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Schulinterner Lehrplan zum Kernlehrplan für die gymnasiale Oberstufe Biologie (Stand: 11.05.2015)

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Page 1: Biologie · 7 Inhaltsfeld: EF 1 Biologie der Zelle Basiskonzepte: System Prokaryot, Eukaryot, Biomembran, Zellorganell, Zellkern, Chromosom, Makromolekül, Cytoskelett, Transport

Schulinterner Lehrplan zum Kernlehrplan für die gymnasiale Oberstufe

Biologie (Stand: 11.05.2015)

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Inhalt

Seite

1 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit 3

2 Entscheidungen zum Unterricht 5

2.1 Unterrichtsvorhaben 5

2.1.1 EPH 6

2.1.2 Q1 Fehler! Textmarke nicht definiert.20

2.1.3 Q2 28

2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit 39 2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung 40 2.4 Lehr- und Lernmittel 41

3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen 41

4 Qualitätssicherung und Evaluation 37

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1 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit

Das Gymnasium Herkenrath ist ländlich gelegen. In unmittelbarer Nähe der Schule finden sich interessante Biotope, wie der unter Naturschutz stehende und renaturierte Hombach, die Quelle der Strunde, einem Wahrzeichen Bergisch Glad-bachs, das Waldgebiet um das Naturfreundehaus Hardt und das Milchborntal mit dem Kadettenweiher.

Aber auch das Schulgelände selbst ist in den letzten Jahren biologisch anspre-chend gestaltet worden. So ist ein Schulgarten mit einem Obstbaum, einem Teich, einer Kräuterspirale und vielen Insektennist- und –Insektenbeobachtungshilfen vor-handen. Es gibt verdeckte Infoschilder an Bäumen und in Schaukästen. Große zu-sammenhängende Blumenbeete wurden von engagierten Lehrern und Schülern angelegt und gestaltet, und sie werden von der Garten-AG regelmäßig gepflegt und erneuert.

Die Schule verfügt über einen Sammlungsraum mit ausreichender Ausstattung so-wie 5 Fachräume, die teils zusammen mit der Realschule und teils auch als Che-mie- oder Physikfachraum genutzt werden. In 4 Fachräumen ist ein Beamer verfüg-bar, in einem Fachraum (109) ein Whiteboard. In der Sammlung stehen mehrere Laptops v.a. zur Textverarbeitung zur Verfügung. Lichtmikroskope sind in ausrei-chender Zahl vorhanden und werden regelmäßig gewartet. In einem Fachraum (110) befindet sich die mithilfe der Bayer-Schulstiftung finanzierte Xylothek, eine Baumbibliothek, bestehend aus Holzkästen der jeweiligen Baumart. Ebenfalls aus dieser Finanzierung stehen ausreichend Kits zur Gewässeruntersuchung zur Verfü-gung. Für die Oberstufe wurde demnach ein Schwerpunkt auf die Gewässerökolo-gie gelegt.

Im Rahmen des Sexualkundeunterrichts in Klasse 6 bzw. 9 wird regelmäßig mit dem Äggf (Ärztliche Gesellschaft zur Gesundheitsförderung e.V.) kooperiert.

In der Jahrgangsstufe 8 zählt die Suchtprävention zu den verbindlich abgestimmten Themen des Schulcurriculums. In Kooperation mit dem Fachdienst Suchtprävention der Caritas Rheinberg wird jedes Jahr, für jede 8. Klasse, ein Suchtpräventionstag durchgeführt.

Für den Leistungskurs Biologie in der Q1 versuchen wir jedes Jahr einen Tag im Baylab-Schülerlabor in Leverkusen zum Themenbereich „Erbgut und Gesundheit“ durchzuführen. Die Möglichkeit der Teilnahme hängt von einem möglichst frühen Anmeldezeitpunkt ab (in den Sommerferien).

In der Jahrgangsstufe 8 gibt es regelmäßig einen Biologie-Differenzierungs-Kurs im Wahlpflichtbereich und meist, je nach Verfügbarkeit von Lehrpersonen, ein bilingua-len Kurs Bio-Englisch.

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In der Qualifikationsphase können auf Grund der Schülerwahlen in der Regel mehr als drei Grundkurse und verlässlich ein bis zwei Leistungskurs gebildet werden.

Die Verteilung der Wochenstundenzahlen in der Sekundarstufe I und II ist wie folgt:

Jg. Fachunterricht von 5 bis 6

5 BI (3)

6 BI (3)

Fachunterricht von 7 bis 9

7 BI (1 -> Epochenunterricht)

8 BI (1 -> Epochenunterricht)

9 BI (2)

Fachunterricht in der EF und in der QPH

10 BI (3)

11 BI (3/5)

12 BI (3/5)

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2. Entscheidungen zum Unterricht 2.1. Unterrichtsvorhaben 2.1.2 Jahrgangsstufe Einführungsphase (EF)

Einführungsphase

Unterrichtsvorhaben I:

Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert?

Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

UF1 Wiedergabe

UF2 Auswahl

K1 Dokumentation

Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)

Inhaltliche Schwerpunkte:

Zellaufbau

Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1)

Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II:

Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben?

Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

UF4 Vernetzung

E1 Probleme und Fragestellungen

K4 Argumentation

B4 Möglichkeiten und Grenzen

Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)

Inhaltliche Schwerpunkte:

Funktion des Zellkerns

Zellverdopplung und DNA

Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III:

Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran –Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle

für die Forschung?

Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

K1 Dokumentation E3 Hypothesen

K2 Recherche E6 Modelle

K3 Präsentation E7 Arbeits- und Denkweisen

Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)

Unterrichtsvorhaben IV:

Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben?

Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

E2 Wahrnehmung und Messung

E4 Untersuchungen und Experimente

E5 Auswertung

Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)

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Inhaltliche Schwerpunkte:

Biomembranen

Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2)

Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten

Inhaltliche Schwerpunkte:

Enzyme

Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben V:

Thema/Kontext: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper?

Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

UF3 Systematisierung

B1 Kriterien

B2 Entscheidungen

B3 Werte und Normen

Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)

Inhaltliche Schwerpunkte:

Dissimilation

Körperliche Aktivität und Stoffwechsel

Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten

Summe Einführungsphase: 90 Stunden

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Inhaltsfeld: EF 1 Biologie der Zelle

Basiskonzepte:

System

Prokaryot, Eukaryot, Biomembran, Zellorganell, Zellkern, Chromosom, Makromolekül, Cytoskelett, Transport, Zelle, Gewebe, Organ, Plasmoly-

se

Struktur und Funktion

Cytoskelett, Zelldifferenzierung, Zellkompartimentierung, Transport, Diffusion, Osmose, Zellkommunikation, Tracer

Entwicklung, Endosymbiose, Replikation, Mitose, Zellzyklus, Zelldifferenzierung

Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben I

Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert?

Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung

UF1 Wiedergabe

UF2 Auswahl

K1 Dokumentation

Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)

Inhaltliche Schwerpunkte:

Zellaufbau

Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1)

Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben I:

Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert?

Inhaltsfeld: IF 1 Biologie der Zelle

Inhaltliche Schwerpunkte:

Zellaufbau

Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1)

Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Die Schülerinnen und Schüler können …

UF1 -ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben.

UF2 -biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen auswählen und dabei Wesentli-ches von Unwesentlichem unterscheiden.

K1 -Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge.

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Mögliche didaktische Leitfragen / Sequen-

zierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materia-

lien/ mögliche Methoden (nicht

bindend)

Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie

Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz

SI-Vorwissen

Informationstexte Texte zum notwendigen Basiswissen; Selbstlernen mit Fachliteratur in der

Schülerbibliothek.

Möglichst selbstständiges Aufarbeiten

des Basiswissens.

Zelltheorie – Wie entsteht aus einer zufälligen

Beobachtung eine wissenschaftliche Theorie?

Zelltheorie

Organismus, Organ, Gewebe, Zelle

-stellen den wissenschaftlichen Erkenntniszuwachs zum Zell-

aufbau durch technischen Fortschritt an Beispielen (durch Licht-, Elektronen- und Fluoreszenzmikroskopie) dar (E7).

Advance Organizer zur Zelltheorie

Gruppenpuzzle vom technischen Fortschritt und der

Entstehung einer Theorie.

Zentrale Eigenschaften naturwissenschaftlicher Theorien (Nature of Scien-

ce) werden beispielhaft erarbeitet.

Was sind pro- und eukaryotische Zellen und worin unterscheiden sie sich grundlegend?

Aufbau pro- und eukaryotischer Zellen

-beschreiben den Aufbau pro- und eukaryotischer Zellen und stellen die Unterschiede heraus (UF3).

Mikroskopieren von verschiedenen Zelltypen.

Gemeinsamkeiten und Unterschiede der verschiedenen Zellen werden erarbeitet. EM-Bild wird mit Modell verglichen.

Wie ist eine Zelle organisiert und wie gelingt es der Zelle so viele verschiedene Leistungen

zu erbringen?

Aufbau und Funktion von Zellorganellen

Zellkompartimentierung

Endo – und Exocytose

Endosymbiontentheorie

-beschreiben Aufbau und Funktion der Zellorganellen und erläutern die Bedeutung der Zellkompartimentierung für die Bildung unterschiedlicher Reaktionsräume innerhalb einer

Zelle (UF3, UF1).

-präsentieren adressatengerecht die Endosymbiontentheorie mithilfe angemessener Medien (K3, K1, UF1).

-erläutern die membranvermittelten Vorgänge der Endo- und

Exocytose (u. a. am Golgi-Apparat) (UF1, UF2).

-erläutern die Bedeutung des Cytoskeletts für den intrazellulä-ren Transport [und die Mitose] (UF3, UF1).

