Unterrichtsmaterialien Biologie: Ganze Werke Seite 14/36
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Die Influenza
Die historische Spanische Grippe gilt als die „Mutter“ aller Pandemien. Im Zeitraum von 1918–1920 hat sie bis zu 50 Millionen Menschen weltweit das Leben gekostet. Das ursprünglich aus Populationen von Wasservögeln stammende Influenzavirus überwand damals die Artgrenze zwischen Vogel und Mensch und mutierte anschließend in Anpassung an den neuen Wirt. In dieser Lernaufgabe gehen Ihre Schüler den Ursprüngen der Spanischen Grippe auf den Grund, entdecken selbstständig die typischen Merkmale von Grippeviren, lernen die aktuelle epidemiologische Situation kennen und beurteilen die Grippeschutzimpfung. Die Förderung von Diagrammkompetenz und Urteilsfähigkeit steht methodisch im Vordergrund.
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MINT Zirkel – Ausgabe 4, Dezember 2020
Mädchen für MINT-Berufe begeistern, Green IT, Materie und Antimaterie. In dieser Ausgabe haben wir wieder spannende Artikel zu diesen Themen und noch vielen weiteren zusammengetragen. Zusätzlich dürft ihr euch auch auf tolle Arbeitsblätter zur Ergänzung der Artikel „Green IT - Mehr als nur Stromsparen“, "Was bewirkt die Vermittlung von finanzieller Grundbildung in der Schule?", "Technik des Elektroantriebs im Unterricht" und "„Girls’ Digital Camps“ – Mädchen für MINT-Berufe begeistern" freuen.
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Die Rückkehr des Luchses
Immer wieder ist in den Medien von Luchsufnahmen in Wildtierfotofallen oder von durch einen Luchs gerissene Tiere die Rede. Diese Unterrichtseinheit soll die Rückkehr des Luchses in den Fokus nehmen. Dabei erfahren die Schüler, was für oder gegen dessen Rückkehr spricht und lernen den Luchs dabei näher kennen. Anhand von Informationstexten erarbeiten sich die Lernenden in Gruppenarbeit wichtigen Informationen rund um den Luchs, die sie in Form einer Mindmap zusammenfassen und präsentieren. Neben der Erkenntnisgewinnung stehen damit auch die Kommunikations-, Präsentations- und Bewertungskompetenz im Mittelpunkt dieser Einheit.
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Bionik
Die Natur hält zahlreiche Kniffe bereit, sei es der Lotuseffekt zur raffinierten Selbstreinigung, die bestens haftenden Saugnäpfe von Kraken oder der spezielle Körperbau bestimmter Tiere wie der Libellen. Schon seit langer Zeit beschäftigen wir Menschen uns damit, solche Phänomene aus dem Tier- und Pflanzenreich auf die Technik zu übertragen und damit das Leben ein wenig zu erleichtern. Bringen Sie den Lernenden mit dieser Einheit an ausgewählten Beispielen aus Flora und Fauna die Bionik näher. Spielerisch nähern sie sich anhand eines Memorys der Thematik, um dann bei der Erstellung eines eigenen Lapbooks in Gruppenarbeit nicht nur neue Erkenntnisse zu gewinnen, sondern auch der Kreativität freien Lauf lassen zu können. Experimente zum Lotuseffekt sowie ein abschließender Tandembogen als Gesamtsicherung runden die Unterrichtseinheit ab.
