Unterrichtsmaterialien Biologie: Ganze Werke
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Neobiota und Klimawandel
Diese Unterrichtseinheit motiviert methodisch durch ein Mystery mit alltagsnaher Ausgangsfrage zur Schulung der Problemlöse- und Handlungskompetenz. Thematisch geht es im Rahmen der „Bildung für nachhaltige Entwicklung“ (BNE) um die Auswirkungen von Neobionten am aktuellen klimarelevanten Thema der Abgasemission durch private Autofahrten. Die Lernenden gehen dem Zusammenhang zwischen dem Klimawandel und Neobionten auf den Grund, indem sie Informationen aus Texten, Bildern, Tabellen und Diagrammen entnehmen.
Gesamtwerk
Erneuerbare Energien
Diese Unterrichtsmaterialien bieten einen Überblick über das Potential erneuerbarer Energien von der Solarenergie mit Photovoltaik-Anlagen, über die Windkraft bis hin zur Wasserkraft und Geothermie. Die Lernenden setzen sich mit den Charakteristika und Möglichkeiten der verschiedenen Formen regenerativer Energien auseinander und nehmen dabei das Klimaziel der Bundesregierung kritisch unter die Lupe. Ziel ist die Sensibilisierung für die aktuelle Energiethematik und auch ein Reflektieren des eigenen Verhaltens hinsichtlich möglicher Stromeinsparungen im Alltag.
Gesamtwerk
Bau der Biomembran
Ohne die Biomembran wäre Leben nicht möglich – Biomembranen stellen die Begrenzungen aller Zellen und Zellorganellen dar. Sie leisten das Prinzip der Kompartimentierung und schaffen durch gezielte Abgrenzung Reaktionsräume, in denen unsere lebensnotwendigen Stoffwechselprozesse ablaufen können. Historisch betrachtet gab es viele Vorstelllungen über die Biomembran. Die Kenntnisse über deren Feinbau stellen ein fundamentales Grundwissen in der Sekundarstufe II dar, ebenso der Umgang mit Modellen im Biologieunterricht. Die Verknüpfung der Themen eignet sich besonders aufgrund der historischen Forschungsgeschichte und der daraus resultierenden unterschiedlichen Modelle zum Bau der Biomembran. Die vorliegenden Materialien bieten einen spannenden Mysteryfall als schülermotivierende Einstiegs- und Erarbeitungsphase zum Bau der Biomembran. Der Erwerb grundlegender Modellkompetenz wird im Anschluss ebenso schülerzentriert mit der Methode des Placemats vermittelt.
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Synthetisches Algenöl vs. Palmöl
Öl aus synthetischen Algen statt Palmöl: Kann die „Synthetische Biologie“ (SynBio) zur Rettung der Regenwälder einen Beitrag leisten? Die Schülerinnen und Schüler lernen die aus Westafrika stammende, ertragreiche Ölpalme Elaeis guineensis, ihre Produkte und deren unüberschaubare Verwendung in beispielsweise Chips, Shampoos oder Biodiesel kennen. Sie beurteilen im Rahmen einer Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) die vielfältigen Auswirkungen der Palmenplantagen auf das Ökosystem Regenwald. Die weltweiten Urwaldrodungen zugunsten von Monokulturen der Ölpalme haben auf lokaler und globaler Ebene umfangreiche ökologische, soziale und wirtschaftliche Konsequenzen. Die Schülerinnen und Schüler erwerben Bewertungskompetenz auf der Basis von Sachwissen, indem sie werteorientiert die Folgen der Regenwaldzerstörung reflektieren. Sie wägen Für- und Wider-Argumente für den optionalen Einsatz der revolutionären „Synthetischen Biologie“ ab.
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Tumorvirus EBV und Immunsystem
Die Abiturientinnen und Abiturienten bereiten mit diesem Material den Vortrag in der mündlichen Abiturprüfung vor. Dabei steht die kombinierte Anwendung grundlegender Kompetenzen der angeborenen und adaptiven Immunabwehr, der Zellbiologie und der Molekulargenetik im Vordergrund. Das Epstein-Barr-Virus wurde 1964 von den Virologen Michael Epstein und Yvonne M. Barr 1964 entdeckt und ist das erste bekannte humane Tumorvirus. Es ist sehr ansteckend und infiziert weltweit bis zu 98 % aller Menschen. Neueste Studien erhärten den Verdacht, dass das Epstein-Barr-Virus an der Entstehung zahlreicher Krankheiten mit bisher unbekannter Ursache beteiligt ist. Nachweislich ist das Virus der Erreger des Pfeifferschen Drüsenfiebers und wird mit Tumoren wie dem Nasopharynxkarzinom, Burkitt-Lymphom, Hodgkin Lymphom und Magenkrebs in Verbindung gebracht.