Stationenlernen zu Zellorganellen und

zur Dichtegradientenzentrifugation

Darin enthalten u.a.:

Station: Arbeitsblatt Golgi-Apparat

(„Postverteiler“ der Zelle)

Station: Arbeitsblatt Cytoskelett

Station: Modell-Experiment zur

Dichtegradientenzentrifugation (Tischtennisbälle gefüllt mit unter-

schiedlich konzentrierten Kochsalzlö-sungen in einem Gefäß mit Wasser)

Station: Erstellen eines selbsterklä-renden Mediums zur Erklärung der

Endosymbiontentheorie für zufällig gewählte Adressaten.

Zelle, Gewebe, Organe, Organismen –Welche Unterschiede bestehen zwischen

Zellen, die verschiedene Funktionen über-nehmen?

Zelldifferenzierung

-ordnen differenzierte Zellen auf Grund ihrer Strukturen spezifischen Geweben und Organen zu und erläutern den

Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion (UF3, UF4, UF1).

Mikroskopieren von verschiedenen Zelltypen

Mikroskopieren von Fertigpräparaten verschiedener Zelltypen an ausgewählten Zelltypen

Mögliche Diagnose von Schülerkompetenzen:

SI-Vorwissen wird ohne Benotung ermittelt (z.B. Selbstevaluationsbogen); Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe (Überprüfen der Kompetenzen im Vergleich zum Start der Unterrichtsreihe)

Leistungsbewertung:

Multiple-Choice-Tests zu Zelltypen und Struktur und Funktion von Zellorganellen

ggf. Teil einer Klausur

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Unterrichtsvorhaben II

Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben?

Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

UF4 Vernetzung

E1 Probleme und Fragestellungen

K4 Argumentation

B4 Möglichkeiten und Grenzen

Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)

Inhaltliche Schwerpunkte:

Funktion des Zellkerns

Zellverdopplung und DNA

Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben II:

Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben?

Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)

Inhaltliche Schwerpunkte:

Funktion des Zellkerns

Zellverdopplung und DANN

Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Die Schülerinnen und Schüler können …

UF4 -bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisie-

ren. E1 -in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teilprobleme zerlegen und dazu biologische

Fragestellungen formulieren.

K4 -biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren.

B4 -Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen mit Bezug auf die Zielsetzungen der Naturwissenschaften darstellen.

Mögliche didaktische Leitfragen / Se-

quenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler … Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ mögliche Me-

thoden (nicht bindend) Didaktisch-methodische Anmerkungen und Emp-

fehlungen sowie Darstellung der verbindlichen

Absprachen der Fachkonferenz

Erhebung und Reaktivierung von SI-Vorwissen

Strukturlegetechnik bzw. Netzwerktechnik Informationstexte

Texte zum notwendigen Basiswissen;

Selbstlernen mit Fachliteratur in der Schülerbibliothek

Was zeichnet eine naturwissenschaftliche Fragestellung aus und welche Fragestellung

lag den Acetabularia und den Xenopus-

-benennen Fragestellungen historischer Versuche zur Funktion des Zellkerns und stellen Versuchsdurchführungen und Er-kenntniszuwachs dar (E1, E5, E7).

Plakat zum wissenschaftlichen Erkenntnisweg Acetabularia-Experimente von Hämmerling

Experiment zum Kerntransfer bei Xenopus

Naturwissenschaftliche Fragestellungen werden kriteriengeleitet entwickelt und Experimente ausgewer-

tet.

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Experimenten zugrunde? Erforschung der Funktion des Zellkerns in der

Zelle

-werten Klonierungsexperimente (Kerntransfer bei Xenopus) aus und leiten ihre Bedeutung für die Stammzellforschung ab (E5).

Welche biologische Bedeutung hat die Mitose für einen Organismus?

Mitose (Rückbezug auf Zelltheorie)

Interphase

-begründen die biologische Bedeutung der Mitose auf der Basis der Zelltheorie (UF1, UF4).

-erläutern die Bedeutung des Cytoskeletts für [den intrazellulä-ren Transport und] die Mitose (UF3, UF1).

Informationstexte und Abbildungen Filme/Animationen zu zentralen Aspekten:

1. exakte Reproduktion

2. Organ- bzw. Gewebewachstum und Erneuerung (Mito-se)

3. Zellwachstum (Interphase)

Die Funktionen des Cytoskeletts werden erarbeitet, Informationen werden in ein Modell übersetzt, das die

wichtigsten Informationen sachlich richtig wiedergibt.

Wie ist die DNA aufgebaut, wo findet man sie

und wie wird sie kopiert? Aufbau und Vorkommen von Nukleinsäuren

Aufbau der DNA

Mechanismus der DNA-Replikation in der S-Phase der Interphase

-ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle [Kohlenhydrate, Lipide, Proteine] Nucleinsäuren den verschie-

denen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern

sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3).

-erklären den Aufbau der DNA mithilfe eines Strukturmodells (E6, UF1).

-beschreiben den semikonservativen Mechanismus der DNA-Replikation (UF1, UF4).

Modellbaukasten zur DNA Struktur und Replikation

http://www.ipn.uni-kiel.de/eibe/UNIT06DE.PDF

Der DNA-Aufbau und die Replikation werden erarbeitet.

Die Komplementarität wird dabei herausgestellt.

Verdeutlichung des Lernzuwachses Strukturlegetechnik bzw. Netzwerktechnik Vergleich der Ergebnisse der Lerneingangsdiagnose.

SuS erhalten anschließend individuelle Wiederholungs-aufträge.

Welche Möglichkeiten und Grenzen bestehen für die Zellkulturtechnik?

Zellkulturtechnik Biotechnologie

Biomedizin

Pharmazeutische Industrie

-zeigen Möglichkeiten und Grenzen der Zellkulturtechnik in der Biotechnologie und Biomedizin auf (B4, K4).

Informationsblatt zu Zellkulturen in der Biotechnologie und Medizin- und Pharmaforschung

Rollenkarten zu Vertretern unterschiedlicher Interessens-verbände (Pharma-Industrie, Forscher, PETA-Vertreter

etc.)

Pro und Kontra-Diskussion zum Thema: „Können Zellkulturen Tierversuche ersetzen?“

Mögliche Diagnose von Schülerkompetenzen:

Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe

Leistungsbewertung:

Feedbackbogen und angekündigte Multiple-Choice-Tests zur Mitose; schriftliche Übung (z.B. aus einer Hypothese oder einem Versuchsdesign auf die zugrunde liegende Fragestellung schließen) zur Ermittlung der Fragestellungs-

kompetenz (E1)

ggf. Klausur

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Unterrichtsvorhaben III:

Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran –Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung?

Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

K1 Dokumentation

K2 Recherche

K3 Präsentation

E3 Hypothesen

E6 Modelle

E7 Arbeits- und Denkweisen

Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)

Inhaltliche Schwerpunkte:

Biomembranen

Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2)

Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben III:

Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung?

Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)

Inhaltliche Schwerpunkte:

Biomembranen

Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2)

Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Die Schülerinnen und Schüler können …

K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge.

K2 in vorgegebenen Zusammenhängen kriteriengeleitet biologisch-technische Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und anderen Quellen bearbeiten.

K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen.

E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung

angeben.

E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vor-gänge begründet auswählen und deren Grenzen und Gültigkeitsbereiche angeben.

E7 an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit biologischer Modelle und Theorien

beschreiben.

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Mögliche didaktische Leitfragen / Se-

quenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ mögliche Methoden (nicht

bindend)

Didaktisch-methodische Anmerkungen

und Empfehlungen sowie Darstellung der

verbindlichen Absprachen der Fachkonfe-

renz

Weshalb und wie beeinflusst die Salzkonzent-

ration den Zustand von Zellen?

Plasmolyse

Brownsche-Molekularbewegung

Diffusion

Osmose

-führen Experimente zur Diffusion und Osmose durch und

erklären diese mit Modellvorstellungen auf Teilchenebene (E4,

E6, K1, K4).

-führen mikroskopische Untersuchungen zur Plasmolyse hypothesengeleitet durch und interpretieren die beobachteten Vorgänge (E2, E3, E5, K1, K4).

-recherchieren Beispiele der Osmose und Osmoregulation in unterschiedlichen Quellen und dokumentieren die Ergebnisse

in einer eigenständigen Zusammenfassung (K1, K2).

Plakat zum wissenschaftlichen Erkenntnisweg

Zeitungsartikel z.B. zur fehlerhaften Salzkonzentration für eine Infusion in den Unikliniken

Experimente mit Schweineblut und Rotkohlgewebe

und mikroskopische Untersuchungen Kartoffel-Experimente:

a) ausgehöhlte Kartoffelhälfte mit Zucker, Salz und Stärke b) Kartoffelstäbchen (gekocht und ungekocht)

Informationstexte, Animationen und Lehrfilme zur

Brownschen Molekularbewegung (physics-animations.com)

Demonstrationsexperimente mit Tinte oder Deo zur Diffu-sion

Arbeitsaufträge zur Recherche osmoregulatorischer Vor-

gänge Informationsblatt zu Anforderungen an ein Lernplakat

(siehe La Budde 2010) Checkliste zur Bewertung eines Lernplakats

Arbeitsblatt mit Regeln zu einem sachlichen Feedback

SuS formulieren erste Hypothesen, planen und führen

geeignete Experimente zur Überprüfung ihrer Vermu-tungen durch.

Versuche zur Überprüfung der Hypothesen

Versuche zur Generalisierbarkeit der Ergebnisse wer-den geplant und durchgeführt.

Weitere Beispiele (z. B. Salzwiese, Niere) für Osmoregulation werden recherchiert.

Warum löst sich Öl nicht in Wasser?

Aufbau und Eigenschaften von Lipiden und

Phospholipiden

-ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle

([Kohlenhydrate], Lipide, Proteine, [Nucleinsäuren]) den ver-schiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläu-

tern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaf-ten (UF1, UF3).

