Unterrichtsmaterialien Biologie: Ganze Werke Seite 13/36
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MINT Zirkel - Ausgabe 2, Mai 2021
Wie sich die Sprache der mathematischen Formeln entwickelte, was ihr beachten müsst, wenn ihr Fotos und Bilder für Unterrichtsmaterialien nutzen wollt, wie ein Schulvivarium den Unterricht belebt und vieles Weitere, erfahrt ihr in der neuen Ausgabe des MINT Zirkel. Außerdem dürft ihr euch auf die Arbeitsblätter „Borkenkäfer: Schädling oder Nützling“ und „Globales Erwärmungspotenzial von Baustoffen“ freuen. Schaut doch mal rein!
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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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Sucht und Suchtgefahren
Alkohol, Rauchen, Computerspiele, Social Media oder harte Drogen – Potenzial dafür in eine Sucht zu rutschen gibt es in vielen Bereichen. Die Gefahr besteht darin von einer Gewohnheit bzw. dem Genuss in eine Sucht zu rutschen. In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich Ihre Schülerinnen und Schüler Definitionen rund um das Thema Sucht, die psychologischen sowie körperlichen Auswirkungen einer Abhängigkeit und bewerten Suchtgefahren sowie -situationen anhand kleiner Fallbeispiele kritisch.
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Palmöl in Alltagsproduken
Mit der Mindmap-Methode sammeln die Lernenden Vorwissen über Palmöl. Die anschließende Einheit dient als Beitrag zur Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) der Entwicklung des Umweltbewusstsein zur aktuellen ökologischen Katastrophe in Asien, der Rodung der Regenwälder Borneos für Palmölplantagen. Die Lernenden analysieren die Situation fachgerecht auf der Basis von Fachwissen zur Palmölgewinnung sowie zum Palmöleinsatz in Lebensmitteln, Kosmetika und Biokraftstoffen, welches sie sich in strukturierter Text- und Recherchearbeit erschließen. Auch ihre eigene Verwendung palmölhaltiger Alltagsprodukte wird beleuchtet sowie die Nachhaltigkeit von Biokraftstoffen hinterfragt. Alternativen zu Palmöl werden identifiziert. Anhand von Ich-kann-Listen zum Ende jedes Teils der Einheit üben sich die Lernenden in reflexiver Selbstkontrolle. In einem Rollenspiel tauschen sie mehrperspektivisch Argumente für und gegen die Rodung des Regenwalds auf Borneo für Palmölplantagen aus und gelangen zu ein
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Ökologische Folgen von Mikroplastik
Diese handlungsorientierte Unterrichtseinheit befasst sich mit der Herkunft und den Auswirkungen von Mikroplastik in der Umwelt. Durch selbstständiges Forschen gehen die Schülerinnen und Schüler auf die Suche nach Mikroplastik in Alltagsprodukten, wie Zahnpasta oder Shampoo. Sie gelangen dabei zu neuen Erkenntnissen, lernen Präventionsmöglichkeiten kennen und erwerben eine Urteilsfähigkeit. Die Schülerinnen und Schüler vertiefen am Beispiel von Mikroplastik ihre Kompetenzen zur Bioakkumulation und werden befähigt, aktiv am gesellschaftlichen Diskurs teilzunehmen. Die kreative Vermittlung der frisch erworbenen Kompetenzen, wahlweise durch Plakate, Erklärvideos oder Podcasts, fördert zeitgemäß die Medienkompetenz.
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Natürliche Intelligenz vs. künstliche Intelligenz (KI)
Die menschliche Intelligenz hat etwas Faszinierendes. Was macht uns eigentlich intelligent, und was ist unter Intelligenz überhaupt zu verstehen? Während die Wissenschaft auf diese Frage noch keine endgültige Antwort gefunden hat, wird im Bereich der künstlichen Intelligenz bereits seit mehreren Jahrzehnten versucht, Maschinen mit Intelligenz auszustatten. Dabei orientieren sich die Forscher auch ganz konkret am menschlichen Gehirn. Werden Maschinen also nun bald so intelligent sein wie wir? Was kann diese künstliche Intelligenz, was kann sie nicht? Diese Lernaufgabe widmet sich der komplexen Thematik und macht künstliche Intelligenz (KI) auch praktisch erfahrbar. Ihre Schülerinnen und Schüler führen beispielsweise selbst einen Turing-Test durch und trainieren ein künstliches neuronales Netz.
