Verwachsene Blütenorgane
□
Entwicklung und Validierung
5
Aufgabe 3 (Quelle: übersetzt nach Rutledge u. Warden 2000, S. 26)
Der Flügel einer Fledermaus und die Vorderextremitäten eines Hundes gelten als homologe
Strukturen. Kreuzen Sie die Bedeutung dieser Aussage an. (1 Antwort)
□ Sie haben dieselbe Funktion.
□ Fledermäuse stammen von Hunden ab.
□ Es handelt sich um Strukturen, die aufgrund gemeinsamer Abstammung ähnlich sind.
□ Die Knochenglieder beider Arten sind anatomisch identisch.
□ Sie haben verschiedene Abstammungen, aber eine gemeinsame Funktion.
Aufgabe 4 (Quelle: KiL-Projekt)
Die Metazoa sind das Taxon der mehrzelligen Tiere. Ordnen Sie die folgenden Begriffe der
Systematik der Metazoa zu. Tragen Sie die Buchstaben A bis F in die entsprechenden Kästchen
ein!
Begriff
Buchstabe
Deuterostomia
Porifera
Bilateria
Eumetazoa
Lophotrochozoa
Cnidaria
Ecdysozoa
Aufgabe 5 (Quelle: verändert nach Campbell u. Reece 2011, S. 77)
In Vogelbestimmungsbüchern wurden der Kronenlaubsäger (Dendroica coronata) und der AudubonLaubsäger (Dendroica auduboni) früher als eigenständige Arten geführt. In neuerer Zeit werden diese
Taxa jedoch als östliche und westliche Unterart einer einzigen Art angesehen (Dendroica coronata
coronata und Dendroica coronata audubonii). Geben Sie an, welche der folgenden Beobachtungen
zu der aktuellen systematischen Einordnung geführt haben könnte. (1 Antwort)
□ Die beiden Unterarten zeugen gemeinsam fertile Nachkommen.
□ Die beiden Unterarten besetzen sehr ähnliche ökologische Nischen.
□ Die beiden Unterarten haben viele Gene gemeinsam.
□ Die beiden Unterarten vermehren sich untereinander häufiger als mit anderen Arten der
Gattung Dendroica.
□ Die beiden Unterarten teilen sehr viele Allele.
Entwicklung und Validierung
6
Aufgabe 6 (Quelle: übersetzt nach Rutledge u. Warden 2000, S. 27)
Die ausgestorbene Art Archaeopteryx hatte sowohl Eigenschaften von Vögeln als auch von Reptilien.
Kreuzen Sie an, wofür diese Tatsache ein Beispiel ist. (1 Antwort)
□ Konvergente Arten
□ Fossile Spur
□ Archetyp
□ Brückenform
□ Polymorphe Arten
Aufgabe 7 (Quelle: KiL-Projekt)
Geben Sie an, welcher Wirbeltierklasse die einzelnen Tierarten angehören.
Tierart
Wirbeltierklasse
Panama-Stummelfußfrosch
Leistenkrokodil
Mittelamerikanischer Tapir
Echte Karettschildkröte
Augenring-Sperlingspapageien
Großer Tümmler
Aufgabe 8 (Quelle: KiL-Projekt)
Ordnen Sie die drei Homologiekriterien ([1] Kriterium der Lage, [2] Kriterium der Kontinuität/ der
Stetigkeit, [3] Kriterium der spezifischen Qualität) den unten genannten Homologien zu. Tragen Sie
dazu die Ziffern 1 bis 3 in die entsprechenden Kästchen ein.
Homologie
Identische Abfolge der Verdauungsorgane (Mund – Speiseröhre – Magen – Darm –
After) bei Hund und Vogel
Kiemenbogenarterie der Fische und Halsschlagader der Säugetiere
Auftreten zusätzlicher Brustwarzen beim Menschen (Atavismus)
Identischer Aufbau des Herzens (linke Kammer und rechte Kammer – linker und
rechter Vorhof) bei Delfin und Ratte.
Ziffer
Entwicklung und Validierung
7
Aufgabe 9 (Quelle: KiL-Projekt)
Kreuzen Sie an, ob folgende Paarungen entweder homolog oder analog sind.