Demonstrationsexperiment zum Verhalten von Öl in Was-

ser

Informationsblätter -zu funktionellen Gruppen

-Strukturformeln von Lipiden und Phospholipiden

Modelle zu Phospholipiden in Wasser

Das Verhalten von Lipiden und Phospholipiden in

Wasser wird mithilfe ihrer Strukturformeln und den

Eigenschaften der funktionellen Gruppen erklärt. Einfache Modelle (2-D) zum Verhalten von

Phospholipiden in Wasser werden erarbeitet und disku-

tiert.

Welche Bedeutung haben technischer Fort-schritt und Modelle für die Erforschung von

Biomembranen?

o Erforschung der Biomembran (historisch-genetischer Ansatz)

o Bilayer-Modell

o Sandwich-Modelle

o Fluid-Mosaik-Modell

o Erweitertes Fluid-Mosaik-Modell

(Kohlenhydrate in der Biomembran)

o Markierungsmethoden zur Ermittlung von

Membranmolekülen (Proteinsonden)

-stellen den wissenschaftlichen Erkenntniszuwachs zum Aufbau von Biomembranen durch technischen Fortschritt an

Beispielen dar und zeigen daran die Veränderlichkeit von Modellen auf (E5, E6, E7, K4).

-ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle (Kohlenhydrate, Lipide, Proteine, [Nucleinsäuren]) den ver-

schiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläu-tern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaf-

ten (UF1, UF3).

-recherchieren die Bedeutung und die Funktionsweise von

Tracern für die Zellforschung und stellen ihre Ergebnisse gra-phisch und mithilfe von Texten dar (K2, K3).

-recherchieren die Bedeutung der Außenseite der Zellmembran und ihrer Oberflächenstrukturen für die Zellkommunikation (u.

a. Antigen-Antikörper-Reaktion) und stellen die Ergebnisse

Plakat(e) zu Biomembranen Versuche von Gorter und Grendel mit Erythrozyten (1925)

zum Bilayer-Modell

Arbeitsblatt zur Arbeit mit Modellen Partnerpuzzle zu Sandwich-Modellen

Arbeitsblatt 1: Erste Befunde durch die Elektronenmikro-skopie (G. Palade, 1950er)

Arbeitsblatt 2: Erste Befunde aus der Biochemie (Davson

und Danielli, 1930er)

Abbildungen auf der Basis von Gefrierbruchtechnik und

Elektronenmikroskopie Partnerpuzzle zum Flüssig-Mosaik-Modell

Arbeitsblatt 1:

Original-Auszüge aus dem Science-Artikel von Singer und Nicolson (1972)

Arbeitsblatt 2:

Durchführung eines wissenschaftspropädeutischen Schwerpunktes zur Erforschung der Biomembranen.

Der Modellbegriff und die Vorläufigkeit von Modellen

im Forschungsprozess werden verdeutlicht. Auf diese Weise kann die Arbeit in einerscientific

community nachempfunden werden. Die „neuen“ Daten legen eine Modifikation des

Bilayer-Modells von Gorter und Grendel nahe und

führen zu neuen Hypothesen (einfaches Sandwichmo-

dell / Sandwichmodell mit eingelagertem Protein /

Sandwichmodell mit integralem Protein). Das Membranmodell muss erneut modifiziert werden.

Das Fluid-Mosaik-Modell muss erweitert werden.

Quellen werden ordnungsgemäß notiert (Verfasser, Zugriff etc.).

Die biologische Bedeutung (hier nur die proximate

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o dynamisch strukturiertes Mosaikmodel

(Rezeptor-Inseln, Lipid-Rafts)

Nature of Science – naturwissenschaftliche Arbeits- und Denkweisen

adressatengerecht dar (K1, K2, K3). Heterokaryon-Experimente von Frye und Edidin (1972)

Experimente zur Aufklärung der Lage von Kohlenhydraten in der Biomembran

Checkliste mit Kriterien für seriöse Quellen

Checkliste zur korrekten Angabe von Internetquellen Internetrecherche zur Funktionsweise von Tracern

Informationen zum dynamisch strukturierten Mosaikmodell Vereb et al (2003)

Abstract aus:

Vereb, G. et al. (2003): Dynamic, yet structured: The cell membrane three decades after the Singer-Nicolson model.

Lernplakat (fertig gestellt) zu den Biomembranen

Erklärungsebene!) der Glykokalyx (u.a. bei der Anti-gen-Anti-Körper-Reaktion) wird recherchiert.

Historisches Modell wird durch aktuellere Befunde zu den Rezeptor-Inseln erweitert.

Wie macht sich die Wissenschaft die Antigen-

Antikörper-Reaktion zunutze?

Moderne Testverfahren

Elisa-Test

Wie werden gelöste Stoffe durch Biomembra-nen hindurch in die Zelle bzw. aus der Zelle

heraus transportiert?

Passiver Transport

Aktiver Transport

beschreiben Transportvorgänge durch Membranen für verschiedene Stoffe mithilfe geeigneter Modelle und geben die

Grenzen dieser Modelle an (E6).

Gruppenarbeit: Informationstext zu verschiedenen Transportvorgängen an

realen Beispielen

SuS können entsprechend der Informationstexte 2-D-Modelle zu den unterschiedlichen Transportvorgängen

erstellen.

Mögliche Diagnose von Schülerkompetenzen:

Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe

KLP-Überprüfungsform: „Dokumentationsaufgabe“ und „Reflexionsaufgabe“ (Portfolio zum Thema: „Erforschung der Biomembranen“) zur Ermittlung der Dokumentationskompetenz (K1) und der Reflexionskompetenz (E7)

Leistungsbewertung:

KLP-Überprüfungsform: „Beurteilungsaufgabe“ und „Optimierungsaufgabe“ (z.B. Modellkritik an Modellen zur Biomembran oder zu Transportvorgängen) zur Ermittlung der Modell-Kompetenz (E6)

ggf. Klausur

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Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)

Basiskonzepte:

System

Muskulatur, Mitochondrium, Enzym, Zitronensäurezyklus, Dissimilation, Gärung

Struktur und Funktion

Enzym, Grundumsatz, Leistungsumsatz, Energieumwandlung, ATP, NAD+

Entwicklung

Training

Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV:

Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben?

Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

E2 Wahrnehmung und Messung

E4 Untersuchungen und Experimente

E5 Auswertung

Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)

Inhaltliche Schwerpunkte:

Enzyme

Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben IV:

Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben?

Inhaltsfelder: IF 1 (Biologie der Zelle), IF 2 (Energiestoffwechsel)

Inhaltliche Schwerpunkte:

Enzyme

Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Die Schülerinnen und Schüler können …

E2 kriteriengeleitet beobachten und messen sowie gewonnene Ergebnisse objektiv und frei von eigenen Deutungen

beschreiben.

E4 Experimente und Untersuchungen zielgerichtet nach dem Prinzip der Variablenkontrolle unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften planen und durchführen und dabei mögliche Fehlerquellen reflektieren.

E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge

ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben.

Page 15: Biologie · 7 Inhaltsfeld: EF 1 Biologie der Zelle Basiskonzepte: System Prokaryot, Eukaryot, Biomembran, Zellorganell, Zellkern, Chromosom, Makromolekül, Cytoskelett, Transport

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Mögliche didaktische Leitfragen / Sequen-

zierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Emp-

fehlungen sowie Darstellung der verbindlichen

Absprachen der Fachkonferenz

Wie sind Zucker aufgebaut und wo spielen sie

eine Rolle?

o Monosaccharid,

o Disaccharid

o Polysaccharid

-ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle (Kohlenhydrate, [Lipide, Proteine, Nucleinsäuren]) den ver-

schiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläu-

tern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3).

Informationstexte zu funktionellen Gruppen und ihren

Eigenschaften sowie Kohlenhydratklassen und Vorkom-men und Funktion in der Natur

„Spickzettel“ als legale Methode des Memorierens

Museumsgang Beobachtungsbogen mit Kriterien für „gute Spickzettel“

Gütekriterien für gute „Spickzettel“ werden erarbeitet

(Übersichtlichkeit, auf das Wichtigste beschränkt, sinnvoller Einsatz von mehreren Farben, um Inhalte zu

systematisieren etc.) werden erarbeitet.

Der beste „Spickzettel“ kann gekürt und allen SuS über „lo-net“ zur Verfügung gestellt werden.

Wie sind Proteine aufgebaut und wo spielen sie eine Rolle?

o Aminosäuren

o Peptide, Proteine

o Primär-, Sekundär-, Tertiär-, Quartärstruktur

-ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle ([Kohlenhydrate, Lipide], Proteine, [Nucleinsäuren]) den ver-schiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläu-

tern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3).

Haptische Modelle (z.B. Legomodelle) zum Proteinaufbau Informationstexte zum Aufbau und der Struktur von Prote-

inen Gruppenarbeit

Lernplakate zum Aufbau von Proteinen

Der Aufbau von Proteinen wird erarbeitet. Die Quartärstruktur wird am Beispiel von Hämoglobin

veranschaulicht. Lernplakate werden erstellt und auf ihre Sachrichtigkeit

und Anschaulichkeit hin diskutiert und ggf. modifiziert.

Sie bleiben im Fachraum hängen und dienen der späte-ren Orientierung.

Welche Bedeutung haben Enzyme im mensch-

lichen Stoffwechsel?

o Aktives Zentrum

o Allgemeine Enzymgleichung

o Substrat- und Wirkungsspezifität

-beschreiben und erklären mithilfe geeigneter Modelle

Enzymaktivität und Enzymhemmung (E6).