Verwandte Themen
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Skelett und Wirbelsäule
In dieser Unterrichtseinheit lernen Ihre Schülerinnen und Schüler die menschliche Wirbelsäule als wichtigen Teil des Bewegungsapparates mit ihrem Aufbau sowie ihrer Form kennen, erstellen selbst ein Wirbelsäulenmodell und erarbeiten die vom speziellen Bau der Wirbelsäule abzuleitende Beweglichkeit und Stabilität als Grundlage für vielfältige Bewegungen. Die beschäftigen sich außerdem mit den Unterschieden im Bau der Wirbelsäule bei Mensch und Affe in Folge des aufrechten Ganges. Die Aufgaben können dabei analog als Arbeitsblatt oder aber interaktiv als digitale LearningApps und multimediale Übung am Tablet, Smartphone, Laptop oder PC bearbeitet werden. Ein abschließendes Quiz dient als spielerische Lernzielkontrolle.
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Fortpflanzung beim Känguru
Als Kuriosität der Evolution betrachtet so mancher die besondere Fortpflanzungsstrategie der Beuteltiere. Kängurus beispielsweise können ihre Schwangerschaft verzögern, gebären unterentwickelte Embryonen und ernähren bis zu drei Jungtiere in unterschiedlichen Entwicklungsstadien. Das winzige neugeborene Känguru klettert selbstständig, ohne Unterstützung des Muttertieres, zur Milchzitze in den Beutel. In dieser Unterrichtseinheit gehen Ihre Lernenden den Fortpflanzungsstrategien von Kängurus und Schnabeltieren auf den Grund. Ein kriteriengeleiteter anatomischer Vergleich des weiblichen Fortpflanzungsorgans von Kloakentier, Beuteltier und Plazentatier, letzteres durch den Mensch repräsentiert, erweitert und festigt Kompetenzen aus dem Inhaltsfeld der Sexualerziehung. Die stammesgeschichtliche Entwicklung der Säugetiere wird in den Blick genommen und anhand charakteristischer Merkmalskombinationen ein Stammbaum erstellt.
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Schwangerschaft und Geburt
In dieser Unterrichtseinheit zu Schwangerschaft und Geburt werden den Lernenden der Klassen 8 und 9 zunächst in Wort und Bild die Phasen der Embryonalentwicklung nähergebracht. Diese Zuordnungsübung kann alternativ auch interaktiv als LearningApp bearbeitet werden. Im Anschluss beschäftigen sie sich in arbeitsteiliger Gruppenarbeit mit den Phasen der Geburt (Eröffnungs-, Austreibungs-, Nachgeburtsphase). Schließlich werden die mit Schwangerschaft und Geburt für Mutter und Vater einhergehenden Veränderungen näher beleuchtet. Dies kann auch interaktiv über die Erstellung einer Wortwolke mit Mentimeter geschehen. Die Lernenden beschäftigen sich damit in arbeitsteiliger Gruppenarbeit. Am Ende steht eine Gesamtlernzielkontrolle in Form eines Quiz, welches alternativ auch als interaktive LearningApp zur Verfügung gestellt wird.
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Die Humanevolution der Europäer
Lassen Sie Ihre Lernenden mithilfe des molekulargenetischen und evolutionsbiologischen Fachwissens kooperativ entschlüsseln, wie prähistorische Völker im Neolithikum den modernen Europäer prägten. Innerhalb eines fiktiven Forschungskongresses werden Ihre Lernenden zu Expertinnen und Experten für die genetische Evolution der Europäer.
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Atmung und Blutkreislauf
Erarbeiten Sie mit Ihren Lernenden das Thema Atmung und Gasaustausch auf der Basis persönlicher Erfahrungen und Fragestellungen. Spannende Messungen und Experimente am eigenen Körper sowie das Bauen und Betrachten von Modellen tragen zum Verständnis der physikalischen Hintergründe und zu einer nachhaltigen Lernerfahrung bei.
