Unterrichtsmaterialien Biologie: Ganze Werke Seite 13/39
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RAABE
Gesamtwerk
Insekten in der Lebensgemeinschaft Wald
Insekten (Kerbtiere) zählen nicht nur zu der formenreichsten und bedeutendsten Gruppe im Tierreich. Sie leisten auch lebensnotwendige Aufgaben wie die Bestäubung von Blütenpflanzen oder die Zersetzung organischen Materials. In der Lebensgemeinschaft Wald sind sie unverzichtbar. Am Hirschkäfer als Beispielorganismus wird im Rahmen eines Stationenlernens der Grundbauplan von Insekten, deren Körperbau, ihre Angepasstheiten an Lebensräume sowie der Schutz gefährdeter Arten thematisiert. Zahlreiche interaktive LearningApps-Übungen runden die Lerneinheit ab.
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Gene und Umwelt: Teamplayer der Merkmalsausprägung
Die Erforschung der Interaktion von Genom und Umwelt, die Epigenetik, ist heutzutage in den Mittelpunkt des Interesses gerückt. Die Basensequenz der DNA codiert die genetische Information, aber chemische Marker an der DNA können Teile des Genoms an- oder abschalten. Die Aktivität einzelner Gene wird damit an die Umwelt angepasst. Individuelle Genexpressionsmuster stellen das Epigenom dar. Beeinflussten die Evolutionstheorien Darwins und Lamarcks lange die Argumentationsrichtung, so vermitteln heute Erkenntnisse der Zwillingsforschung und der Epigenetik ein immer differenzierteres Bild. Der fruchtlose Grundsatzstreit zwischen Erbtheorie- und Milieutheoretikern ist aktuell einer vielschichtigen Betrachtungsweise gewichen. Über einen kurzen historischen Rückblick dringen Ihre Schülerinnen und Schüler einer auf Kooperation angelegten Unterrichtsarchitektur in die Thematik ein. Wissenschaftliches Denken und Arbeiten, Modellieren und Diagrammkompetenzen stehen methodisch im Vordergrund.
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Modellierung der translationshemmenden Wirkung
Ein Mord wie im Spionagefilm: Georgi Markow, ein regimekritischer Autor aus Bulgarien, der 1978 in London für die BBC arbeitet, spürt in der rechten Wade einen stechenden Schmerz und sieht einen Mann mit einem Regenschirm davoneilen. Drei Tage später ist er tot. Der Regenschirmmörder hat ihm eine tödliche Dosis Rizin injiziert. Deutschland 2020: ein Ehepaar wird zu langen Haftstrafen verurteilt. Der Rizin-Bomber und seine Komplizin wollen mit dem hochgiftigen Biokampfstoff Rizin, verpackt in einer Splitterbombe, möglichst viele Menschen töten. Doch was genau ist Rizin? Wie und wo wirkt es? Rizin, das toxische Protein aus den Samen der Rizinus-Pflanze, dem Wunderbaum, zählt zu den stärksten biologischen Giften. In dieser Lerneinheit erarbeiten und modellieren Ihre Schülerinnen und Schüler die molekularbiologische Vergiftungsdynamik des Translationshemmers Rizin. Am spannenden Kontext wird die Translation, als Teilprozess der Proteinbiosynthese, kompetenzorientiert vertieft. Am Beispiel
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Mitose und Meiose
Die beiden Formen von Kern- und Zellteilung führen bei Schülerinnen und Schülern leicht zu Verwirrung. Klarheit soll erreicht werden, indem einerseits anschaulich eine Zuordnung zu den Bereichen Wachstum und Fortpflanzung erfolgt und andererseits zur aktiven Auseinandersetzung mit dem jeweiligen Ablauf der Vorgänge angeleitet wird. Als roter Faden dient die Bedeutung des genetischen Materials für die Zellen und deren Verteilung bei den Kernteilungen.