Experimentelles Gruppenpuzzle:

a) Ananassaft und Quark oder Götterspeise und frischge-

presster Ananassaft in einer Verdünnungsreihe b) Lactase und Milch sowie Glucoseteststäbchen (Immobi-

lisierung von Lactase mit Alginat) c) Peroxidase mit Kartoffelscheibe oder Kartoffelsaft

(Verdünnungsreihe)

d) Urease und Harnstoffdünger (Indikator Rotkohlsaft) Hilfekarten (gestuft) für die vier verschiedenen Experimen-

te

Checklisten mit Kriterien für:

-naturwissenschaftliche Fragestellungen, -Hypothesen,

-Untersuchungsdesigns. -Plakatpräsentation

Museumsgang Gruppenrallye mit Anwendungsbeispielen zu je einem

Beispiel aus dem anabolen und katabolen Stoffwechsel.

Die Substrat- und Wirkungsspezifität werden veran-

schaulicht.

Die naturwissenschaftlichen Fragestellungen werden vom Phänomen her entwickelt.

Hypothesen zur Erklärung der Phänomene werden aufgestellt.

Experimente zur Überprüfung der Hypothesen werden

geplant, durchgeführt und abschließend werden mögli-che Fehlerquellen ermittelt und diskutiert.

Die gestuften Hilfen (Checklisten) sollen Denkanstöße für jede Schlüsselstelle im Experimentierprozess geben.

Vorgehen und Ergebnisse werden auf Plakaten präsen-

tiert. SuS erhalten Beobachtungsbogen für den Museums-

gang und verteilen Punkte. Anschließend wird das beste Plakat gekürt.

Modelle zur Funktionsweise des aktiven Zentrums

werden erstellt. Hier bietet sich an die Folgen einer veränderten

Aminosäuresequenz, z. B. bei Lactase mithilfe eines Modells zu diskutieren.

Welche Wirkung / Funktion haben Enzyme?

o Katalysator

o Biokatalysator

o Endergonische und exergonische Reaktion

o Aktivierungsenergie, Aktivierungsbarriere / Reaktionsschwelle

erläutern Struktur und Funktion von Enzymen und ihre Bedeutung als Biokatalysatoren bei Stoffwechselreaktionen

(UF1, UF3, UF4).

Schematische Darstellungen von Reaktionen unter beson-derer Berücksichtigung der Energieniveaus

Die zentralen Aspekte der Biokatalyse werden erarbei-tet:

1. Senkung der Aktivierungsenergie

2. Erhöhung des Stoffumsatzes pro Zeit

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Was beeinflusst die Wirkung / Funktion von Enzymen?

o pH-Abhängigkeit

o Temperaturabhängigkeit

o Schwermetalle

o Substratkonzentration / Wechselzahl

-beschreiben und interpretieren Diagramme zu enzymatischen Reaktionen (E5).

-stellen Hypothesen zur Abhängigkeit der Enzymaktivität von

verschiedenen Faktoren auf und überprüfen sie experimentell und stellen sie graphisch dar (E3, E2, E4, E5, K1, K4).

Checkliste mit Kriterien zur Beschreibung und Interpretati-on von Diagrammen

Experimente mithilfe von Interaktionsboxen zum Nachweis der Konzentrations-, Temperatur- und pH-Abhängigkeit

(Lactase und Bromelain)

Modellexperimente mit Schere und Papierquadraten zur Substratkonzentration

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Das Beschreiben und Interpretieren von Diagram-

men wird geübt. Experimente zur Ermittlung der Abhängigkeiten der

Enzymaktivität werden geplant und durchgeführt.

Wichtig: Denaturierung im Sinne einer irreversiblen Hemmung durch Temperatur, pH-Wert und Schwerme-

talle muss herausgestellt werden. Die Wechselzahl wird problematisiert.

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz:

Durchführung von Experimenten zur Ermittlung von Enzymeigenschaften an ausgewählten Beispielen.

Wie wird die Aktivität der Enzyme in den Zellen reguliert?

o kompetitive Hemmung,

o allosterische (nicht kompetitive) Hemmung

o Substrat und Endprodukthemmung

-beschreiben und erklären mithilfe geeigneter Modelle Enzymaktivität und Enzymhemmung (E6).

Gruppenarbeit Informationsmaterial zu Trypsin (allosterische Hemmung)

und Allopurinol (kompetitive Hemmung) Modellexperimente mit Fruchtgummi und Smarties

Experimente mithilfe einer Interaktionsbox mit Materialien

(Knete, Moosgummi, Styropor etc.) Checkliste mit Kriterien zur Modellkritik

Wesentliche Textinformationen werden in einem be-grifflichen Netzwerk zusammengefasst.

Die kompetitive Hemmung wird simuliert. Modelle zur Erklärung von Hemmvorgängen werden

entwickelt.

Reflexion und Modellkritik

Wie macht man sich die Wirkweise von Enzy-men zu Nutze?

o Enzyme im Alltag

o Technik

o Medizin

o u. a.

-recherchieren Informationen zu verschiedenen Einsatzgebieten von Enzymen und präsentieren und bewerten vergleichend die Ergebnisse (K2, K3, K4).

-geben Möglichkeiten und Grenzen für den Einsatz von Enzymen in biologisch-technischen Zusammenhängen an und

wägen die Bedeutung für unser heutiges Leben ab (B4).

(Internet)Recherche Die Bedeutung enzymatischer Reaktionen für z.B.

Veredlungsprozesse und medizinische Zwecke wird

herausgestellt. Als Beispiel können Enzyme im Waschmittel und ihre

Auswirkung auf die menschliche Haut besprochen und

diskutiert werden.

Diagnose von Schülerkompetenzen:

o Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe

o

Leistungsbewertung:

o Multiple Choice -Tests

o KLP-Überprüfungsform: „experimentelle Aufgabe“ (z.B. Entwickeln eines Versuchsaufbaus in Bezug auf eine zu Grunde liegende Fragestellung und/oder Hypothese) zur Ermittlung der Versuchsplanungskompetenz (E4)

o ggf. Klausur

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Unterrichtsvorhaben V:

Thema/Kontext: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper?

Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:

UF3 Systematisierung

B1 Kriterien

B2 Entscheidungen

B3 Werte und Normen

Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)

Inhaltliche Schwerpunkte:

Dissimilation

Körperliche Aktivität und Stoffwechsel

Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten

Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtsvorhaben V:

Thema/Kontext: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper?

Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)

Inhaltliche Schwerpunkte:

Dissimilation

Körperliche Aktivität und Stoffwechsel

Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Die Schülerinnen und Schüler können …

UF3 die Einordnung biologischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene fachliche Strukturen

begründen.

B1 bei der Bewertung von Sachverhalten in naturwissenschaftlichen Zusammenhängen fachliche,

gesellschaftliche und moralische Bewertungskriterien angeben.

B2 in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen Entscheidungsmöglichkeiten kriteriengeleitet

abwägen, gewichten und einen begründeten Standpunkt beziehen.

B3 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Auseinandersetzungen mit biologischen

Fragestellungen sowie mögliche Lösungen darstellen.

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Mögliche didaktische Leitfragen / Sequen-

zierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehr-

plans

Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfeh-

lungen sowie Darstellung der verbindlichen Abspra-

chen der Fachkonferenz

Welche Veränderungen können während und nach körperlicher Belastung beobachtet wer-

den?

Systemebene: Organismus

o Belastungstest

o Schlüsselstellen der körperlichen Fitness

Münchener Belastungstest odermulti-stage Belastungstest.

Selbstbeobachtungsprotokoll zu Herz, Lunge, Durchblutung Muskeln

Graphic Organizer auf verschiedenen System-

ebenen

Begrenzende Faktoren bei unterschiedlich trainierten

Menschen werden ermittelt.

Damit kann der Einfluss von Training auf die Ener-

giezufuhr, Durchblutung, Sauerstoffversorgung,

Energiespeicherung und Ernährungsverwertung sys-

tematisiert werden.

Die Auswirkung auf verschiedene Systemebenen

(Organ, Gewebe, Zelle, Molekül) kann dargestellt

und bewusst gemacht werden.

Wie reagiert der Körper auf unterschiedliche

Belastungssituationen und wie unterscheiden sich verschiedene Muskelgewebe voneinander?

Systemebene: Organ und Gewebe

o Muskelaufbau

o

Systemebene: Zelle

o Sauerstoffschuld, Energiereserve der Muskeln, Glykogenspeicher

Systemebene: Molekül

o Lactat-Test

o Milchsäure-Gärung

-erläutern den Unterschied zwischen roter und weißer Muskulatur (UF1).

-präsentieren unter Einbezug geeigneter Medien und unter Verwendung einer korrekten Fachsprache die aerobe und

anaerobe Energieumwandlung in Abhängigkeit von körperli-

chen Aktivitäten (K3, UF1).

-überprüfen Hypothesen zur Abhängigkeit der Gärung von verschiedenen Faktoren (E3, E2, E1, E4, E5, K1, K4).

Partnerpuzzle mit Arbeitsblättern zur roten und weißen

Muskulatur und zur Sauerstoffschuld

Bildkarten zu Muskeltypen und Sportarten

Informationsblatt

Experimente mit Sauerkraut (u.a. pH-Wert)

Forscherbox

Hier können Beispiele von 100-Meter-, 400-Meter-

und 800-Meter-Läufern analysiert werden.

Verschiedene Muskelgewebe werden im Hinblick auf

ihre Mitochondriendichte (stellvertretend für den

Energiebedarf) untersucht / ausgewertet.

Muskeltypen werden begründend Sportarten zuge-

ordnet.

Die Milchsäuregärung dient der Veranschaulichung

anaerober Vorgänge:

Modellexperiment zum Nachweis von Milchsäure

unter anaeroben Bedingungen wird geplant und

durchgeführt.