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Stammbaumanalyse
Wie viele andere Mitglieder der europäischen Königsfamilien im 19. Jahrhundert auch litt Prinz Leopold, der jüngste Sohn von Queen Victoria von England, an Hämophilie. Die „Bluterkrankheit“ ist eine genetisch bedingte Erkrankung und wurde von Queen Victoria selbst an 20 Nachkommen weitergegeben. Im Rahmen dieser Lerneinheit forschen Ihre Schüler wie in einem Krimi nach der Herkunft der gefährlichen Erbanlage und führen die Stammbaumanalyse in präziser wissenschaftspropädeutischer Form durch. Kompetenzen: Symptome, Physiologie und Mutation der Hämophilie verstehen; Stammbaumanalyse als Forschungsmethode kennen und anwenden; selbstständige Erarbeitung und Lösung des Mysterys
Verwandte Themen
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Der Blutkreislauf des Menschen
Der Blutkreislauf und das Herz sind wohl die wichtigsten Strukturen im menschlichen Körper, ohne die das Leben nicht funktionieren würde. Im Verlauf der Sekundarstufe I lernen die Schülerinnen und Schüler den menschlichen Körper nicht nur als Ganzes kennen, sondern auch, dass er aus einzelnen Organen bzw. Organsystemen besteht, die aus Geweben und die wiederum aus Zellen bestehen. Die räumliche Spezialisierung im Organismus ist möglich, weil zwei Funktionen so realisiert sind, dass sie jede Zelle im Körper erreichen. Dabei handelt es sich einerseits um die Verteilung von Stoffen und Wärme und andererseits um die Verfügbarkeit von Informationen. Aus dieser Perspektive soll hier der Blutkreislauf behandelt werden. Kompetenzen: Den Blutkreislauf des Menschen beschreiben; Planung, Durchführung und Auswertung von Schülerexperimenten; Aufbau und Funktion des Herzens beschreiben
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Immunbiologie
Das Immunsystem schützt den Körper vor Krankheitserregern und hat daher eine große Bedeutung für den Menschen. Um das Wissen Ihrer Schülerinnen und Schüler zum Thema Immunbiologie abzufragen, werden mit diesem Beitrag ein Klausurvorschlag sowie ein Multiple-Choice-Test angeboten, der sowohl analog als auch digital im Unterricht oder als Hausaufgabe durchgeführt werden kann. Kompetenzen: Grundlagen der Immunbiologie kennen; Unterschiede von Viren und Bakterien nennen, angeborene und erworbene Immunabwehr unterscheiden
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Rind und Huhn
Hausrind und Huhn gewinnen zunehmende Bedeutung als Nutztiere in der Fleisch-, Eier- und Milchwirtschaft. Im Unterricht über das Rind und Huhn eignen sich Ihre Schülerinnen und Schüler ein Grundwissen an, das sie befähigt, sich an der Diskussion über eine artgerechte Tierhaltung zu beteiligen. Diese Einheit legt zunächst den Schwerpunkt auf Verhalten, Körperbau und Verdauung des Hausrinds, wobei diese Materialien ohne den Vergleich mit dem Huhn eingesetzt werden können. Ein Gruppenpuzzle zu den Haltungsformen beider Nutztiere und eine mit LearningApps digital durchführbare Lernerfolgskontrolle ergänzen Ihren Unterricht. Kompetenzen: Verhaltensweisen von Rind und Huhn aufzählen, Körperbau der Tierarten beschreiben, Anforderungen an eine Artgerechte Tierhaltung aufstellen.
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Lebensspender Wasser
Für uns Menschen in der industrialisierten westlichen Welt ist es selbstverständlich, dass wir jederzeit sauberes Trinkwasser zur Verfügung haben. Demgegenüber haben weltweit rund 884 Millionen Menschen keinen ausreichenden Zugang zu sauberem Wasser. Doch wo genau befindet sich Wasser auf unsere Erde? Wie funktioniert eigentlich der Wasserkreislauf auf unserem Globus? Der nachfolgende Beitrag gibt den Schülern Antworten. Dabei testen sie anhand von verschiedenen Stationen ihr Wissen. Sie lernen, dass es neben dem tatsächlichen Wasserverbrauch noch einen virtuellen Wasserverbrauch gibt. Zum Schluss dient eine Lernerfolgskontrolle mit LearningApps der Wissensüberprüfung. Kompetenzen: Inhaltsstoffe des Trinkwassers angeben, Wasserkreislauf beschreiben, virtuellen Wasserverbrauch kennen
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Räuber und Beute
Beutetiere versuchen mit Tarnung und anderen Methoden den Beutegreifern zu entkommen. Aber auch die Raubtiere haben Tricks entwickelt, um ihre Beute zu ergreifen. In dieser Unterrichtseinheit führen die Schülerinnen und Schüler zunächst ein Gruppenpuzzle zu den Taktiken von Beutegreifern durch und schlüpfen anschließend bei Spielen selbst in die Rolle eines Beutegreifers. Kompetenzen: Strategien von Beute- und Raubtieren nennen; die wechselseitige Abhängigkeiten von Arten beschreiben; Fachsprache nutzen; Diagramme, Tabellen und Texte wissenschaftlich auswerten
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Bestimmung der genetischen Distanz von Primaten
Lange gab es unterschiedliche Ansichten, welche Primaten zur Familie der Großen Menschenaffen zu zählen sind. Mithilfe molekularbiologischer Methoden kann man Verwandtschaftsbeziehungen heutzutage sehr gut bestimmen. Die genetische Distanz zwischen Populationen oder Arten ist zum einen ein Maß für die zeitliche Dauer der Abspaltung von einer gemeinsamen Stammart zum anderen ein Maß für den Grad der genetischen Differenzierung. In dieser Leistungsaufgabe bestimmen Ihre Schülerinnen und Schüler auf der Basis molekulargenetischer DNA-Sequenzvergleiche die Verwandtschaftsbeziehungen der Großen Menschenaffen, prüfen verschiedene Hypothesen und rekonstruieren selbstständig den Stammbaum der Großen Menschenaffen.