Paarungen
homolog
analog
Maulwurfspfote und Extremität der Maulwurfsgrille
□
□
Vorderextremitäten der Fledermaus und der Amsel
□
□
Hundepfote und menschliche Hand
□
□
Auge des Menschen und Auge der Krake
□
□
Brustflossen des Wals und Vorderläufe des Pferdes
□
□
Brust zur Muttermilchbildung beim Menschen bzw. bei der Maus
□
□
Aufgabe 10 (Quelle: Eigenentwicklung)
Kreuzen Sie bitte für jedes der Beispiele an, ob es sich um einen Atavismus oder um ein
rudimentäres Organ handelt.
Beispiel
Atavismus
Rudimentäres
Organ
Übermäßige Körperbehaarung beim Menschen
□
□
Reste des Beckengürtels bei Walen
□
□
Augen beim Maulwurf
□
□
Kakteen mit blattförmigen Blättern
□
□
Aufgabe 11 (Quelle: übersetzt nach Rutledge u. Warden 2000, S. 26)
Kreuzen Sie an, durch welche Eigenschaften sich die ersten auf dem Land lebenden Tiere
wahrscheinlich auszeichneten. (1 Antwort)
□ Sie waren sehr schnell und wendig um Räubern zu entkommen.
□ Sie waren teilweise abhängig vom Wasser.
□ Sie waren in der Lage sich während ihrer Lebensdauer vollständig an die terrestrische
Umwelt anzupassen.
□ Sie hatten Flügel, um von einem Habitat in ein anderes zu fliegen.
□ Sie haben sich ausschließlich von terrestrischen Pflanzen ernährt.
Aufgabe 12 (Quelle: Eigenentwicklung)
Das Schnabeltier legt Eier, die im Bauchfell gewärmt werden. Die Jungen trinken Muttermilch. Die
Körpertemperatur der Tiere ist nicht ständig konstant. Kreuzen Sie an, zwischen welchen
Wirbeltierklassen das Schnabeltier vermittelt. (1 Antwort)
□ Amphibien und Säugetiere
□ Vögel und Säugetiere
□ Reptilien und Vögel
□ Amphibien und Vögel
□ Reptilien und Säugetiere
Entwicklung und Validierung
8
Aufgaben zum Inhaltsbereich „Erklärungsmodelle von Vielfalt“
Aufgabe 1 (Quelle: übersetzt nach Rutledge u. Warden 2000, S. 28)
Kreuzen Sie an, welcher der folgenden Fachbegriffe Lamarcks Evolutionstheorie am genausten
beschreibt. (1 Antwort)
□ Überleben des Stärkeren
□ Vererbung erworbener Eigenschaften
□ Neutrale Drift
□ Unterbrochenes Gleichgewicht
□ Gemischte Paarung
Aufgabe 2 (Quelle: Eigenentwicklung)
In den Abbildungen (1-3) sind verschiedene Formen der Artbildung dargestellt. Ordnen Sie die
Abbildungen jeweils einem der Begriffe (a-c) zu.
Formen der Artbildung
Abbildung
a) Allopatrische Artbildung
b) Peripatrische Artbildung
c) Sympatrische Artbildung
Abbildung 1: Eine Population
Abbildung 2: Eine kleine
Abbildung 3: Eine kleine
bildet durch geografische
Population bildet ohne
Population siedelt sich
Isolation von ihrer Ausgangsart
geografische Trennung von
außerhalb des
eine neue Art.
ihrer Ausgangsart eine neue
Verbreitungsgebietes der
Art.
Ausgangsart an. Aus ihr geht
eine neue Art hervor.
(Sonderform von Abbildung 1)
(Abbildungen verändert nach Becker et al. 2010)
Entwicklung und Validierung
9
Aufgabe 3 (Quelle: Eigenentwicklung)
Drei der folgenden fünf Aussagen Lamarcks sind auch heute noch haltbar.
(1) Die Lebewesen haben sich im Laufe der Erdgeschichte ständig gewandelt.
(2) Die Lebewesen sind an ihren Lebensraum meist hervorragend angepasst.
(3) Die Anpassung an den Lebensraum geschieht ausschließlich durch den Gebrauch und
Nichtgebrauch der einzelnen Organe.
(4) Die aktiven Anpassungen der Lebewesen an ihre Umgebung sind erblich.