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz:

In diesem Unterrichtsvorhaben liegt ein Schwerpunkt

auf dem Wechsel zwischen den biologischen System-

ebenen gemäß der Jo-Jo-Methode (häufiger Wechsel

zwischen den biologischen Organisationsebenen).

Welche Faktoren beeinflussen den Energieum-satz und welche Methoden helfen bei der Be-

stimmung?

Systemebenen: Organismus, Gewebe, Zelle, Molekül

o Energieumsatz (Grundumsatz und Leistungs-umsatz)

o Direkte und indirekte Kalorimetrie

Welche Faktoren spielen eine Rolle bei körper-

licher Aktivität?

o Sauerstofftransport im Blut

o Sauerstoffkonzentration im Blut

o Erythrozyten, Hämoglobin/ Myoglobin,

o Bohr Effekt

-stellen Methoden zur Bestimmung des Energieumsatzes bei körperlicher Aktivität vergleichend dar (UF4).

Film zur Bestimmung des Grund- und Leistungsum-satzes

Film zum Verfahren der Kalorimetrie (Kalorimetrische

Bombe / Respiratorischer Quotient)

Diagramme zum Sauerstoffbindungsvermögen in

Abhängigkeit verschiedener Faktoren (Temperatur, pH-Wert) und Bohr-Effekt

Arbeitsblatt mit Informationstext zur Erarbeitung des

Prinzips der Oberflächenvergrößerung durch

Kapillarisierung

Der Zusammenhang zwischen respiratorischem Quo-

tienten und Ernährung wird erarbeitet.

Der quantitative Zusammenhang zwischen Sauer-

stoffbindung und Partialdruck wird an einer

sigmoiden Bindungskurve ermittelt.

Der Weg des Sauerstoffs in die Muskelzelle über den

Blutkreislauf wird wiederholt und erweitert unter

Berücksichtigung von Hämoglobin und Myoglobin.

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Wie entsteht und wie gelangt die benötigte Energie zu unterschiedlichen Einsatzorten in

der Zelle?

Systemebene: Molekül

o NAD+ und ATP

-erläutern die Bedeutung von NAD+ und ATP für aerobe und anaerobe Dissimilationsvorgänge (UF1, UF4).

Arbeitsblatt mit Modellen / Schemata zur Rolle des ATP

Die Funktion des ATP als Energie-Transporter wird verdeut-licht.

Wie entsteht ATP und wie wird der C6-Körper

abgebaut?

Systemebenen: Zelle, Molekül

o Tracermethode

o Glykolyse

o Zitronensäurezyklus

o Atmungskette

-präsentieren eine Tracermethode bei der Dissimilation adressatengerecht (K3).

-erklären die Grundzüge der Dissimilation unter dem Aspekt der Energieumwandlung mithilfe einfacher Schemata (UF3).

-beschreiben und präsentieren die ATP-Synthese im

Mitochondrium mithilfe vereinfachter Schemata (UF2, K3).

Advance Organizer

Arbeitsblatt mit histologischen Elektronenmikrosko-

pie-Aufnahmen und Tabellen

Informationstexte und schematische Darstellungen zu Experimenten von Peter Mitchell (chemieosmotische

Theorie) zum Aufbau eines Protonengradienten in den

Mitochondrien für die ATP-Synthese (vereinfacht)

Grundprinzipien von molekularen Tracern werden wieder-

holt.

Experimente werden unter dem Aspekt der Energieumwand-lung ausgewertet.

Wie funktional sind bestimmte Trainingspro-gramme und Ernährungsweisen für bestimmte

Trainingsziele?

Systemebenen: Organismus, Zelle, Molekül

o Ernährung und Fitness

o Kapillarisierung

o Mitochondrien

Systemebene: Molekül

o Glycogenspeicherung

o Myoglobin

-erläutern unterschiedliche Trainingsformen adressatengerecht und begründen sie mit Bezug auf die Trai-

ningsziele (K4).

-erklären mithilfe einer graphischen Darstellung die zentrale Bedeutung des Zitronensäurezyklus im Zellstoffwechsel (E6,

UF4).

Fallstudien aus der Fachliteratur (Sportwissenschaften)

Arbeitsblatt mit einem vereinfachten Schema des

Zitronensäurezyklus und seiner Stellung im Zellstoff-

wechsel (Zusammenwirken von Kohlenhydrat, Fett und Proteinstoffwechsel)

Hier können Trainingsprogramme und Ernährung unter Berücksichtigung von Trainingszielen (Aspekte z.B. Aus-

dauer, Kraftausdauer, Maximalkraft) und der Organ- und Zellebene (Mitochondrienanzahl, Myoglobinkonzentration,

Kapillarisierung, erhöhte Glykogenspeicherung) betrachtet,

diskutiert und beurteilt werden.

Verschiedene Situationen können „durchgespielt“ (z.B. die Folgen einer Fett-, Vitamin- oder Zuckerunterversorgung)

werden.

Wie wirken sich leistungssteigernde Substanzen

auf den Körper aus?

Systemebenen: Organismus, Zelle, Molekül

o Formen des Dopings

o Anabolika

o EPO

-nehmen begründet Stellung zur Verwendung leistungsstei-gernder Substanzen aus gesundheitlicher und ethischer Sicht

(B1, B2, B3).

Anonyme Kartenabfrage zu Doping

Informationstext zu Werten, Normen, Fakten Informationstext zum ethischen Reflektieren (nach

Martens 2003) Exemplarische Aussagen von Personen

Informationstext zu EPO

Historische Fallbeispiele zum Einsatz von EPO (Blut-doping) im Spitzensport

Weitere Fallbeispiele zum Einsatz anaboler Steroide in Spitzensport und Viehzucht

Juristische und ethische Aspekte werden auf die ihnen

zugrunde liegenden Kriterien reflektiert.

Verschiedene Perspektiven und deren Handlungsoptionen werden erarbeitet, deren Folgen abgeschätzt und bewertet.

Bewertungsverfahren und Begriffe werden geübt und gefes-

tigt.

Diagnose von Schülerkompetenzen: o Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe

o

Leistungsbewertung: o KLP-Überprüfungsform: „Bewertungsaufgabe“ zur Ermittlung der Entscheidungskompetenz (B2) und der Kriterienermittlungs- Kompetenz (B1) mithilfe von Fallbeispielen, ggf. Klausur.

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2.1.2 Q1

Inhaltsfeld 3: Genetik

SuS im Grundkurs (KLP S. 29-30) im Leistungskurs (KLP S. 36-38)

Sequenzierung inhaltlicher As-pekte

Im Grundkurs Die SuS …

Im Leistungskurs Die SuS …

Verbindliche Absprachen der Fachkonferenz

Reaktivierung Vorwissen Aufbau DNA

reflektieren und erläutern den Wandel des Genbegriffs (E7),

Proteinbiosynthese

Processing

Genmutation

vergleichen die molekularen Ab-läufe in der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten (UF1, UF3),

vergleichen die molekularbiolo-gischen Abläufe in der Proteinbio-synthese bei Pro- und Eukaryoten (UF1, UF3),

erläutern wissenschaftliche Ex-perimente zur Aufklärung der Pro-teinbiosynthese, generieren Hy-pothesen auf der Grundlage der Versuchspläne und interpretieren die Versuchsergebnisse (E3, E4, E5),

erläutern Eigenschaften des ge-netischen Codes und charakteri-sieren mit dessen Hilfe Genmuta-tionen (UF1, UF2),

erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und charakte-risieren mit dessen Hilfe Mutati-onstypen (UF1, UF2),

benennen Fragestellungen und stellen Hypothesen zur Ent-schlüsselung des genetischen Codes auf und erläutern klassi-sche Experimente zur Entwick-lung der Code-Sonne (E1, E3,

Bewertung (B)

Erkenntnisgewinnung (E)

Kommunikation (K)

Umgang mit Fachwissen (UF)

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E4), Genregulation erläutern die Bedeutung der

Transkriptionsfaktoren für die Re-gulation von Zellstoffwechsel und Entwicklung (UF1, UF4),

begründen die Verwendung be-stimmter Modellorganismen (u.a. E. coli) für besondere Fragestel-lungen genetischer Forschung (E6, E3),

begründen die Verwendung be-stimmter Modellorganismen (u.a. E. coli) für besondere Fragestel-lungen genetischer Forschung (E6, E3),

erläutern und entwickeln Mo-dellvorstellungen auf der Grund-lage von Experimenten zur Auf-klärung der Genregulation bei Prokaryoten (E2, E5, E6),

erläutern und entwickeln Mo-dellvorstellungen auf der Grund-lage von Experimenten zur Auf-klärung der Genregulation bei Prokaryoten (E2, E5, E6),

erklären mithilfe von Modellen genregulatorische Vorgänge bei Eukaryoten (E6),

erklären einen epigenetischen Mechanismus als Modell zur Re-gelung des Zellstoffwechsels (E6),

erläutern epigenetische Modelle zur Regelung des Zellstoffwech-sels und leiten Konsequenzen für den Organismus ab (E6),

erklären mithilfe eines Modells die Wechselwirkung von Proto-Onkogenen und Tumor-Suppressorgenen auf die Regula-tion des Zellzyklus und erklären die Folgen von Mutationen in die-sen Genen (E6, UF1, UF3, UF4),

erklären mithilfe eines Modells die Wechselwirkung von Proto-Onkogenen und Tumor-Suppressorgenen auf die Regula-tion des Zellzyklus und beurteilen die Folgen von Mutationen in die-sen Genen (E6, UF1, UF3, UF4),

DNA-Klonierung

Klonen

PCR & Elektrophorese

Molekulare Diagnostik

beschreiben molekulargeneti-sche Werkzeuge und erläutern deren Bedeutung für gentechni-sche Grundoperationen (UF1).

beschreiben molekulargeneti-sche Werkzeuge und erläutern deren Bedeutung für gentechni-sche Grundoperationen (UF1).