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CRISPR/Cas: Heilung der Phenylketonurie?
Die Phenylketonurie ist als häufigste angeborene Stoffwechselkrankheit bisher unheilbar. Betroffene können die Aminosäure Phenylalanin nicht abbauen. Mit einer eiweißarmen Diät bleibt die Krankheit symptomlos. Ursache ist eine Punktmutation auf dem die Phenylalaninhydroxylase (PAH) codierenden Chromosom 12. Über 400 verschiedene Mutationen dieses Gens sind bekannt, die alle autosomal-rezessiv vererbt werden. Hoffnung auf Heilung macht erstmalig die Genschere. In Experimenten mit PKU-Labormäusen konnten etwa 60 Prozent der Leberzellen ihre normale Funktion wieder aufnehmen, nachdem das fehlerhafte Gen mit CRISPR/Cas repariert wurde. Eine weiter spezifizierte Genschere verspricht noch größeren Erfolg. Dürfen wir aber menschliche Gene modifizieren? Die Schüler entdecken in dieser Unterrichtssequenz, was es bedeutet an PKU zu erkranken, und welche Optionen die Gen-schere bietet. Der Diskurs über Designerbabys eröffnet ein moralisches Dilemma und fordert einen ethischen Standpunkt heraus.
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Xenotransplantation mit CRISPR/Cas9?
Neuste biotechnologische Methoden ermöglichen einen präzisen Eingriff in das Erbgut von Schweinen. Genmanipulierte Schweineherzen können als Transplantate für herzkranke Menschen dienen, ohne dass eine Abstoßungsreaktion befürchtet werden muss. Der große Mangel an Spenderherzen könnte so kompensiert werden. Ist die Transplantation artfremder Organe, eine Xenotransplantation, überhaupt ethisch vertretbar? Die Gesellschaft vertritt hier kontroverse Positionen. Diese Lernaufgabe ermöglicht Ihren Schülerinnen und Schülern eine auf Fachwissen aufbauende Partizipation am bioethischen Diskurs zur Xenotransplantation. Der Weg zum Werturteil wird in dieser Unterrichtssequenz durch das Pyramidenmodell für das bioethische Lernen strukturiert.
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Viren und Bakterien
Gerade in der momentanen Zeit achten wir aufgrund der aktuellen Coronapandemie stärker denn je auf Hygiene und die Vermeidung der Verbreitung von Krankheitserregern. Der Mundschutz ist zum normalen Accessoire geworden, die Händedesinfektion zur üblichen Routine. Doch nicht nur Covid-19, sondern auch andere zum Teil lebensbedrohliche Erkrankungen werden durch Viren oder Bakterien übertragen. In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Lernenden Steckbriefe zu verschiedenen Krankheitserregern und präsentieren diese mithilfe des Tools BookCreator in einem E-Book. Kleine digitale Übungsaufgaben über LearningApps sorgen für eine motivierende Aneignung und Überprüfung des Erlernten.