(5) Umwelteinflüsse sind nicht ohne Einfluss auf die allmähliche Umgestaltung der Arten.
Kreuzen Sie bitte die korrekte Aussagenkombination an. (1 Antwort)
□ Nur 3, 4 und 5 können bejaht werden.
□ Nur 1, 2 und 3 können bejaht werden.
□ Nur 2, 3 und 4 können bejaht werden.
□ Nur 1, 4 und 5 können bejaht werden.
□ Nur 1, 2 und 5 können bejaht werden.
Aufgabe 4 (Quelle: Eigenentwicklung)
Kreuzen Sie an, wie ein Anhänger von Lamarcks Evolutionstheorie die Entstehung der
Giftresistenz von Insekten gegenüber Insektiziden erklären würde. (1 Antwort)
□ Die Insekten können sich durch ihren schnellen Reproduktionszyklus besonders schnell an
veränderte Umweltbedingungen anpassen, weshalb sich die Giftresistenz in den Genen
weitervererben kann.
□ Die Insekten besitzen ein inneres Bedürfnis, den eingesetzten Giften zu widerstehen. Die so
erworbene Giftresistenz wird dann weitervererbt.
□ Einige Individuen weisen vorteilhafte Mutationen auf, die sie gegenüber Giften
unempfindlich machen. Diese Individuen haben einen Selektionsvorteil und können so die
Resistenz weitervererben.
□ Einige Insektenarten sind gegen das Gift immun und können durch Kreuzung mit anderen
Arten die Giftresistenz weitervererben.
□ Der Einsatz von Insektiziden führt zu einem genetischen Flaschenhals. Die Individuen, die
nicht stark genug sind, dem Gift zu widerstehen, müssen sterben.
Entwicklung und Validierung
10
Aufgabe 5 (Quelle: übersetzt nach Rutledge u. Warden 2000, S. 27)
In Kanada wurden mehrfach fossilierte Pflanzen gefunden, die heute nur noch im Tropischen
Regenwald vorkommen. Kreuzen Sie an, wie man sich diese Funde nach dem heutigen Stand der
Forschung erklärt. (1 Antwort)
□ durch eine Verschiebung der ökologischen Anforderungen dieser Arten
□ durch eine klimatische Verschiebung auf der Erde
□ durch einen Anstieg von flachen Regionen
□ durch einen plötzlichen Anstieg der Fressfeinde, der für das Aussterben dieser Pflanzen in
der Region sorgte
□ durch eine langfristige Konstanz des Klimas
Aufgabe 6 (Quelle: übersetzt nach Rutledge u. Warden 2000, S. 28)
Welche der folgenden Aussagen passt NICHT zu Darwins Theorie der natürlichen Selektion?
Kreuzen Sie an. (1 Antwort)
□ Die Individuen einer Population variieren.
□ Organismen tendieren zu Überreproduktion.
□ Individuen konkurrieren um beschränkte Ressourcen.
□ Ein Organismus kann Änderungen, die er im Laufe seines Lebens erwirbt, an seine
Nachkommen weitergeben.
□ Variationen in der Merkmalsausprägung bei Individuen einer Population sind vererbbar.
Entwicklung und Validierung
11
Onlinematerial 2 (fachdidaktisches Wissen)
Aufgaben zum Wissen über Schülerkognitionen
Aufgabe 1 (Inhaltsbereich nicht zuordenbar; Quelle: Eigenentwicklung)
Für fachlich falsche vorunterrichtliche Vorstellungen von Schülerinnen und Schülern zur Evolution
lassen sich verschiedene Ursachen feststellen. Nennen Sie ZWEI Ursachen, die zu einer falschen
vorunterrichtlichen Vorstellung führen können!
1.
2.
Aufgabe 2 (Inhaltsbereich Mikroevolution; Quelle: Eigenentwicklung)
Als neue Lehrkraft in einer Klasse wollen Sie mit dem Thema Mutation in den Themenbereich
Evolution einsteigen. Nennen Sie ZWEI fachliche Vorkenntnisse, über die die Lernenden zu dem
Lerninhalt „Mutation“ verfügen müssen!
1.
2.