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Aufbau und Verbreitungsmechanismen von Blütenpflanzen
Lassen Sie Ihre Lernenden den Aufbau und die Verbreitung verschiedener Blütenpflanzen mithilfe eines ansprechenden Comics erarbeiten. Zugeschnittene Arbeitsblätter mit Differenzierungshilfen dienen der Wissenssicherung. Anschließend kann das erlernte Wissen mit mehreren LearningApp-Kreuzworträtseln und einem Kahoot!-Quiz überprüft werden.
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Molekulare Mimikry
Der „Krieg gegen den Krebs“, wie er 1971 vom US-amerikanischen Präsidenten Richard Nixon ausgerufen wurde, ist bis heute nicht wirklich gewonnen. Neben den Leukämien und Lymphomen, bösartige Neubildungen des blutbildenden Systems, stellen die Karzinome den „Krebs“ im engeren Sinne dar. Karzinome entstehen aus Epithelzellen, die einen besonders stabilen Gewebezusammenhalt aufweisen. Wie kann es daher zur Metastasierung kommen? Die Lernenden erwerben Kompetenzen zur metastatischen Kaskade und Therapieoptionen. Das handlungsorientierte Modellieren der Metastasenbildung in einem Explainity-Clip und ein kriteriengeleitetes Reflektieren des Modellierungsprozesses fördern die Sach- und Modellkompetenz. Die Aufgabengestaltung unterstützt das selbstbestimmte und kooperative Lernen.
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Klausuraufgabe: Der circadiane Rhythmus in der Krebsforschung
In dieser Klausuraufgabe wird das Modell der genregulatorischen Prozesse des circadia-nen Rhythmus des Menschen und die Zusammenhänge von circadianem Rhythmus und Krebs in den Fokus genommen. Der zugrunde liegende endogene Mechanismus des circadianen Rhythmus bildet eine Transkriptions-Translations-Rückkopplungsschleife aus Transkriptionsfaktoren, welche sich im tageszeitlichen Rhythmus wiederholt. Man spricht auch von einer inneren Uhr, die genetisch determiniert ist. Störungen der molekularen Tageszyklen werden mit der Entstehung von Tumoren in Verbindung gebracht. Daher zielen Krebstherapien auch auf Eingriffe in die transkriptionale Rückkopplung durch Transkriptionsfaktoren ab.
Gesamtwerk
Der circadiane Rhythmus
Der circadiane Rhythmus definiert den Tageszyklus von Tieren und Pflanzen. Er stellt eine biologische Dynamik dar, die ihre Ursache in endogenen Oszillationen metabolischer oder physiologischer Aktivitäten mit einer Periodizität von 20–28 Stunden hat. Die auch als innere Uhr bezeichnete Rhythmik liegt unabhängig von externen Faktoren vor. Der endogene Prozess stellt ein komplexes Geflecht aus Genregulierungen dar, wird damit genetisch gesteuert und durch Stoffwechselprozesse realisiert. Im natürlichen Tag-Nacht-Wechsel wird der Zyklus auf 24 Stunden synchronisiert. In jüngster Zeit konnten große Fortschritte in der Grundlagenforschung sowie der neuen Disziplin der Chronomedizin gewonnen werden. Am Beispiel von „Paracetamol“ und „Aspirin“ erarbeiten die Lernenden an Modellen und Grafiken fallorientiert, dass die Wirksamkeit der bekannten Arzneimittel mit der Tageszeit der Einnahme schwankt.
Gesamtwerk
Grundlagenwiederholung: Molekulargenetik
Die Entdeckung der DNA als Träger der Erbinformation ist bis heute immer noch ein Meilenstein in der Forschung. Seither ist viel passiert und durch die Entwicklung neuer Techniken erfährt die Molekulargenetik immer mehr an Bedeutung für die Forschung und Entwicklung beispielsweise in Bereichen wie der Medizin, Pharmazie und Agrarwissenschaft. In diesem Beitrag finden Sie eine umfangreiche, modular einsetzbare Materialsammlung zu den Grundlagen dieses bedeutsamen Themas. Starten Sie bei der Entdeckung des Trägers der Erbinformation, behandeln Sie den Bau der DNA, gehen Sie über zu der Proteinbiosynthese und schließen Sie das Thema mit einer Lernerfolgskontrolle ab. Diese Einheit eignet sich zum Einstieg und zur Wiederholung dieses Grundlagenthemas in Ihrer Klasse.
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