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Risiko Hautkrebs
Die Energie der Sonne ist Grundlage für das Leben auf der Erde. Auch der Mensch nutzt sie beispielsweise zur Synthese von Vitamin D in der Haut. Zu viel Sonne kann jedoch Schäden wie Sonnenbrand, vorschnelle Hautalterung und Krebs bewirken. Für die Entstehung von Hautkrebs ist das Sonnenverhalten im Kindes- und Jugend-alter maßgeblich. Als Beitrag zur Gesundheitsbildung werden der Einfluss der UV-Strahlung auf die Haut sowie Schutzmaßnahmen erarbeitet. Der Umgang mit digi-talen Medien steht methodisch im Vordergrund, etwa bei der Gestaltung eines Explainity-Clips in einem Peer-to-Peer-Projekt.
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Lebewesen im Boden
Auf den ersten Blick scheint der Waldboden tot zu sein, doch er lebt. Erkunden Sie mit Ihren Schülern die Lebewesen des Bodens auf spielerische Weise. Nehmen Sie die Lernenden mit durch eine Rätselreise. Vom Lösen eines Silbenrätsels über das Knobeln im Kreuzworträtsel bis hin zu Steckbriefen der Bodenlebewesen ist eine bunte Vielfalt geboten. Sorgen Sie damit für methodische Abwechslung und zusätzliche Motivation, ob zur Schnellabfrage von Wissen, zur Erweiterung und Festigung des Gelernten oder zum Einsatz in Vertretungsstunden.
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Der bedrohte Gobi-Bär
Der karge Lebensraum der Wüste Gobi zeigt eine enorme Biodiversität. Es wurde sogar eine ende-mische Braunbärenart entdeckt, der Gobi-Bär. Er wird in der Roten Liste der Mongolei als vom Aussterben bedroht geführt. In dieser Einheit gehen die Schüler mit einer Forscherin auf Reise. Hierbei gehen sie den Ursachen für die Bedrohung des Gobi-Bären und einem Schutzprogramm auf den Grund. Sie analysieren ökologische Faktoren, die das Überleben des Gobi-Bären sichern und lernen Methoden zur Datengewinnung kennen. Zudem erweitern sie ihre Medienkompetenz, indem sie das Schutzprogramm in einem selbst erstellten Erklärvideo präsentieren und begründet bewerten.
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Fledermäuse
Fledermäuse faszinieren den Menschen seit Jahrhunderten. Sie jagen ihm jedoch auch Schrecken und Angst ein. Dazu tragen die vielen Besonderheiten einer Fledermaus bei, aber auch Unwissenheit. Auf manchen Bildern sehen sie mit ihrem fratzenhaften Gesicht und den scharfen Zähnen etwas unheimlich aus. Wenn man sich mit ihnen aber näher beschäftigt, erfährt man, dass es sehr spannende und sogar bewundernswerte kleine Säugetiere sind.
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Angepasstheiten an Umweltfaktoren
In dieser Einheit wird das naturwissenschaftliche Denken und Arbeiten Ihrer Schüler auf hohem wissenschaftspropädeutischem Niveau eingeübt. Ob für die größte nachgewiesene Populationsexplosion des Goldschakals tatsächlich die globale Erwärmung allein ursächlich ist oder ob weitere Umweltfaktoren für die Expansion der Art eine Rolle spielen, wird auf der Basis aktueller Daten in einer kooperativen Unterrichtsarchitektur bearbeitet. Innovative Methoden fördern die Schüleraktivierung und tragen zur Erweiterung von Fachwissen und kommunikativen Kompetenzen bei.
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Neuronen
Die Schüler setzen sich mit den Grundprinzipien der Informationsübertragung bei Neuronen auseinander. Dabei lernen sie nach dem Grundsatz „die Form bestimmt die Funktion“ zunächst den Aufbau eines Neurons kennen, um sich anschließend den elektrischen Vorgängen der Informationsübertragung am Axon und den stofflichen Vorgängen an den Synapsen und deren Beeinflussung zu widmen. Ebenso wird die Informationsverrechnung vieler Neuronen betrachtet. Durch Teamarbeit, insbesondere durch eine Performance zu den neuronalen Vorgängen, trainieren die Schüler ihre soziale und kommunikative Kompetenz.