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Transpapa
Transgender. Transsexualität. Transidentität. Drei Begriffe, die die Unzufriedenheit mit dem eigenen Geschlecht beschreiben. Doch so vielfältig die Bezeichnungen sind, so unterschiedlich sind auch die Reaktionen der Gesellschaft auf Menschen, die ihr Geschlecht wechseln. Diese Lerneinheit beschäftigt sich mit Ausprägungen der Transsexualität sowie medizinischen Möglichkeiten einer Geschlechtsangleichung. Die Thematik wird am Kontext eines transsexuellen Familienvaters vermittelt. Im Verlauf der Lerneinheit wird die Bewertungskompetenz der Schüler geschult, die ausgehend von einer ersten intuitiven Stellungnahme zu einem reflexiven Urteil angeleitet werden. Dabei ist nicht der Inhalt der persönlichen Haltung entscheidend, sondern die Qualität der Argumentation. Ein multiperspektivisch angelegtes Rollenspiel fördert die Empathie für unterschiedliche Standpunkte und ist Grundlage für einen vertiefenden Diskurs.
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Aminosäuren und Proteine
Aminosäuren und Proteine gehören zu den wichtigsten Bestandteilen, mit denen wir Menschen zu tun haben. Wissenschaftler raten dazu, immer mehr Proteine zu sich zu nehmen. Was sind Proteine überhaupt? Und warum hängen Proteine und Aminosäuren miteinander zusammen? Diese Fragen werden innerhalb dieser Un-terrichtseinheit erklärt und praxisorientiert beschrieben.
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Katalysatoren im Alltag
Katalysatoren gibt es nicht nur im Labor oder im Auto, sondern auch in Küche, Arzneischränkchen, ja sogar in Lebewesen. Mit einfachen Versuchen können die Schüler und Schülerinnen sowohl in der Schule als auch zuhause im Distanzunterricht die Eigenschaften von Katalysatoren anhand einiger Beispiele erarbeiten. Falls das Experimentieren zu Hause nicht möglich sein sollte, sind fast alle Ergebnisse auch per Film einzusehen.
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MINT Zirkel - Ausgabe 1, Januar 2021
Wer sich einmal gefragt hat, wie die Erforschung der Viren begann, ein Abschleppdienst im All aussehen könnte und wie man erfolgreich einen MINT-Cup in der Schule organisiert und umsetzt wird in der aktuellen Ausgabe fündig. Diese und weitere spannende Artikel erwarten euch. Zusätzlich dürft ihr euch auch über ein kleines KI-Rätsel und zwei Arbeitsblätter zur Ergänzung der Artikel „Verwendung digitaler Modelle im naturwissenschaftlichen Unterricht“ und „MINT-Cup organisieren und umsetzen“ freuen. Probiert es doch mal aus!
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Nächste Station: Mikroskopier-Ass
Mithilfe dieser Lerntheke lernen Ihre Schülerinnen und Schüler alle Grundlagen, die man zum Mikroskopieren benötigt: Sie lernen Aufbau und Funktionsweise eines Mikroskops kennen und dabei auch den Grunbauplan von Tier- und Pflanzenzellen. Darüber hinaus stellen sie Präparate und mikroskopische Zeichnungen her und bestimmen Lebewesen im Heuaufguss.
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Experimente zu Kohlenhydraten
Kohlenhydrate spielen im Biologieunterricht als einer unserer Hauptnährstoffe eine wichtige Rolle. Dabei ist nicht nur der Aufbau von Kohlenhydraten aus Monosacchariden, sondern auch ihr Transport durch den Körper sowie ihr biochemischer Abbauf im Körper komplexe Themen für die Schülerinnen und Schüler. Mithilfe dieser kleinen Schülerexperimente, die ohne großen Aufwand durchgeführt werden können, sollen wesentliche Eigenschaften von Kohlenhydraten rund um die alkoholische Gärung, die Stärkespeicherung und den Kohlenhydrattransport langanhaltend im Gedächtnis bleiben.
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Die Rückkehr der Wölfe
Die Wölfe sind nach Deutschland zurückgekehrt. Ihre Zahl hierzulande verändert sich rasch. Aktuell sind es etwa 18 Rudel mit 120 Tieren. Die Naturschützer verbuchen die Rückkehr der Wölfe als Erfolg für den Naturschutz, manche Bauern sowie auch Menschen aus der Bevölkerung verbinden dies mit Angst und Schrecken. Einige Bauern und Förster fürchten um ihre Schafe, Ziegen und das Wild. Wanderer verspüren teilweise ein Gefühl der Unsicherheit im Wald. Ob die Rückkehr der Wölfe zum Fürchten oder zum Freuen ist, werden Ihre Lernenden in dieser Einheit selbst erarbeiten und kritisch reflektieren.