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Klausurvorschlag zur Humanevolution
In dieser Klausuraufgabe werden Ihre Schülerinnen und Schüler dazu herausgefordert, ihr Fachwissen zur Humanevolution, zur Molekulargenetik und zu grundlegenden Methoden der Paläogenetik auf konkrete aktuelle Forschungsfragen und Ergebnisse anzuwenden. Anhand wissenschaftlicher Daten ist die interessante Frage nach der verwandtschaftlichen Beziehung des modernen Menschen und des Neandertalers zu klären.
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Umwelteinflüsse als Selektionsfaktoren
Evolutionsprozesse entziehen sich meist der direkten Beobachtung, da Veränderungen der Zusammensetzung von Populationen über viele Generationen erfolgen. Computergestützte Simulationen bieten die Möglichkeit, Hypothesen zum Anpassungswert von Mutationen im Modell zu testen. Die in dieser Einheit verwendeten Simulationen involvieren die Schülerinnen und Schüler in die dynamische Veränderung von Modellpopulationen. Neben der motivierenden Wirkung fördert diese Form der Auseinandersetzung mit dem Thema Evolution das Verständnis für die Bedeutung der Abfolge von Generationen und den Einfluss von Umgebungsparametern auf die Individuen der Population.
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Angepasstheiten von Tieren an die Jahreszeiten
Was verändert sich in den Jahreszeiten? Diese Einheit behandelt in einem Stationenlernen die Angepasstheiten von verschiedenen Tieren an die Jahreszeiten. Jede Station enthält Schwerpunktaufgaben, die für den Erwerb der Kompetenzen zum Thema notwendig sind. Darüber hinaus stehen Zusatzaufgaben, die sprachförderliche, experimentelle und weiterführende Anforderungen bieten, zur Verfügung und ermöglichen so eine Binnendifferenzierung.
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Biotechnologie am Beispiel der Bierherstellung
Bier – seit vielen Tausend Jahren eines der wichtigsten und beliebtesten Getränke der Menschheit. Doch seine Herstellung war lange Zeit dem Zufall überlassen. Wie die Bierherstellung heutzutage funktioniert, welche Zutaten enthalten sein dürfen, wie der Alkohol und die typische Farbe des Bieres entstehen und ob alkoholfreies Bier tatsächlich keinen Alkohol enthält, sollen sich die Schülerinnen und Schüler mit einfachen Schülerexperimenten und Texten weitgehend selbstständig erarbeiten. Als Lernprodukt erstellen sie – beispielsweise mit dem Tool BookCreator – ein zusammenfassendes E-Book. Am Ende der Einheit dienen interaktive LearningApps-Übungen zur spielerischen Lernzielkontrolle
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DNA-Struktur durch Modellbau verstehen
In dieser Einheit entwickeln die Lernenden ein vertieftes Verständnis für die Raumstruktur der DNA. Sie erfahren, dass die DNA der Speicherung und Weitergabe genetischer Information dient und einen codierten Bauplan darstellt, nach dessen Informationen die Strukturproteine und Enzyme eines Lebewesens gebildet werden. Sie erarbeiten die Nukleotide als Bauelemente der DNA und lernen, dass vier unterschiedliche Nukleotide in artspezifischer Reihenfolge die DNA ausmachen. Verschiedene DNA-Modelle werden beschrieben und hinsichtlich Zweckes und Güte analysiert. Dabei durchlaufen die Lernenden den Modellierungsprozess in didak-tisch strukturierten Phasen: Modellerfassung, -reflexion, -kritik, Grenzen des Mo-dells und Modelloptimierung. Sie planen und gestalten selbstständig DNA-Modelle, beurteilen deren Aussagekraft, kritisieren kriteriengeleitet und machen Optimierungsvorschläge. Sie erwerben metakognitives Wissen über die Funktion von Modellen in der Forschung und im Biologieunterricht und
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Das Reich der Pilze
In dieser Unterrichtseinheit gewinnen Ihre Schülerinnen und Schüler Erkenntnisse über den Aufbau, die Lebensweise, die Systematik, die Ernährungsweise und die Ökologie von Hutpilzen. Im Zentrum der Unterrichtseinheit steht ein Unterrichtsgang in den Wald, der gemeinsam mit der Klasse oder im Distanzunterricht selbstständig von den Lernenden durchgeführt werden kann. Anhand methodischer Vielfalt üben sich die Lernenden nicht nur im Textverständnis, sondern auch im Übertragen des Gelernten auf andere Kontexte wie Zeichnungen, Fotozuordnungen etc. Einige der Materialien können alternativ auch in Form interaktiver LearningApps-Übungen bearbeitet werden.