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Das Säugetier Wal
„Wale sind Wunder“ – so lautet der Slogan der WWF-Kampagne aus dem Frühjahr 2020, mit dem die Naturschutzorganisation zur Unterstützung gegen das Walsterben aufruft. Immer noch sind Wale massiv bedroht – gleichzeitig sind Menschen weltweit fasziniert von den beeindruckenden Meeressäugern. Diese Faszination soll den Schülerinnen und Schülern mit dieser Einheit nähergebracht werden, indem sie an verschiedenen Stationen in die Lebensweise, Artenvielfalt und den Naturschutz der Wale eingeführt werden.
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Stammzellforschung
Dem US-amerikanischen Forscher James Thomson gelang es 1998 erstmals, menschliche embryonale Stammzellen zu erzeugen. Sein Experiment erwies sich als folgenschwer. Es löste eine heftige ethische Kontroverse aus und beflügelte die Hoffnung auf neue Therapien. Moralischer Konflikt und medizinisches Potenzial, beides hat mit der Herkunft der embryonalen Stammzellen zu tun. Ob menschliche embryonale Stammzellen für medizinische Therapien genutzt werden sollten, wird in einem angeleiteten mehrperspektivischen „Themen-Talk“ am Beispiel der Querschnittslähmung diskutiert. Die Bewertungskompetenz Ihrer Schülerinnen und Schüler wird auf anspruchsvolle Weise gefördert.
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Die Pest
Die Pest ist bis heute die größte Pandemie der Weltgeschichte. In nur fünf Jahren, zwischen 1348 und 1353, starben 25 Millionen Menschen an dieser Seuche. Damit fielen ihr ein Drittel der Europäer zum Opfer. Die Bezeichnung „Schwarzer Tod“ wurde im Mittelalter noch nicht verwendet, sondern stammt aus dem 16. Jahrhundert. Damit wurde bildhaft das Schreckenerregende dieser Krankheit zum Ausdruck gebracht. Die Bezeichnung „Schwarzer Tod“ wird aber auch den Nekrosen zugeschrieben, schmerzhaften Pestbeulen, um die sich die Haut schwarz verfärbt und abstirbt, vor allem an Fingern, Zehen und Nase. Wissenschaftlich war es bisher umstritten, ob das Bakterium Yersinia pestis die Seuche des Mittelalters auslöste. Eine aktuelle genetische Analyse von Skeletten mittelalterlicher Pestopfer belegt die Präsenz des Pestbakteriums. Diese Leistungsaufgabe fokussiert die Evolution des Pesterregers und seine Übertragungswege auf der Basis molekulargenetischer Befunde.
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Sauerstoffsensor HIF-1
Jede biologische Zelle benötigt zum Leben und Überleben Sauerstoff. Die Bedeutung einer konstanten Sauerstoffversorgung zeigt sich auch daran, dass mehrere Regelkreise die Sauerstoff-Homöostase unter verschiedenen Bedingungen absichern. Lange Zeit ungeklärt war dagegen, ob und wie einzelne Zellen ihren Versorgungszustand bezüglich des Sauerstoffs registrieren und daraufhin eine physiologische Reaktion einleiten können. Die Nobelpreisträger für Medizin und Physiologie des Jahres 2019 haben einen eleganten Mechanismus entschlüsselt, der beides ermöglicht. In dieser Einheit erarbeiten Sie mit Ihren Schülern diese grundlegenden Forschungsergebnisse rund um den Transkriptionsfaktor HIF-1 sowie deren Anwendung in praktischen Transferaufgaben.
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Gegen das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid mit Escherichia coli
Das gramnegative Bakterium Escherichia coli wird von vielen Menschen mit Krankheiten, Fäkalien und potenzieller Gefahr assoziiert. In diesen Aufgaben, die auch als Test oder Klausur geeignet sind, wiederholen die Schüler den Aufbau von Bakterien und üben sich in einer Anwendungsaufgabe zur Gentechnik. Dabei wird ihnen verdeutlicht, dass die Forschung Escherichia coli auch zu ganz anderen, sinnvollen Zwecken einsetzen kann.
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