Aufgabe 3 (Inhaltsbereich Erklärungsmodelle von Vielfalt; Quelle: Eigenentwicklung)
Teleologische Denkweisen sind häufig eine Ursache für Verständnisschwierigkeiten von Schülerinnen
und Schülern zum Lerninhalt Adaptation. Kreuzen Sie die Aussagen an, in denen eine teleologische
Denkweise sichtbar wird.
Schüleraussagen
Teleologisch
„Das große Tier hat lange Zähne und Füße mit nur einem Zeh, deshalb
ist es ein Pferd“.
„Der Vogel hat Flügel ausgebildet, um fliegen zu können.“
□
□
„Tiere (nicht Pflanzen) müssen sich entwickeln, damit sie überleben
können.“
„Die Ahornbäume sind groß und haben grüne fünf-fingrige Blätter.“
□
□
„Wenn die Raubkatze schwarze Streifen hat, dann kann es kein Löwe
sein.“
□
„Die Antilope kann so schnell laufen, um möglichst geschwind vor den
Löwen fliehen zu können.“
□
Entwicklung und Validierung
12
Aufgabe 4 (Inhaltsbereich Mikroevolution; Quelle: Eigenentwicklung)
Begründen Sie, wieso die folgende Aussage mit dem Prinzip der natürlichen Selektion nicht
vereinbar ist.
„ Der Fisch hat Flossen bekommen, damit er schneller schwimmen kann.“
Aufgabe 5 (Inhaltsbereich Erklärungsmodelle von Vielfalt; Quelle: Eigenentwicklung)
In einem Bilderbuch erzählt ein Frosch einem Fisch von den Lebewesen, die er an Land gesehen hat.
Abbildung 1 zeigt, wie sich der Fisch die beschriebenen Vögel vorstellt.
Abbildung 1 (verändert nach Lionni 1970)
Formulieren Sie eine Begründung für die vom Fisch in der Abbildung entwickelte Vorstellung
von Vögeln.
Aufgabe 6 (Inhaltsbereich nicht zuordenbar; Quelle: Eigenentwicklung)
Nennen Sie DREI mögliche Gründe für die Ablehnung der Evolutionstheorie durch
Schülerinnen und Schüler.
1.
2.
3.
Entwicklung und Validierung
13
Aufgabe 7 (Inhaltsbereich nicht zuordenbar; Quelle: Eigenentwicklung)
Schüler nutzen unterschiedliche Erklärungsweisen, um sich biologische Phänomene zu erklären.
Geben Sie an, ob es sich bei den folgenden Schüleraussagen eher um:
(1) eine finale/teleologische Begründung,
(2) eine anthropomorphe Begründung,
(3) eine lamarckistische Begründung,
(4) eine darwinistische Begründung
handelt.
Tragen Sie dazu die entsprechende Ziffer (1-4) in das jeweils dazugehörige Kästchen ein!
Schüleraussagen
Ziffer
„Vögel ziehen nach Süden, weil sie sonst frieren würden.“
„Der Specht pickt an den Bäumen, weil er um Einlass bittet.“
„Einige Giraffen hatten längere Hälse und konnten damit mehr Nahrung
zu sich nehmen. Dies war ein Selektionsvorteil.“
„Als die Vögel feststellten, dass im Winter keine Insekten als
Nahrungsquelle vorhanden waren, zogen einige von ihnen nach Süden
und vererbten diese Verhaltensweisen an ihre Nachkommen.“
„Hähne krähen, um die Menschen aufzuwecken.“
Aufgabe 8 (Inhaltsbereich Mikroevolution; Quelle: Eigenentwicklung)
Schülern fällt es häufig schwer, ihr Verständnis von Evolution richtig auszudrücken. Ihre Aussagen
werden deshalb häufig als fachlich falsch interpretiert.
Formulieren Sie die folgende Schülervorstellung so um, dass eine fachlich korrekte Aussage
entsteht.
„Die Umwelt bewirkt Anpassung.“
Aufgabe 9 (Inhaltsbereich Erklärungsmodelle von Vielfalt; Quelle: Eigenentwicklung)
Nennen Sie DIE Evolutionstheorie, die aus der folgenden Schülervorstellung hervorgeht.
