Unterrichtsmaterialien Biologie: Ganze Werke Seite 8/36
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Biologie
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Gesamtwerk
mRNA in der Genregulation und Impftechnologie
Die Schülerinnen und Schüler bereiten mit dieser Aufgabe den mündlichen Vortrag im Abitur vor. Auf einer metakognitiven Ebene muss die Bedeutung für den Informationsaustausch zwischen zytosolischem Milieu und Genom durch die Allosterie der Repressormoleküle sowie die Rolle der Boten-RNA für den umgekehrten Informationsfluss reflektiert werden. Über die klassischen molekulargenetischen Inhalte hinaus erweitert die Aufgabe den Blick auf die neuen Optionen, die der technische Einsatz künstlicher mRNA in der Medizin bietet. Hierzu sind Grundlagen zum Immunsystem und zu den Impftechnologien erforderlich, die durch geforderte Vergleiche, beispielsweise zwischen Transfektion und bakterieller Transformation, eine anspruchsvolle Rekonstruktion des Sachwissens verlangen.
Gesamtwerk
Waldbrand
Jahr für Jahr steht der Planet in Flammen. Auch Deutschland entwickelt sich zum Waldbrandland. Dabei gehören Waldbrände zum natürlichen Kreislauf der Natur. Sie schaffen durch lichte Standorte Lebensräume für Pflanzen und Tiere. Weltweit sind 46 Prozent der Ökosysteme sogar von Feuer abhängig. Manche Pflanzen sind für ihre Fortpflanzung auf Feuer angewiesen, und auch bestimmte Tierarten benötigen ausgebrannte Areale für ihre Brutstätten. Allerdings sind die heutigen weltweiten Flächenbrände nicht natürlichen Ursprungs, sondern menschengemacht. Fahrlässigkeit, Brandstiftung und Brandrodung sind die Hauptursachen. Die Schülerinnen und Schüler erwerben anhand dieser Materialien Kompetenzen, wie Feuer den ökologischen Kreislauf prägt und verändert. Darüber hinaus erlangen sie Sachwissen zu Ursachen und Folgen der Waldbrände in Deutschland, auch im Kontext des Klimawandels.
Gesamtwerk
Woher stammen die Wale
Am spannenden Exempel der Evolution der Wale wird deutlich, wie sich aus Fossilfunden naturwissenschaftliche Erkenntnisse generieren lassen. Ein spannendes Mystery zu sowie ein angeleitetes Rollenspiel zum moralischen Dilemma: Evolution oder Schöpfung? ziehen die Lernenden in ihren Bann. Eine differenzierte Betrachtung der Begriffe Wissen und Erkenntnis, aus naturwissenschaftlicher und philosophischer Warte, runden das bildungsrelevante Thema ab.
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Gesamtwerk
Stationenlernen zum Gehirn
Im Stationenlernen setzen sich die Lernenden eigenverantwortlich mit den Hirnregionen, deren Funktionen, dem limbischen System, Auswirkungen von Gehirnschäden und Drogen sowie Lernen und Gedächtnis auseinander. Ihre Ergebnisse halten sie kreativ in Form von Sketch Notes fest. Zum Abschluss dient als Lernerfolgskontrolle ein Quiz zu wichtigen biologischen Fachinhalten rund um das Gehirn. Dieses sowie auch einzelne Aufgaben der Stationen können alternativ auch interaktiv als LearningApps bearbeitet werden.
Gesamtwerk
Unser Blutkreislauf
Das Blutkörperchen Eryt nimmt die Lernenden in dieser Unterrichtseinheit mit auf seinem Weg durch den Blutkreislauf des Menschen. Mithilfe von Arbeitsblättern oder interaktiven LearningApps-Aufgaben sichern Ihre Schülerinnen und Schüler dieses neu erworbene Wissen. Eine Festigung der Lerninhalte erfolgt in einem Rollenspiel, bei dem die Lernenden unterschiedliche Rollen innerhalb des Blutkreislaufs einnehmen.