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Einfluss des Klimawandels auf Bäume
In dieser Lerneinheit erwerben Ihre Schüler Kompetenzen zu den Auswirkungen des Klimawandels. Dabei werden grundlegendes Fachwissen zum natürlichen und anthropogenen Treibhauseffekt vermittelt, die Effekte der Erderwärmung am globalen Wasserkreislauf sichtbar gemacht, mit den Folgen extremer Wetterphänomene. Die heute bereits unübersehbare Zerstörung großer Waldflächen in Deutschland wird als Resultat einer übermäßigen Emission von Treibhausgasen seit Beginn der Industrialisierung konkretisiert. Methodisch steht die selbstständige Modellierung der komplexen biophysikalischen, natürlichen Prozesse im Fokus. Es werden damit naturwissenschaftliche Grundlagen zu den ökologischen Reaktionen auf den Klimawandel kontextgebunden und zukunftsorientiert vermittelt.
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Methodentraining: Vergleichen
Im naturwissenschaftlichen Unterricht spielt die Methode des Vergleichens eine zentrale Rolle. Beispielsweise werden Eigenschaften, Lebensweisen oder Anpassungen verschiedener Lebewesen miteinander vergleichen und so Rückschlüsse gezogen. Diese kleine Einheit soll dem Methodentraining des Vergleichens dienen, indem diese Methode an den Anpassungen von Erdferkel und Chinesischem Schuppentier trainiert wird.
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SARS-CoV-2
Corona. Ein Wort, dass uns seit Beginn 2020 tagtäglich begegnet. Die Corona-Pandemie ist derzeit das alles überschattende Thema für die gesamte Gesellschaft. Schülerinnen und Schüler erleben, wie wissenschaftliche Forschung abläuft, werden allerdings auch permanent damit konfrontiert, dass wissenschaftliche Erkenntnisse aus ganz unterschiedlichen Beweggründen in Frage gestellt werden. Mithilfe dieser Unterrichtsreihe werden die Lernenden kompetent darin gemacht, omnipräsente Aspekte wie Virengenetik, das Corona-Testverfahren oder mögliche Therapieansätze zu verstehen und dadurch besser am Diskurs über die Thematik teilnehmen zu können.
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UV-Strahlung und DNA-Reparatur
Was passiert auf der Ebene der DNA, wenn wir uns dem UV-Licht am Strand aussetzen? Wie schützt der Körper sich durch eigene DNA-Reparaturmechanismen vor möglicherweise folgenschweren Mutationen? Die Einheit widmet sich zunächst dem Basiswissen zum Thema um dann schließlich auf die molekulare Struktur der DNA hinein zu „zoomen“. Das alltagsnahe Thema und das problemorientierte Arbeiten garantieren eine hohe Schülermotivation.
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Der Klimawandel und seine Auswirkungen
Was hat ein Treibhaus mit dem Klima zu tun, warum machen auch ein paar Grad einen Unterschied und wer profitiert vom Klimawandel und wer verliert? An Stationen werden der natürliche und der anthropogene Treibhauseffekt erarbeitet und die Auswirkungen des Klimawandels für Ökosysteme und den Menschen diskutiert. Da alle Stationen einzeln eingesetzt werden können, eignen sie sich auch für kleinere Einheiten oder für Vertretungsunterricht.
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Blutzuckerregulation und Diabetes mellitus
In Deutschland gibt es immer mehr Menschen, die an Diabetes mellitus erkrankt sind. Die Deutsche Diabeteshilfe macht eine ungesunde Ernährung, Adipositas und wenig körperliche Bewegung für die steigende Tendenz der Diabeteserkrankung verantwortlich. Unter dem Aspekt der Prävention sollen die Schüler in der vorliegenden Unterrichtseinheit ein Bewusstsein für den Zusammenhang zwischen dem Lebensstil und Diabetes mellitus erlangen. Die Lerngruppe führt eine fiktive Diabetikerschulung mithilfe von Expertengesprächen selbstständig durch.
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Impfung gegen COVID-19
Fast jeden Tag gibt es neue Informationen zum Themenkomplex COVID-19-Impfung. Aber wie wirken die neu entwickelten Impfstoffe? Und wie sicher schützen sie vor einer Infektion mit SARS-CoV-2? Welche Nebenwirkungen können auftreten? Um Antworten auf diese Fragen zu verstehen, müssen zunächst die Vorgänge verstanden werden, die nach einer Impfung im Körper ablaufen. Dann können Schülerinnen und Schüler Argumente für und gegen das Impfen und bestimmte Impfstoffe in der öffentlichen Diskussion zu Corona verstehen und sich daran beteiligen.