„Wenn Geparden schneller laufen müssen, um an ihre Beute zu gelangen, und sie sich das ganz stark
wünschen, dann werden sie auch schneller laufen können.“
Entwicklung und Validierung
14
Aufgabe 10 (Inhaltsbereich Mikroevolution; Quelle: Eigenentwicklung)
In seinem Jugendsachbuch versucht Bas Haring den Prozess der natürlichen Selektion auf folgende
Art zu erklären:
„Niemand hätte im Voraus wissen können, dass man köstlichen Käse machen kann, indem man einen
Kalbsmagen in Milch schmeißt. Genauso hätte niemand in Voraus wissen können, dass Kartoffeln essbar sind.
Ein paar Leute haben es einfach ausprobiert. Menschen haben überhaupt so ziemlich alles probiert. Zweifellos
haben sie in der Vergangenheit Baumrinde gegessen, probeweise dicke Käfer über dem Feuer geröstet und
gekochte Haare gekostet. Aber von den meisten dieser Versuche bekommt man Bauchschmerzen, oder, noch
schlimmer, stirbt man. Nur die erfolgreichen Versuche- Käse, Kartoffeln, Spargel zum Beispiel- haben es
geschafft, auf die Speisekarte gesetzt zu werden. Was haben Lebensmittel denn nun mit der Evolutionstheorie zu
tun? Das ist nicht so kompliziert. Wir haben gesehen, dass die Herstellung von Käse nicht geplant war. Niemand
hat Käse erfunden. Käse ist zufällig durch ein Missgeschick oder etwas ähnliches entstanden. Weil er sich als
lecker herausgestellt hat, gibt es den Käse noch immer. Die Evolution funktioniert genauso. Evolution ist ein
nicht geplanter Prozess, und Tiere und Pflanzen sind zufällige Versuche, die überleben, wenn sie zu
funktionieren scheinen.“ (aus Haring u. Reimers 2008, S. 70f)
Begründen Sie, weshalb der Textausschnitt sich eignet, Schülerinnen und Schülern den Prozess
der natürlichen Selektion zu erklären.
Aufgabe 11 (Inhaltsbereich Mikroevolution; Quelle: Eigenentwicklung)
Sie zeigen in Ihrem Unterricht die folgende Abbildung zur Eimimikry des Kuckucks und erläutern an
diesem Beispiel die Funktionsweise der Koevolution.
Nennen Sie eine fachbezogene Fähigkeit, über die die Schülerinnen und Schüler verfügen
müssen, um die Abbildung erläutern zu können.
Entwicklung und Validierung
15
Aufgaben zum Wissen über Instruktionsstrategien
Aufgabe 1 (Inhaltsbereich Mikroevolution; Quelle: Eigenentwicklung)
Bänderschnecken zeichnen sich aus durch eine große Vielfalt an Färbung und Mustern ihrer Gehäuse.
Diese sind unterschiedlich ausgeprägt zum Beispiel bei solchen Schnecken die auf Bäumen bzw. im
Gras vorkommen. Beschreiben Sie eine unterrichtliche Möglichkeit, dieses Phänomen zur
Vermittlung des Prinzips der natürlichen Selektion zu verwenden.
Aufgabe 2 (Inhaltsbereich Mikroevolution; Quelle: Eigenentwicklung)
Nennen Sie EINE Bedingung, die erfüllt sein muss, damit ein „Conceptual-Change“ stattfindet.
Beziehen Sie sich dabei auf die folgende Schülervorstellung.
„Dann haben die heute dunklen Birkenspanner bemerkt, dass die Baumstämme dunkler wurden und
sie als hellere Tiere darauf für Feinde gut zu erkennen waren. Ich stelle mir das jetzt irgendwie über
die Gene vor, dass da eine Erkenntnis: ‚Ich muss schwarz werden.‘ stattgefunden hat.“ (Gerd, 12.
Klasse; Zitat aus Kattmann 2007)
Aufgabe 3 (Inhaltsbereich Mikroevolution; Quelle: Eigenentwicklung)
Ein lernförderlicher Biologieunterricht erfordert von der Lehrkraft einen reflektierten Umgang mit der
(Fach-) Sprache, die sie im Unterricht verwendet. Erklären Sie, wieso Sie als Lehrkraft von
„Angepasstheit“ anstelle von „Anpassung“ sprechen sollten.