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Zeig dem Krebs die Rote Karte
Mit der Krankheit Krebs verbinden viele Schülerinnen und Schüler Angst, aber Wissen und Informationen zur Krankheit und dessen derzeit möglichen Präventionen können helfen, dass diese gemindert wird. In dieser Unterrichtseinheit lernen Ihre Schülerinnen und Schüler mithilfe von Stationenlernen alle nötigen Informationen zum Thema Krebs: Wie entsteht die Krankheit Krebs? Welche Arten von Krebs gibt es? Wie kann dem Krebs Einhalt geboten werden? Welche Risikofaktoren gibt es? Was sind die Behandlungsmöglichkeiten?
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Signalübertragung an Neuronen
Milliarden von Neuronen bilden ein hochkomplexes System, in dem sie mithilfe elektrischer Signale und chemischer Botenstoffe die Kommunikation von und zur Umwelt regeln. Die Neuronen sammeln über ihre Dendriten Reize bis zu einer bestimmten Schwelle, ab welcher ein Aktionspotential ausgelöst wird. Über das Axon erfolgt die blitzschnelle Weiterleitung zu den Endknöpfchen und Synapsen, die die Signale an Muskeln oder Drüsen weitergeben. Zeigen Sie Ihren Schülerinnen und Schüler mit dieser Einheit den Aufbau der Neuronen und den Ablauf von Reizempfang, -bündelung, -weiterleitung und -weitergabe über die Synapsen. Den Schwerpunkt bildet eine kooperative Gruppenarbeit, mit der schrittweise und leicht verständlich die komplizierten neurologischen Funktionsabläufe aufgezeigt werden. Die Materialien können von den Lernenden als Selbstlerneinheit eigenständig erarbeitet werden. Dabei kann die Erarbeitung analog oder auch in Form einer LearningApps-Kollektion interaktiv erfolgen.
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Maulwurf als Tier des Jahres 2020
Der Europäische Maulwurf wurde von der Deutschen Wildtierstiftung zum Tier des Jahres 2020 ernannt. Er gehört zwar nicht zu den vom Aussterben bedrohten Tierarten, seine Anwesenheit in Gärten sowie auf Golf- oder Fußballplätzen führt jedoch in vielen Fällen zu erheblichen Konflikten mit uns Menschen. Zudem sollte durch seine Ernennung auch die Bedeutung der Artenvielfalt unter der Erdoberfläche herausgestellt werden. Die Unterrichtseinheit beschäftigt sich mit Vorkommen, Aussehen, Lebensweise und Anpassungen des Maulwurfs. Zudem werden mögliche durch ihn erzeugte Konflikte mit uns Menschen thematisiert und aufgezeigt, dass man Maulwürfe nicht jagen und fangen, sondern nur „sanft vertreiben“ darf. Zur Sprache kommt auch, dass man von Maulwürfen im Garten durchaus profitieren kann.
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Bakterien
Bakterien sind weithin als Verursacher von Krankheiten und den Verderb von Lebensmitteln bekannt. In dieser Unterrichtseinheit soll in einfachen Modellversuchen, Texten und Filmen beleuchtet werden, wie wichtig und unverzichtbar Bakterien im Naturhaushalt und in der Biotechnologie sind. Hierbei geht es um die Lebensmittelherstellung genauso wie um das Abfallproblem unserer heutigen Wegwerfgesellschaft. Kleine LearningApps-Übungen als interaktive Lernzielkontrollen runden die Einheit ab.