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Gesamtwerk
Soll Plastik verboten werden?
Plastik und der damit entstehende Müll werden immer mehr zu einem weltweiten Problem für Natur und Menschen. Uns Menschen ist oft nicht bewusst, dass sehr viele Alltags- und Gebrauchsgegenstände aus Plastik bestehen und wir den Kunststoff täglich unbewusst benutzen, teilweise sehr von diesem abhängig sind und oft sorglos damit umgehen. In dieser Unterrichtseinheit werden Vor- und Nachteile von Kunststoff (Plastik) in arbeitsteiligen Gruppen erarbeitet und gegenübergestellt. Durch Präsentationen und dem damit verbundenen Festhalten der Pro- und Kontra-Argumente bekommen die Lernenden einen umfangreichen Einblick und können sich über den Plastikgebrauch ein sachkundiges Urteil bilden. Durch die erarbeiteten Argrumente kann in den fachübergreifenden darauffolgenden Unterrichtseinheiten im Fach Deutsch eine Erörterung verfasst werden und das Meinungsbild der Lernenden in einer persönlichen Stellungnahme festgehalten werden.
Gesamtwerk
Der Klimawandel ist vorprogrammiert
In Projektarbeit wird sukzessive ein Computerspiel entwickelt, bei dem Fischhäuser gebaut werden sollen, um den durch Klimawandel und Überfischung stark zurückgegangenen Fischbestand in Küstennähe wieder zu erhöhen. Diese Unterrichtseinheit bringt dadurch die drei Themen Programmierung, Klimawandel und Computerspieldesign zusammen und fördert somit unter anderem die Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE), berufliche Orientierung (BO) und Medienbildung (MB). Darüber hinaus bietet sie ein hohes Maß an Motivation. Als Programmierumgebung wird Scratch 3.0 verwendet, wobei die Unterrichtseinheit völlig ohne Programmiervorkenntnisse bzw. Erfahrungen mit Scratch genutzt werden kann.
Gesamtwerk
Sicherheitsvorschriften
Experimentieren ist für die Erkenntnisgewinnung bei naturwissenschaftlichen Phänomenen essenziell. Doch wie verhält man sich dabei richtig und welche Regeln sind zu beachten, um unnötige Gefahren zu vermeiden? Vermitteln Sie mithilfe dieser Einheit entsprechendes Wissen und fördern Sie so die Kenntnis zu naturwissenschaftlichen Arbeitsweisen, Verantwortungsbewusstsein und Selbstständigkeit. Nicht nur im Anfangsunterricht, sondern auch als Auffrischung am Anfang eines jeden Schuljahres bietet sich diese Einheit an. Bildimpulse, Fallbeschreibungen, ein Memory und eine LearningApp bieten kreative und spielerische Zugänge, um das sonst so trockene Thema der Regeln motivierend zu behandeln.
Gesamtwerk
Unser Gehör
Ein gutes Gehör ermöglicht uns die aktive Teilnahme am Leben durch direkte Kommunikation. Ein schlechtes Gehör beeinträchtigt die Artikulation und somit Gesprächssituationen. Ist die auditive Wahrnehmung gestört, wirkt sich dies auch auf das Richtungshören und damit die räumliche Orientierung aus. Eine Hörminderung beeinträchtigt die Alarmierungs- und Warnfunktion des Ohres. Auch effektives Lernen in der Schule funktioniert nur, wenn keine Hörstörungen vorliegen. Diese Einheit behandelt nicht nur den Aufbau des Ohrs, den Ablauf des Hörvorgangs und die Funktionen der Bauteile, sondern schafft auch das Bewusstsein für gehörschädigende Einflüsse und den Lärmschutz. Dabei wird auf den „Welttag des Hörens“ eingegangen, um diese Aspekte in das Blickfeld von Erwachsenen und Jugendlichen zu rücken und darauf aufmerksam zu machen, dass Hörminderungen zu Beeinträchtigungen der körper-lichen und seelischen Gesundheit führen können.