LK: nach Möglichkeit Besuch des BAYlab Schülerlabors Le-verkusen

stellen mithilfe geeigneter Medi- stellen mithilfe geeigneter Medi-

Page 22: Biologie · 7 Inhaltsfeld: EF 1 Biologie der Zelle Basiskonzepte: System Prokaryot, Eukaryot, Biomembran, Zellorganell, Zellkern, Chromosom, Makromolekül, Cytoskelett, Transport

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en die Herstellung transgener Le-bewesen dar und diskutieren ihre Verwendung (K1, B3),

en die Herstellung transgener Le-bewesen dar und diskutieren ihre Verwendung (K1, B3),

beschreiben aktuelle Entwick-lungen in der Biotechnologie bis hin zum Aufbau von syntheti-schen Organismen in ihren Kon-sequenzen für unterschiedliche Einsatzziele und bewerten sie (B3, B4).

erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektro-phorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1),

erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektro-phorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1),

geben die Bedeutung von DNA-Chips an und beurteilen Chancen und Risiken (B1, B3).

geben die Bedeutung von DNA-Chips und Hochdurchsatz-Sequenzierung an und bewerten Chancen und Risiken (B1, B3),

Meiose

Spermatogenese / Oogenese

inter- und intrachromosomale Rekombination

erläutern die Grundprinzipien der Rekombination (Reduktion und Neukombination der Chromo-somen) bei Meiose und Befruch-tung (UF4),

erläutern die Grundprinzipien der inter- und intrachromosomalen Rekombina-tion (Reduktion und Neukombina-tion der Chromosomen) bei Meio-se und Befruchtung (UF4),

Erbgänge/Vererbungsmodi

genetisch bedingte Krankheiten (ausgewählte Beispiele)

formulieren bei der Stamm-baumanalyse Hypothesen zu X-chromosomalen und autosomalen Vererbungsmodi genetisch be-dingter Merkmale und begründen die Hypothesen mit vorhandenen Daten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4),

formulieren bei der Stamm-baumanalyse Hypothesen zum Vererbungsmodus genetisch be-dingter Merkmale (X-chromosomal, autosomal, Zwei-faktorenanalyse; Kopplung, Crossing-over) und begründen die Hypothesen mit vorhandenen Da-ten auf der Grundlage der Meiose

Page 23: Biologie · 7 Inhaltsfeld: EF 1 Biologie der Zelle Basiskonzepte: System Prokaryot, Eukaryot, Biomembran, Zellorganell, Zellkern, Chromosom, Makromolekül, Cytoskelett, Transport

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(E1, E3, E5, UF4, K4), recherchieren Informationen zu

humangenetischen Fragestellun-gen (u.a. genetisch bedingten Krankheiten), schätzen die Rele-vanz und Zuverlässigkeit der In-formationen ein und fassen die Ergebnisse strukturiert zusammen (K2, K1, K3, K4),

Gentherapie

Zelltherapie

recherchieren Unterschiede zwi-schen embryonalen und adulten Stammzellen und präsentieren diese unter Verwendung geeigne-ter Darstellungsformen (K2, K3),

recherchieren Unterschiede zwischen embryonalen und adul-ten Stammzellen und präsentie-ren diese unter Verwendung ge-eigneter Darstellungsformen (K2, K3),

stellen naturwissenschaftlich-gesellschaftliche Positionen zum therapeutischen Einsatz von Stammzellen dar und beurteilen Interessen sowie Folgen ethisch (B3, B4),

stellen naturwissenschaftlich-gesellschaftliche Positionen zum therapeutischen Einsatz von Stammzellen dar und bewerten Interessen sowie Folgen ethisch (B3, B4),

Page 24: Biologie · 7 Inhaltsfeld: EF 1 Biologie der Zelle Basiskonzepte: System Prokaryot, Eukaryot, Biomembran, Zellorganell, Zellkern, Chromosom, Makromolekül, Cytoskelett, Transport

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Inhaltsfeld 5: Ökologie

SuS im Grundkurs (KLP S. 32-33) im Leistungskurs (KLP S. 40-42)

Sequenzierung inhaltlicher Aspek-te

Im Grundkurs Die SuS …

Im Leistungskurs Die SuS …

Verbindliche Absprachen der Fachkonferenz

Autökologie

Physiologische/ökologische Potenz

Temperatur

Wasser

zeigen den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von Bioindikatoren und der Intensität abiotischer Faktoren in einem beliebigen Ökosystem auf (UF3, UF4, E4),

zeigen den Zusammenhang zwi-schen dem Vorkommen von Bioin-dikatoren und der Intensität abioti-scher Faktoren in einem beliebi-gen Ökosystem (UF3, UF4, E4),

untersuchen das Vorkommen, die Abundanz und die Dispersion von Lebewesen eines Ökosystems im Freiland (E1, E2, E4),

planen ausgehend von Hypothe-sen Experimente zur Überprüfung der ökologischen Potenz nach dem Prinzip der Variablenkontrol-le, nehmen kriterienorientiert Be-obachtungen und Messungen vor und deuten die Ergebnisse (E2, E3, E4, E5, K4),

entwickeln aus zeitlich-rhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Frage-stellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5),

entwickeln aus zeitlich-rhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Frage-stellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5),

erläutern die Aussagekraft von biologischen Regeln (u.a. tierge-

erläutern die Aussagekraft von biologischen Regeln (u.a. tiergeo-

Bewertung (B)

Erkenntnisgewinnung (E)

Kommunikation (K)

Umgang mit Fachwissen (UF)

Page 25: Biologie · 7 Inhaltsfeld: EF 1 Biologie der Zelle Basiskonzepte: System Prokaryot, Eukaryot, Biomembran, Zellorganell, Zellkern, Chromosom, Makromolekül, Cytoskelett, Transport

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ographische Regeln) und grenzen diese von naturwissenschaftli-chen Gesetzen ab (E7, K4).

graphische Regeln) und grenzen diese von naturwissenschaftlichen Gesetzen ab (E7, K4),

analysieren Messdaten zur Ab-hängigkeit der Fotosyntheseakti-vität von unterschiedlichen abioti-schen Faktoren (E5),

analysieren Messdaten zur Ab-hängigkeit der Fotosyntheseaktivi-tät von unterschiedlichen abioti-schen Faktoren (E5),

Fotosynthese (im LK separates Un-terrichtsvorhaben)

leiten aus Forschungsexperimen-ten zur Aufklärung der Fotosyn-these zu Grunde liegende Frage-stellungen und Hypothesen ab (E1, E3, UF2, UF4),

erläutern den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Syn-thesereaktion und ordnen die Re-aktionen den unterschiedlichen Kompartimenten des Chloroplas-ten zu (UF1, UF3),

erläutern den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Syn-thesereaktion und ordnen die Re-aktionen den unterschiedlichen Kompartimenten des Chloroplas-ten zu (UF1, UF3),

erläutern mithilfe einfacher Schemata das Grundprinzip der Energieumwandlung in den Foto-systemen und den Mechanismus der ATP-Synthese (K3, UF1),

Synökologie I Populationsökologie Inter- und intraspezifische Beziehun-gen

leiten aus Untersuchungsdaten zu intra- und interspezifischen Beziehungen (Parasitismus, Symbiose, Konkurrenz) mögliche Folgen für die jeweiligen Arten ab und präsentieren diese unter Verwendung angemessener Me-dien (E5, K3, UF1),

leiten aus Untersuchungsdaten zu intra- und interspezifischen Be-ziehungen (u.a. Parasitismus, Symbiose, Konkurrenz) mögliche Folgen für die jeweiligen Arten ab und präsentieren diese unter Ver-wendung angemessener Medien (E5, K3, UF1),

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erklären mithilfe des Modells der ökologischen Nische die Ko-existenz von Arten (E6, UF1, UF2),

erklären mit Hilfe des Modells der ökologischen Nische die Ko-existenz von Arten (E6, UF1, UF2),

leiten aus Daten zu abiotischen und biotischen Faktoren Zusam-menhänge im Hinblick auf zykli-sche und sukzessive Verände-rungen (Abundanz und Dispersi-on von Arten) sowie K- und r-Lebenszyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, UF4),

leiten aus Daten zu abiotischen und biotischen Faktoren Zusam-menhänge im Hinblick auf zykli-sche und sukzessive Veränderun-gen (Abundanz und Dispersion von Arten) sowie K- und r-Lebenszyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, K4, UF4),

beschreiben die Dynamik von Populationen in Abhängigkeit von dichteabhängigen und dichteun-abhängigen Faktoren (UF1),

beschreiben die Dynamik von Populationen in Abhängigkeit von dichteabhängigen und dichteun-abhängigen Faktoren (UF1),

untersuchen die Veränderungen von Populationen mit Hilfe von Simulationen auf der Grundlage des Lotka-Volterra-Modells (E6),

untersuchen Veränderungen von Populationen mit Hilfe von Simula-tionen auf der Grundlage des Lotka-Volterra-Modells (E6),

vergleichen das Lotka-Volterra-Modell mit veröffentlichten Daten aus Freilandmessungen und dis-kutieren die Grenzen des Modells (E6),

recherchieren Beispiele für die biologische Invasion von Arten und leiten Folgen für das Ökosys-tem ab (K2, K4),

recherchieren Beispiele für die biologische Invasion von Arten und leiten Folgen für das Ökosystem ab (K2, K4),

Synökologie II Stoffkreisläufe Energiefluss

stellen energetische und stoffli-che Beziehungen verschiedener Organismen unter den Aspekten von Nahrungskette, Nahrungs-netz und Trophieebene formal,

stellen energetische und stoffli-che Beziehungen verschiedener Organismen unter den Aspekten von Nahrungskette, Nahrungsnetz und Trophieebene formal, sprach-