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Wasser als abiotischer Faktor bei Pflanzen
Pflanzen schaffen durch ihre Biomasse die Grundlage fast aller Ökosysteme. Angepasst an die jeweiligen Gegebenheiten absorbieren sie Energie aus Sonnenlicht, begrenzt durch das Angebot an Wasser. Der gesamte Organismus und Lebenszyklus der Pflanze unterliegt dem Optimierungsproblem zwischen Verhungern oder Verdursten, ein schmaler Grat, den die Pflanzen durch unterschiedliche Anpassungen ihrer Organe meistern. Diese Unterrichtseinheit richtet einen anwendungsbezogenen Blick auf diese Pflanzenteile mit einem hohen Anteil an Schülerexperimenten zur Mikroskopie einfacher und leicht zu beschaffender Präparate. Das ausgewählte Material gibt einen Überlick über die verschiedenen Anpassungen und macht das besagte Optimierungsproblem für die Lernenden begreifbar.
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Antiviraler Wirkstoff, Ursprung und Evolution der Grippe-Viren
Im Schatten des Ersten Weltkrieges forderte 1918 die Spanische Grippe, ausgelöst durch das Influenza-Virus (H1N1), in Europa innerhalb von nur drei Jahren mehr Todesopfer als beide Weltkriege zusammen. Die Grippe-Viren infizierten in einer Pandemie 500 Millionen Menschen und brachten über 50 Millionen Menschen den Tod. Viren sind keine Lebewesen und für grundlegende Lebensfunktionen, wie Stoffwechsel und Replikation, auf lebende Wirtszellen angewiesen. In dieser Klausuraufgabe zeigen Ihre Schüler ihre molekularbiologischen Kompetenzen zum Replikationszyklus von Influenza-Viren. Diagramme zur antiviralen Medikamentenforschung sowie zum Ursprung und zur Evolution von Influenza-Viren werden ausgewertet. Die Schüler begründen auf der Basis von Fachwissen die Schwierigkeit, einen wirksamen Impfstoff für die nächste Grippewelle zu planen.
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Resistenz gegen HIV durch CRISPR/Cas?
Die Infektionskrankheit Aids, verursacht durch das HI-Virus, ist seit den 1980er-Jahren für Menschen zur ständigen Bedrohung geworden. Obschon die Schutzmaßnahmen bekannt sind, ist bei den Neuinfektionen kein Abwärtstrend erkennbar. Bisherige Therapien können nur eine Abmilderung der Symptome und das Ausbrechen von Aids verhindern. Hoffnung auf Heilung erzeugt nun erstmalig die CRISPR/Cas9-Technik. Die Schülerinnen und Schüler entdecken, was es bedeuten kann, sich mit HIV zu infizieren, und welche Möglichkeiten die Genschere CRISPR/Cas9 eröffnen könnte. Die Thematik wird am Beispiel des realen Falles des „Berliner Patienten“, der weltweit als erster HIV-Infizierter durch medizinische Eingriffe tatsächlich geheilt werden konnte, dargestellt. Am authentischen Kontext wird auch die ethische Brisanz einer gentechnischen Modifizierung des menschlichen Erbgutes beleuchtet und die Urteilsbildung gefördert.
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SARS-CoV-2: Zoonose oder Biowaffe?
Im Jahr 2000 waren vier Coronaviren bekannt, die beim Menschen milde Erkäl-tungskrankheiten auslösen. 2002 erschien SARS-CoV, 2012 folgte MERS-CoV, die beide zahlreiche Todesopfer forderten. Ende 2019 trat SARS-CoV-2 erstmalig in China auf. Innerhalb von zwei Monaten hatte sich das Virus weltweit verbreitet und Ende Oktober 2020 sind bereits mehr als eine Million Menschen weltweit der Krankheit COVID-19 erlegen. In dieser Einheit erfahren die Schüler mehr über die Familie der Coronaviren und deren Verwandtschaft und beschäftigen sich intensiv mit verschiedenen Aspekten von SARS-CoV-2 von dessen Aufbau über Hypothesen seiner Entstehung bis hin zum molekularbiologischen Hintergrund des Virusnachweises sowie der Möglichkeit von Sequenzvergleichen inklusive derer Analysen. Die Frage, ob die Entstehung von SARS-CoV-2 das Ergebnis einer zufälligen natürlichen Rekombination war oder ob künstliche Methoden seine bewusste Erzeugung befördert haben, beschäftigt nach wie vor viele Menschen.
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