Entwicklung und Validierung
16
Aufgabe 4 (Inhaltsbereich Makroevolution; Quelle: Eigenentwicklung)
Didaktische Reduktion kann auf mehreren Ebenen ansetzen: der Ebene der Inhalte, der fachgemäßen
Arbeitsweisen, der Sprache oder der Darstellungsformen. Die folgende Abbildung zeigt einen
Ausschnitt aus einem Stammbaum, den Sie in Ihrem Biologiestudium kennengelernt haben.
Sie möchten diesen in Ihrem Oberstufenunterricht im Zusammenhang mit der Haarentwicklung im
Tierreich einsetzen. Nennen Sie für ZWEI der oben genannten Ebenen jeweils ein Beispiel dafür,
was Sie an diesem Stammbaum ändern würden, um ihn in der Oberstufe einzusetzen.
Aufgabe 5 (Inhaltsbereich Erklärungsmodelle von Vielfalt; Quelle: Eigenentwicklung)
Im Biologieunterricht werden Lehrkräfte immer wieder mit kreationistischen Vorstellungen ihrer
Schüler konfrontiert. Für den Umgang mit solchen Vorstellungen finden sich in der Literatur
verschiedene Vorschläge. Kreuzen Sie an, welches Vorgehen im Evolutionsunterricht
lernfördernd, welches lernhinderlich sein würde.
Entwicklung und Validierung
Vorschlag
17
Lernfördernd
Lernhinderlich
□
□
□
□
□
□
□
□
□
□
Kreationistische Vorstellungen sollen als Angriffe auf die
Evolutionstheorie verstanden werden und sind als solche auch im
Unterricht zu thematisieren.
Erklärungen der Evolutionstheorie sind als Leitprinzip des
Biologieunterrichts bei so vielen verschiedenen Themen wie
möglich zu thematisieren.
Die Evolutionstheorie ist als Theorie zu definieren und soll als
Anhäufung isolierter Tatsachendarstellungen verstanden werden.
Auf Aussagen, die einen naturwissenschaftlichen Anspruch
erheben, sind Kriterien empirischer Wissenschaften anzuwenden.
Dazu gehört auch die Widerlegbarkeit von Prognosen im Rahmen
der Evolutionstheorie.
Naturwissenschaftliche Beschreibungen und Erklärungen sind in
Hinblick auf das Selbst- und Weltverständnis des Menschen
auszulegen.
Aufgabe 6 (Inhaltsbereich Erklärungsmodelle von Vielfalt; Quelle: Eigenentwicklung)
Als Referendar bekommen Sie die Aufgabe, in einem Oberstufenkurs die Evolution zu unterrichten.
Eine erfahrene Kollegin schlägt Ihnen vor, eine Expertendiskussion mit Ihren Schülern durchzuführen.
Die Experten sollen jeweils die verschiedenen historischen und aktuellen Evolutionstheorien vertreten.
Nennen Sie EINEN Vorteil und EINEN Nachteil dieser instruktionalen Vorgehensweise.
Vorteil:
Nachteil:
Aufgabe 7 (Inhaltsbereich Mikroevolution; Quelle: Eigenentwicklung)
Formulieren Sie für den Themenbereich „Homologie“ ein Grob- und ein operationalisiertes
Feinziel.
Grobziel:
Feinziel:
Entwicklung und Validierung
18
Aufgabe 8 (Inhaltsbereich Mikroevolution; Quelle: Eigenentwicklung)
Das Thema einer Ihrer Biologiestunden ist die künstliche Selektion am Beispiel der Entwicklung vom
Wolf zum Hund. Sie gliedern Ihre Stunde nach der problemlösenden Unterrichtsstrategie. Ergänzen
Sie in der folgenden Tabelle die fehlenden Unterrichtsphasen sowie die fehlenden
Anwendungsbeispiele.
Unterrichtsphase
Praktisches Anwendungsbeispiel
Problemstellung
In Partnerarbeit schreiben die SuS Ideen auf, wie
es zu der Entwicklung vom Wolf zum Haushund
z. B. Dackel kommen konnte. Anschließend
Besprechung im Plenum.
Problemlösung
Die Resultate der Erarbeitungsphase werden
zusammengetragen.