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Mikroskopische Untersuchung der Bakterien im Zahnbelag
Zähneputzen, Zahnbelag, Säure, Karies. Diese Zusammenhänge erarbeiten sich die Lernenden in dieser versuchsorientierten Lerneinheit selbstständig, indem sie eine mikroskopische Untersuchung ihres eigenen Zahnbelags durchführen, die enthaltenen Bakterientypen identifizieren und entsprechende Zusammenhänge erklären. Die Lernenden arbeiten dabei sehr selbstständig mithilfe einer Forscherbox, Versuchsprotokollen auf drei Niveaustufen, Tippkarten sowie Zusatzaufgaben.
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Neobiota als invasive und nicht-invasive Arten
Wie kommen Tiere oder Pflanzen aus ihrer ursprünglichen Heimat in neue Lebensräume und was können Sie dort „anrichten“? Gehen Sie mit Ihrer Klasse in einer schülerzentrierten Selbstlerneinheit, die auch perfekt für den Distanzunterricht geeignet ist, auf Entdeckungstour rund um Neobiota. Ermöglichen Sie Ihren Lernenden in diesem medienrelevanten Thema diskursfähig zu werden und ihr eigenes Handeln kritisch zu reflektieren. In einem selbstorganisierten schülerzentrierten Stationenlernen beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit Begriffsdefinitionen rund um Neobiota, Neozoen und Neophyten sowie deren Vorkommen, dem Ablauf der biologischen Invasion, möglichen Schäden bzw. Gefahren durch invasive Arten wie den Riesenbärenklau sowie dem menschlichen Einfluss auf Ökosysteme.
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Skelett, Muskulatur und Gelenke
In dieser Unterrichtseinheit setzen sich die Lernenden mit Skelett, Wirbelsäule, Muskulatur und Gelenken sowie einer gesunden Körperhaltung auseinander. Im Fokus stehen dabei nicht nur die biologischen Inhalte, sondern auch der Emotionsausdruck. Die Lernenden analysieren ihren eigenen sowie den Emotionsausdruck anderer anhand von Mimiken und Körperhaltungen. Die Materialien liegen im Rahmen der Binnendifferenzierung auf verschiedenen Niveaustufen vor. Für ein angenehmes Classroom-Management sind Vorschläge wie eine Gedankenschnur sowie ein Tokensystem zur Belohnung enthalten. Für methodische Vielfalt ist gesorgt: Spielerische Elemente, wie ein Skelett-Memory, Übungen am "lebenden Skelett", ein Modellversuch zur Belastbarkeit der Knochen inkl. Bastelanleitung, ein Suppenrätsel zum Thema Knochen, eine Backanleitung zum Bau von Wirbelkörpern als Modell, uvm.
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Menschenrechte für Menschenaffen?
Unsere nächsten lebenden Verwandten sind uns ähnlicher, als es auf den ersten Blick scheint. Während morphologische und verhaltenspsychologische Unterschiede eine größere genetische Differenz vermuten lassen, ist der genetische Unterschied zwischen Menschenaffen und dem Menschen in Wirklichkeit äußerst gering. Diese Lernaufgabe widmet sich der interessanten ethischen Frage, ob Menschenaffen hinreichend Mensch sind, um individuelle Rechte in Form von Menschenrechten zugesprochen zu bekommen.
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Epigenetik
Die Epigenetik ist eine noch junge Forschungsdisziplin. Sie erklärt den Einfluss von Umweltfaktoren auf die Aktivität von Genen und den Phänotyp. Durch ausgedehnte molekularbiologische Forschung erhofft man, einen Beitrag zum Gesundheitsschutz der Bevölkerung zu erzielen. In dieser Klausuraufgabe bearbeiten die Schülerinnen und Schüler Forschungsergebnisse zum Einfluss verschiedener Allele des Agouti-Genlocus auf die Ausprägung der Fellfarbe von Mäusen. Experimente belegen den Einfluss von Umweltfaktoren auf die Ausprägung von Merkmalen und zeigen die Grenzen der klassischen Vererbungsregeln nach Mendel auf. Die Schülerinnen und Schüler beurteilen die Relevanz epigenetischer Befunde für den Menschen und beziehen Stellung zur Gültigkeit der Evolutionstheorie nach Lamarck.