Page 27: Biologie · 7 Inhaltsfeld: EF 1 Biologie der Zelle Basiskonzepte: System Prokaryot, Eukaryot, Biomembran, Zellorganell, Zellkern, Chromosom, Makromolekül, Cytoskelett, Transport

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sprachlich und fachlich korrekt dar (K1, K3),

lich und fachlich korrekt dar (K1, K3),

Veränderung von Ökosystemen präsentieren und erklären auf der Grundlage von Untersu-chungsdaten die Wirkung von anthropogenen Faktoren auf ei-nen ausgewählten globalen Stoff-kreislauf (K1, K3, UF1),

präsentieren und erklären auf der Grundlage von Untersuchungsda-ten die Wirkung von anthropoge-nen Faktoren auf ausgewählte globale Stoffkreis-läufe (K1, K3, UF1),

aquatisches Ökosystem LK: Gewässerökologische Untersuchungen am Hom-bach

entwickeln Handlungsoptionen für das eigene Konsumverhalten und schätzen diese unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit ein (B2, B3),

entwickeln Handlungsoptionen für das eigene Konsumverhalten und schätzen diese unter dem As-pekt der Nachhaltigkeit ein (B2, B3),

diskutieren Konflikte zwischen der Nutzung natürlicher Ressour-cen und dem Naturschutz (B2, B3),

diskutieren Konflikte zwischen der Nutzung natürlicher Ressour-cen und dem Naturschutz (B2, B3),

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2.1.3 Q2

Inhaltsfeld 6: Evolution

SuS im Grundkurs (KLP S. 34-35) im Leistungskurs (KLP S. 42-44)

Sequenzierung inhaltli-cher Aspekte

Im Grundkurs Die SuS …

Im Leistungskurs Die SuS …

Verbindliche Absprachen der Fachkonferenz

Evolution in Aktion Entwicklung der Evoluti-onstheorie

stellen Erklärungsmodelle für die Evolu-tion in ihrer historischen Entwicklung und die damit verbundenen Veränderungen des Weltbildes dar (E7),

Kompetenz gilt auch für Grundkurs

stellen die synthetische Evoluti-onstheorie zusammenfassend dar (UF2, UF4),

stellen die synthetische Evolutionstheo-rie zusammenfassend dar (UF2, UF4),

grenzen die Synthetische Theorie der Evolution gegenüber nicht naturwissen-schaftlichen Positionen zur Entstehung von Artenvielfalt ab und nehmen zu die-sen begründet Stellung (B2, K4),

Spuren der Evolution (im LK separates Unter-richtsvorhaben)

stellen Belege für die Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biologie (u.a. Molekularbiologie) adressatengerecht dar (K1, K3),

stellen Belege für die Evolution aus ver-schiedenen Bereichen der Biologie (u.a. Molekularbiologie) adressatengerecht dar (K1, K3),

beschreiben und erläutern molekulare Verfahren zur Analyse von phylogeneti-schen Verwandtschaften zwischen Lebe-wesen (UF1, UF2),

deuten Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Merkmalen von Organismen zum Beleg konvergenter und divergenter

deuten Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Merk-malen von Organismen zum Beleg kon-vergenter und divergenter Entwicklungen

Bewertung (B)

Erkenntnisgewinnung (E)

Kommunikation (K)

Umgang mit Fachwissen (UF)

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Entwicklungen (E5, UF3),

(E5, UF3),

analysieren molekulargenetische Daten und deuten sie im Hinblick auf die Verbreitung von Allelen und Verwandtschaftsbeziehungen von Lebewesen (E5, E6),

analysieren molekulargenetische Daten und deuten sie mit Daten aus klassischen Datierungsmethoden im Hinblick auf die Verbreitung von Allelen und Ver-wandtschaftsbeziehungen von Lebewe-sen (E5, E6),

Evolution in Aktion Grundlagen evolutiver Veränderung Art und Artbildung

erläutern den Einfluss der Evoluti-onsfaktoren (Mutation, Rekombina-tion, Selektion, Gendrift) auf den Genpool einer Population (UF4, UF1),

erläutern den Einfluss der Evolutionsfak-toren (Mutation, Rekombination, Selekti-on, Gendrift) auf den Genpool einer Popu-lation (UF4, UF1),

bestimmen und modellieren mithilfe des Hardy-Weinberg-Gesetzes die Allelfrequenzen in Populationen und ge-ben Bedingungen für die Gültigkeit des Gesetzes an (E6),

wählen angemessene Medien zur Darstellung von Beispielen zur Coevolution aus Zoologie und Bota-nik aus und präsentieren die Bei-spiele (K3, UF2),

wählen angemessene Medien zur Dar-stellung von Beispielen zur Coevolution aus und präsentieren die Beispiele (K3, UF2),

erklären Modellvorstellungen zu allopatrischen und sympatrischen Artbildungsprozessen an Beispielen (E6, UF1),

erklären Modellvorstellungen zu Artbil-dungsprozessen (u.a. allopatrische und sympatrische Artbildung) an Beispielen (E6, UF1),

stellen den Vorgang der adaptiven Radiation unter dem Aspekt der An-gepasstheit dar (UF2, UF4),

stellen den Vorgang der adaptiven Ra-diation unter dem Aspekt der Angepasst-heit dar (UF2, UF4),

beschreiben die Einordnung von Lebewesen mithilfe der Systematik und der binären Nomenklatur (UF1, UF4),

beschreiben die Einordnung von Lebe-wesen mithilfe der Systematik und der binären Nomenklatur (UF1, UF4),

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Evolution des Sozial-verhaltens

erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Pro-zess der Evolution unter dem As-pekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4),

erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Prozess der Evolution unter dem Aspekt der Weiterga-be von Allelen (UF1, UF4),

analysieren anhand von Daten die evolutionäre Entwicklung von Sozi-alstrukturen (Paarungssysteme, Habitatwahl) unter dem Aspekt der Fitnessmaximierung (E5, UF2, UF4, K4),

analysieren anhand von Daten die evo-lutionäre Entwicklung von Sozialstrukturen (Paarungssysteme, Habitatwahl) unter dem Aspekt der Fitnessmaximierung (E5, UF2, UF4, K4),

Humanevolution erstellen und analysieren Stamm-bäume anhand von Daten zur Er-mittlung von Verwandtschaftsbezie-hungen von Arten (E3, E5),

erstellen und analysieren Stammbäume anhand von Daten zur Ermittlung von Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5),

entwickeln und erläutern Hypothe-sen zu phylogenetischen Stamm-bäumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4),

entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Homo-logien (E3, E5, K1, K4),

ordnen den modernen Menschen kriteriengeleitet den Primaten zu (UF3),

ordnen den modernen Menschen kriteriengeleitet den Primaten zu (UF3),

diskutieren wissenschaftliche Be-funde (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hypothesen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7, B4),

diskutieren wissenschaftliche Befunde (u.a. Schlüsselmerkmale) und Hypothe-sen zur Humanevolution unter dem As-pekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7),

bewerten die Problematik des Rasse-Begriffs beim Menschen aus historischer und gesellschaftlicher Sicht und nehmen zum Missbrauch dieses Begriffs aus fachlicher Per-

bewerten die Problematik des Rasse-Begriffs beim Menschen aus historischer und gesellschaftlicher Sicht und nehmen zum Missbrauch dieses Begriffs aus fach-licher Perspektive Stellung (B1, B3, K4).

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spektive Stellung (B1, B3, K4).

belegen an Beispielen den aktuel-len evolutionären Wandel von Orga-nismen (u.a. mithilfe von Auszügen aus Gendatenbanken) (E2, E5),

belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organismen (u.a. mithilfe von Auszügen aus Genda-tenbanken) (E2, E5),

beschreiben Biodiversität auf verschie-denen Systemebenen (genetische Varia-bilität, Artenvielfalt, Vielfalt der Ökosyste-me) (UF4, UF1, UF2, UF3),

erklären mithilfe molekulargenetischer Modellvorstellungen zur Evolution der Genome die genetische Vielfalt der Lebe-wesen (K4, E6),

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Inhaltsfeld 4: Neurobiologie

SuS im Grundkurs (KLP S. 30-31) im Leistungskurs (KLP S. 38-40)

Sequenzierung inhaltli-cher Aspekte

Im Grundkurs Die SuS …

Im Leistungskurs Die SuS …

Verbindliche Absprachen der Fachkonferenz

Molekulare und zellbiologi-sche Grundlagen der Infor-mationsverarbeitung und Wahrnehmung Aufbau und Funktion von Neuronen, Natrium-Kalium-Pumpe, Potentiale, Amplitu-den- und Frequenzmodula-tion, Neuronale Informationsver-arbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung (Teil 1) Neurotoxine Methoden der Neurobiologie (nur LK) Sympathicus, Parasympathicus

beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1),

beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1),

erklären Ableitungen von Potentia-len mittels Messelektroden an Axon und Synapse und werten Messer-gebnisse unter Zuordnung der mo-lekularen Vorgänge an Biomembra-nen aus (E5, E2, UF1, UF2),

erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon und Sy-napse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vorgänge an Biomembranen aus (E5, E2, UF1, UF2),

leiten aus Messdaten der Patch-Clamp-Technik Veränderungen von Ionenströ-men durch Ionenkanäle ab und entwi-ckeln dazu Modellvorstellungen (E5, E6, K4),

erklären die Weiterleitung des Ak-tionspotentials an myelinisierten Axonen (UF1),

vergleichen die Weiterleitung des Akti-onspotentials an myelinisierten und nicht myelinisierten Axonen miteinander und stellen diese unter dem Aspekt der Lei-tungsgeschwindigkeit in einen funktionel-len Zusammenhang (UF2, UF3, UF4),

erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiter-leitung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Sy-napsen auf molekularer Ebene

erläutern die Verschaltung von Neuro-nen bei der Erregungsweiterleitung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Synapsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3),