Gesamtwerk
Unser Herz
Diese Unterrichtseinheit verbindet humanbiologische Fachinhalte (Bildungsanliegen) zum menschlichen Herzen mit sozial-emotionaler Kompetenz (Entwicklungsanliegen). Ihre Schülerinnen und Schüler erabeiten sich dabei den Aufbau und die Funktion des Herzens sowie die Transportfunktion des Blutes. Die Lernenden setzen zudem die Vitalfunktionen des Herzens in Zusammenhang mit situationsbedingten Emotionen in körperlichen und seelischen Belastungssituationen. So können sie beispielsweise Veränderungen des Herzschlags in entsprechenden emotional belastenden Situationen für sich besser einordnen.
Gesamtwerk
Syphilis: Mikrobiologie und gesundheitsförderliche Sexualerziehung
Neben Fachwissen über die sexuell übertragbare Krankheit Syphilis steht der Erwerb von Kompetenzen für ein nachhaltiges, gesundheitsförderliches Sexualverhalten im Fokus dieser auch als Lernstraße einsetzbaren Unterrichtseinheit. Die Fallzahlen der Geschlechtskrankheit Syphilis steigen in Deutschland seit Jahren rapide an. Die meisten Menschen wissen über sexuell übertragbare Krankheiten wenig, manche halten sie sogar für ausgerottet. Am Beispiel der Syphilis werden zentrale Dimensionen sexuell übertragbarer Bakterieninfektionen beleuchtet. Die methodisch variantenreiche Bearbeitung einer Fallstudie über die junge Hamburgerin Lilli erzeugt einen Spannungsbogen, der am Ende der Lerneinheit in einer kompetenten Beurteilung der Syphilissymptomatik mündet.
Gesamtwerk
Sinneswahrnehmung bei Pflanzen
Haben Pflanzen Sinne? Ihre Schülerinnen und Schüler erarbeiten an und mit Modellen die Wahrnehmung, Signaltransduktion und Reaktion von Pflanzen auf Ethen, ein Signalmolekül. Diese gasförmige Kohlenwasserstoffverbindung wirkt in Pflanzen als Phytohormon und ist an diversen Entwicklungsprozessen beteiligt. Das Pflanzenhormon entfaltet auf molekularer Ebene seine Wirkung, indem es die Expression bestimmter Gene verändert. Ethen hemmt oder fördert so bestimmte Stoffwechselwege und Enzymaktivitäten, nimmt Einfluss auf die Proteinbiosynthese und senkt oder erhöht die Konzentration von Stoffen im Zytoplasma. Darüber hinaus ist Ethen auch ein Pheromon, ein flüchtiger Signalduftstoff, welcher der Kommunikation zwischen Pflanzen derselben Art dient. Der abschließende Vergleich des Geruchssinns bei Pflanzen und Menschen evoziert eine kritische Auseinandersetzung mit der Verwendung des Fachbegriffes „Sinne“ im Kontext mit Pflanzen.
Gesamtwerk
Nobelpreis zur Paläogenetik
Wer sind wir? Woher kommen wir? – Zwei Fragen, die wir Menschen uns seit jeher stellen. Lange Zeit waren Untersuchungen an Fossilien die prägende Methode, mit der Antworten auf die Frage nach unserer biologischen Abstammung gesucht wurden. Die Entwicklung der Paläogenetik eröffnete völlig neue Möglichkeiten, zumindest unsere jüngere Stammesgeschichte zu erforschen. Wenngleich die Idee an sich älter ist, gilt der schwedische Biologe Svante Pääbo als ihr entscheidender Wegbereiter. Im Jahr 2022 wurde Pääbo mit dem Nobelpreis für Medizin und Physiologie ausgezeichnet. Die Unterrichtmaterialien zu diesem Thema geben Ihren Schülerinnen und Schülern einen Einblick in die Methodik der Paläogenetik und fördern die Anwendung genetischer Kenntnisse im evolutionsbiologischen Kontext.