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Biologie-Classroom-Escape
Bei diesem Classroom Escape handelt es sich um ein Konzept, welches Fachinhalte mit intelligentem Üben und spielerischem sowie kooperativem Lernen verbindet. Das Konzept greift den aktuellen Trend der Live Escape Games auf und bringt diese Begeisterung in den Klassenraum. Der Beitrag liefert ein erprobtes Praxisbeispiel. Der vorgestellte Classroom Escape kann im Ganzen oder in Teilen in den eigenen Unterricht übernommen werden. Das Beispiel soll interessierte Kolleginnen und Kollegen ermutigen, selbst Rätsel zu kreieren und in den eigenen Unterricht einzubringen.
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Impfung gegen COVID-19
Durch die Zunahme des weltweiten Personen- und Warenverkehrs verbreiten sich Erreger von Infektionskrankheiten, wie z. B. SARS-CoV-2 in einer nie gekannten Geschwindigkeit. Glücklicherweise gelingt in der heutigen Zeit oft sehr schnell, hochwirksame Impfstoffe zu entwickeln. Um Antworten auf Fragen rund um die Impfthematik zu verstehen, müssen Schülerinnen und Schüler zunächst die Vorgänge verstanden haben, die im Zuge einer Infektion bzw. nach einer Impfung im Körper ablaufen. Dann können Argumente für und gegen das Impfen bzw. bestimmte Impfstoffe in der öffentlichen Diskussion verstanden und bewertet werden.
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Die Fotosynthese
Im Gegensatz zu Tieren und Pilzen sind Pflanzen nicht auf nährstoffhaltige Nahrung angewiesen, ja sie können sie nicht einmal aufnehmen und verwerten. Im Verlauf der Fotosynthese hergestellte Glucose ist der universelle Ausgangsstoff für ihren Energie- und Baustoffwechsel. Diese Unterrichtseinheit schafft bei Ihren Lernenden mit vielen Experimenten ein Verständnis dieses oft recht schwer zugänglichen Grundlagenthemas.
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Einheimische Reptilien
Zur Klasse der Kriechtiere oder Reptilien gehören die Ordnungen Echsen, Schlangen, Krokodile und Schildkröten. Von diesen weltweit über 4.000 Arten sind lediglich zwölf in Deutschland heimisch. Noch heute läuft vielen Menschen beim Anblick von Schlangen und Echsen ein Schauer über den Rücken. Zudem ist die Lebensweise dieser schützenswerten Tiere oft unbekannt. Vermitteln Sie mit dieser Einheit Ihren Schülerinnen und Schülern das Grundwissen rund um Reptilien und gestalten Sie Ihren Unterricht mit den LearningApps zur Einheit motivierend.
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Mit Boden experimentieren
Der Boden stellt ein einzigartiges Ökosystem für zahlreiche Tier-, Pilz- und Pflanzenarten dar. Feldfrüchte sind eine wichtige Ernährungsgrundlage des Menschen. Aufgrund der global steigenden Bevölkerungszahlen werden immer mehr Lebensmittel benötigt. Da die landwirtschaftlich nutzbaren Flächen begrenzt sind, wird versucht, höhere Erträge durch Düngung zu erreichen. Sie sollte aber gezielt erfolgen, weil es leicht zur Überdüngung und so zur Schädigung des Ökosystems kommen kann. Eine Unterdüngung führt zum Rückgang der Bodenfruchtbarkeit. Um zu ermitteln, welche Nährstoffe in welchem Umfang zugeführt werden müssen, ist eine Bodenuntersuchung notwendig.
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Der Hai
Haie sind ein wertvoller Bestandteil eines immer stärker bedrohten Ökosystems. Ihr Körperbau macht sie zu perfekten Jägern in ihrem Lebensraum dem Wasser. Die Schülerinnen und Schüler können sich mit den außergewöhnlichen Sinnen, der Lebensweise und dem Körperbau dieser faszinierenden Raubtiere an einer Lerntheke beschäftigen. Zusätzlich setzt sich Ihre Klasse mit der Bedrohung von Haien durch den Menschen auseinander und lernt so ihre ökologische Bedeutung für das Ökosystem Meer kennen. Im Fokus dieses Beitrags steht das selbstständige Lernen an Stationen.
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