Hypothesenbewertung
Aufgabe 9 (Inhaltsbereich Makroevolution; Quelle: Eigenentwicklung)
Im Unterricht werden verschiedene Medien genutzt, um Schülern die Evolution zu vermitteln. Nennen
Sie für die unten angegebenen Themen, die im Evolutionsunterricht vorkommen, jeweils EIN
einsetzbares Medium.
Thema
Homologe Organe
Endosymbiontentheorie
Entwicklung des aufrechten Ganges
Analogie
Entwicklung des Pferdes
Medien
Entwicklung und Validierung
19
Aufgabe 10 (Inhaltsbereich nicht zuordenbar; Quelle: Eigenentwicklung)
Im naturwissenschaftlichen Unterricht erfahren Schüler, dass induktive und deduktive Schlüsse
gezogen werden können. Beide Vorgehen können hilfreich sein, um Schülerinnen und Schülern einen
Sachverhalt näherzubringen. Nennen Sie ein Beispiel für ein induktives Vorgehen im
Evolutionsunterricht.
Nennen Sie ein Beispiel für ein deduktives Vorgehen im Evolutionsunterricht.
Literaturverzeichnis
Becker, J. Gröne, C., Jütte, M., Kloppenburg, J., Wiechern, V. (2010). Biosphäre Sekundarstufe II Evolution. Berlin: Cornelsen.
Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2011). Campbell Biologie: Gymnasiale Oberstufe – Übungsbuch.
München: Pearson Schule.
Haring, B., & Reimers, S. (2008). Warum ist der Eisbär weiß? Bas Haring erklärt die Evolution und
die Geschichte des Lebens. Frankfurt: Campus Verlag.
Kattmann, U. (2007). Die Bedeutung von Alltagsvorstellungen für den Biologie-Unterricht. Unterricht
Biologie, 329, 2-6.
Lionni, L. (1972). Fisch ist Fisch. Weinheim: Beltz.
Rutledge, M. L., & Warden, M. A. (2000). Evolutionary theory, the nature of science and high school
biology teachers: Critical relationships. American Biology Teacher, 62(1), 23-31.
Entwicklung und Validierung
20
Onlinematerial 3
Aufgabenstatistiken für das finale Aufgabenset
Fachwissen
Fachdidaktisches Wissen
Aufgabe Aufgabenschwierigkeit Trennschärfe Aufgabe
Inhaltsbereich „Mikroevolution“
1a
0,61
Aufgabenschwierigkeit Trennschärfe
Wissen über Schülerkognitionen
,50
1b
0,73
,43
a
0,65
,24
a
0,73
,42
2
3a
0,67
,33
3b
0,51
,24
4a
0,63
,24
4b
0,59
,50
5a
0,40
,37
5b
0,61
,26
b
2
a
0,71
,57
6
0,58
,27
7a
0,67
,27
7b
0,51
,17
8a
0,75
,49
8b
0,55
,41
9a
0,49
,57
9b
0,75
,33
,52
10
b
0,79
,18
11b
0,48
,33
6
a
10
0,50
Inhaltsbereich „Makroevolution“
1a
0,69
,46
2b
0,32
,23
1b
0,65
,63
3a
0,68
,44
2b
0,40
,31
b
Wissen über Instruktionsstrategien
a
0,23
,40
3
0,42
,43
5a
0,50
,33
4b
0,65
,23
6a
0,70
,54
5b
0,51
,33
7a
0,51
,62
6b
0,80
,41
b
4
b
8
0,32
,51
7
0,43
,53
9b
0,49
,47
8b
0,59
,37
10b
0,68
,29
9b
0,78
,34
11 a
0,77
,51
10b
0,26
,39
a
0,48
,32
--
--
--
--
--
--
12
Inhaltsbereich „Erklärungsmodelle von Vielfalt“
1a
0,76
,42
--
--
--
2a
0,62
,49
--
--
--
a
0,76
,28
--
--
--
4a
0,63
,32
--
--
--
5a
0,80
,53
--
--
--
0,61
,28
--
--
--
3
6a
b
Anmerkung. Polytom kodierte Aufgaben (0 = falsche Antwort; 1 = halb richtige Antwort; 2 = richtige
Antwort); aDichotom kodierte Aufgaben.
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