Unterrichtsmaterialien Biologie: Ganze Werke
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RAABE
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Unsere Atmung
In dieser wissenschaftlich erprobten Unterrichtsreihe setzen sich die Lernenden mit dem Themenschwerpunkt Atmung auseinander. Im Fokus stehen aus fachlicher Perspektive die Vitalfunktionen. Diese werden mit dem Bereich der emotionalen Kompetenz verknüpft, konkret mit dem Aspekt der emotionalen Erregung. Um diese bewusst beeinflussen zu können, befassen sich die Lernenden mit dem Thema Emotionsregulationsstrategien und setzen diese aktiv in verschiedenen Übungen um.
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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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COVID-19-Impfung
Die COVID-19-Impfung ist weiterhin in aller Munde. Inzwischen ist ein beträchtlicher Anteil der Bevölkerung bereits geimpft, doch zahlreiche Impfdosen werden weiterhin weltweit gebraucht. Verschiedene Impfstofftypen unterschiedlicher Hersteller sind dabei im Einsatz. Aber wie wirken die neu entwickelten Impfstoffe und können Nebenwirkungen auftreten? Wie sicher schützen sie überhaupt vor einer Infektion mit SARS-CoV-2? Um Antworten auf diese Fragen verstehen können, müssen zunächst die Vorgänge bei einer Impfung im Körper nachvollzogen werden. Dann können Schülerinnen und Schüler Argumente für und gegen das Impfen und bestimmte Impfstoffe in der öffentlichen Diskussion verstehen und sich daran beteiligen.
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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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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.
Verwandte Themen
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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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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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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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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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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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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.
Gesamtwerk
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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