Bewertung (B)

Erkenntnisgewinnung (E)

Kommunikation (K)

Umgang mit Fachwissen (UF)

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(UF1, UF3),

dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exoge-nen Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an konkreten Beispielen (K1, K3, UF2),

dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exogenen Stof-fen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an konkreten Bei-spielen (K1, K3, UF2),

erklären Wirkungen von exogenen Substanzen auf den Körper und be-werten mögliche Folgen für Indivi-duum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF4),

leiten Wirkungen von endo- und exo-genen Substanzen (u.a. von Neuro-enhancern) auf die Gesundheit ab und bewerten mögliche Folgen für Individuum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF2, UF4),

oder im Anschluss an die degenerative Erkran-kung (s.u.)

erklären die Rolle von Sympathi-kus und Parasympathikus bei der neuronalen und hormonellen Rege-lung von physiologischen Funktio-nen an einem Beispiel (UF4, E6, UF2, UF1),

erklären die Rolle von Sympathikus und Parasympathikus bei der neuronalen und hormonellen Regelung von physiologi-schen Funktionen an Beispielen (UF4, E6, UF2, UF1),

Fototransduktion Leistungen der Netzhaut Neuronale Informationsver-arbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung

erläutern den Aufbau und die Funktion der Netzhaut unter den Aspekten der Farb- und Kontrastwahrnehmung (UF3, UF4),

stellen das Prinzip der Signaltransduktion an einem Rezep-tor anhand von Modellen dar (E6, UF1, UF2, UF4),

stellen die Veränderung der Membranspannung an Lichtsinneszellen anhand von Modellen dar und beschrei-ben die Bedeutung des second messengers und der Reaktionskaskade bei der Fototransduktion (E6, E1),

Aspekte der Hirnfor-schung Gehirnareale Informationsverarbeitung

im Zentralnervensystem

stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung von Sinneszellen bis zur Konstrukti-on des Sinneseindrucks bzw. der Wahrnehmung im Gehirn unter Ver-

stellen den Vorgang von der durch ei-nen Reiz ausgelösten Erregung von Sin-neszellen bis zur Entstehung des Sin-neseindrucks bzw. der Wahrnehmung im Gehirn unter Verwendung fachspezifi-

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Bau des Gehirns

Hirnfunktionen

Lernen und Gedächtnis Neuronale Plastizität

PET, MRT, fMRT

Degenerative Erkrankun-gen

wendung fachspezifischer Darstel-lungsformen in Grundzügen dar (K1, K3),

scher Darstellungsformen in Grundzügen dar (K1, K3),

erklären die Bedeutung der Plasti-zität des Gehirns für ein lebenslan-ges Lernen (UF4),

erklären den Begriff der Plastizität an-hand geeigneter Modelle und leiten die Bedeutung für ein lebenslanges Lernen ab (E6, UF4),

stellen aktuelle Modellvorstellun-gen zum Gedächtnis auf anato-misch-physiologischer Ebene dar (K3, B1),

stellen aktuelle Modellvorstellungen zum Gedächtnis auf anatomisch-physiologischer Ebene dar (K3, B1),

ermitteln mithilfe von Aufnahmen eines bildgebenden Verfahrens Akti-vitäten verschiedener Gehirnareale (E5, UF4),

stellen Möglichkeiten und Grenzen bildgebender Verfahren zur Anatomie und zur Funktion des Gehirns (PET und fMRT) gegenüber und bringen diese mit der Erforschung von Gehirnabläufen in Verbindung (UF4, UF1, B4),

recherchieren und präsentieren aktuelle wissenschaftliche Erkennt-nisse zu einer degenerativen Er-krankung (K2, K3).

recherchieren und präsentieren aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse zu einer degenerativen Erkrankung (K2, K3).

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2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit

In Absprache mit der Lehrerkonferenz sowie unter Berücksichtigung des Schulprogramms hat die Fachkonferenz Biologie die folgenden fachmethodischen und fachdidaktischen Grundsätze beschlossen. In diesem Zusammenhang beziehen sich die Grundsätze 1 bis 14 auf fächerübergreifende Aspekte, die auch Gegenstand der Qualitätsanalyse sind, die Grundsätze 15 bis 25 sind fachspezifisch angelegt.

Überfachliche Grundsätze:

1.) Geeignete Problemstellungen zeichnen die Ziele des Unterrichts vor und bestimmen die Struktur der Lernprozesse. 2.) Inhalt und Anforderungsniveau des Unterrichts entsprechen dem Leistungsvermögen der Lerner. 3.) Die Unterrichtsgestaltung ist auf die Ziele und Inhalte abgestimmt. 4.) Medien und Arbeitsmittel sind lernernah gewählt. 5.) Die Schülerinnen und Schüler erreichen einen Lernzuwachs. 6.) Der Unterricht fördert und fordert eine aktive Teilnahme der Lerner. 7.) Der Unterricht fördert die Zusammenarbeit zwischen den Lernenden und bietet ihnen Möglichkeiten zu eigenen Lösun-

gen. 8.) Der Unterricht berücksichtigt die individuellen Lernwege der einzelnen Lerner. 9.) Die Lerner erhalten Gelegenheit zu selbstständiger Arbeit und werden dabei unterstützt. 10.) Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Einzel-, Partner- bzw. Gruppenarbeit sowie Arbeit in kooperativen

Lernformen. 11.) Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Arbeit im Plenum. 12.) Die Lernumgebung ist vorbereitet; der Ordnungsrahmen wird eingehalten. 13.) Die Lehr- und Lernzeit wird intensiv für Unterrichtszwecke genutzt. 14.) Es herrscht ein positives pädagogisches Klima im Unterricht.

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Fachliche Grundsätze:

15.) Der Biologieunterricht orientiert sich an den im gültigen Kernlehrplan ausgewiesenen, obligatorischen Kompetenzen. 16.) Der Biologieunterricht ist problemorientiert und an Unterrichtsvorhaben und Kontexten ausgerichtet. 17.) Der Biologieunterricht ist lern- und handlungsorientiert, d.h. im Fokus steht das Erstellen von Lernprodukten durch die

Lerner. 18.) Der Biologieunterricht ist kumulativ, d.h. er knüpft an die Vorerfahrungen und das Vorwissen der Lernenden an und er-

möglicht das Erlernen von neuen Kompetenzen. 19.) Der Biologieunterricht fördert vernetzendes Denken und zeigt dazu eine über die verschiedenen Organisationsebenen

bestehende Vernetzung von biologischen Konzepten und Prinzipien mithilfe von Basiskonzepten auf. 20.) Der Biologieunterricht folgt dem Prinzip der Exemplarität und gibt den Lernenden die Gelegenheit, Strukturen und Ge-

setzmäßigkeiten möglichst anschaulich in den ausgewählten Problemen zu erkennen. 21.) Der Biologieunterricht bietet nach Produkt-Erarbeitungsphasen immer auch Phasen der Metakognition, in denen zentrale

Aspekte von zu erlernenden Kompetenzen reflektiert werden. 22.) Der Biologieunterricht ist in seinen Anforderungen und im Hinblick auf die zu erreichenden Kompetenzen für die Lerner

transparent. 23.) Im Biologieunterricht werden Diagnoseinstrumente zur Feststellung des jeweiligen Kompetenzstandes der Schülerinnen

und Schüler durch die Lehrkraft, aber auch durch den Lerner selbst eingesetzt. 24.) Der Biologieunterricht bietet immer wieder auch Phasen der Übung. 25.) Der Biologieunterricht bietet die Gelegenheit zum selbstständigen Wiederholen und Aufarbeiten von verpassten Unter-

richtsstunden. Hierzu ist ein (geschlossener) virtueller Arbeitsraum auf der Lernplattform lo-net2 angelegt, in dem sowohl Protokolle und eine Linkliste mit „guten Internetseiten“ als auch die im Kurs verwendeten Arbeitsblätter bereitgestellt werden.

2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung

siehe Leistungskonzept Biologie

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2.4 Lehr- und Lernmittel

Für den Biologieunterricht in der Sekundarstufe II ist derzeit für den Leistungskurs das Lehrbuch „Biologie Oberstu-fe“ aus dem Cornelsen-Verlag und für den Grundkurs die Einzelbände der „grünen Reihe“ aus dem Schroedel-Verlag in Gebrauch. Diese werden den SuS zum Schul- bzw. Halbjahresbeginn ausgehändigt und nach Abschluss des Halbjahresthemas wieder eingesammelt. Rechtzeitig vor den Abiturprüfungen werden die Lehrbücher wieder an die betroffenen SuS ausgegeben. Mit Inkrafttreten des neuen Kernlehrplans wird die Einführung eines neuen Lehrwerkes geprüft. In der Oberstufenbibliothek ist ein befriedigendes Angebot biologischer Fachliteratur vorhan-den. Das umfassende und anschauliche Grundlagenwerk „Biologie“ von Neil A. Campbell aus dem Spektrum-Verlag steht dort in mehrfacher Ausfertigung zur Verfügung.

3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen

Die Fachkonferenz Biologie hat sich im Rahmen des Schulprogramms für folgende zentrale Schwerpunkte ent-schieden:

4 Qualitätssicherung und Evaluation

Evaluation des schulinternen Curriculums

Das schulinterne Curriculum stellt keine starre Größe dar, sondern ist als „lebendes Dokument“ zu betrachten. Dementsprechend werden die Inhalte stetig überprüft, um ggf. Modifikationen vornehmen zu können. Die Fachkon-ferenz (als professionelle Lerngemeinschaft) trägt durch diesen Prozess zur Qualitätsentwicklung und damit zur Qualitätssicherung des Faches Biologie bei.