Gesamtwerk
Klausuraufgabe: Signaltransduktion und Fruchtreife bei Pflanzen
Die Verbindung Ethen spielt im Pflanzenreich als Phytohormon bei der Reifung von Früchten, beim Abwerfen von Blättern oder der Bildung von Wurzeln und Wurzelhaaren eine wichtige Rolle. Als Signalstoff reagiert Ethen mit spezifischen Rezeptoren und bewirkt damit eine Signaltransduktion mit sehr unterschiedlichen zellulären Antworten. Die pflanzliche Sinneswahrnehmung entbehrt neuronaler Prozesse, verläuft aber auf molekular-physiologischer Ebene nicht minder komplex ab als bei Tieren. Die Schülerinnen und Schüler setzen sich mit der pflanzlichen Reizbeantwortung auseinander und beziehen begründet Stellung, ob Pflanzen ein Geruchssinn zugesprochen werden kann. Die Anwen-dung der naturwissenschaftlichen Erkenntnisse zur Chemorezeption von Pflanzen im Agrarsektor werden erläutert und mit den Stoffeigenschaften von Ethen in Verbindung gebracht.
Gesamtwerk
Versteckter Zucker in Softdrinks?
Fachlicher Fokus der Einheit ist die physiologische Wirkung industrieller Fruktose und „unsichtbaren“ Zuckers in Erfrischungsgetränken. Die Lernenden wiederholen das Krankheitsbild des Typ-I- und Typ-II-Diabetes mellitus und führen Trennverfahrenexperimente zum Zuckergehalt bzw. pH-Wert in verschiedenen Getränken durch. In einer abschließenden Podiumsdiskussion werden unterschiedliche Standpunkte zum Zusammenhang von Zuckerkonsum und Diabetes mellitus diskutiert.
Gesamtwerk
Das Superorgan Mikrobiom
Überprüfen und sichern Sie das Wissen Ihrer Klasse zum Thema Ernährung und Verdauung mit drei spannenden Spielen. In dieser Einheit gehen Ihre Lernenden den geheimen Größen unseres Darms auf den Grund. In kleinen Teams löst die Klasse Rätsel rund um die Nahrungsbestandteile, die Verdauungsorgane und eine gesunde Ernährung.
Gesamtwerk
Die Vielfalt der Insekten
Mit dieser flexiblen Stationenarbeit charakterisieren Ihre Lernenden die morphologischen Kennzeichen, Entwicklungen und Lebensweisen der größten Insektengruppen anhand von heimisch angesiedelten Beispielen. Weiter diskutiert Ihre Klasse die Bedeutung der Insekten und entwickelt Handlungsoptionen zum Artenschutz. Mithilfe von individuell einsetzbaren Differenzierungs- und Sicherungsstationen eignet sich diese Einheit besonders für heterogene Lerngruppen.
Gesamtwerk
Energie und Mobilität
Energiespeicher, Energieübertragung und Energienutzung sind sowohl in der Natur als auch in der Technik von zentraler Bedeutung, so auch in Fragen der Mobilität. Gerade der Nachhaltigkeitsaspekt steht dabei zunehmend im Fokus. Angelehnt an den forschend entwickelnden Physikunterricht entwickeln die Lernenden in dieser Einheit ein funktionsfähiges Elektrofahrzeug aus Alltagsmaterialien, das von Ökostrom betrieben wird.
Gesamtwerk
Die Honigbiene unter der Lupe
Erforschen Sie mit Ihren Lernenden die Honigbiene innerhalb verschiedener Lernstationen. Ihre Klasse trainiert mit dieser Einheit das naturwissenschaftliche Arbeiten und kooperatives Lernen. Anhand eines handlungsorientierten Forschungsprojekts werden Medienkompetenzen mithilfe von Podcasts und Explainity-Clips zum Dokumentieren und Präsentieren gefördert.
Gesamtwerk
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
Die Zelle und ihre Zellorganellen
In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten Ihre Schülerinnen und Schüler weitgehend selbstständig unter Zuhilfenahme interaktiver LearningApps-Übungen die „Verkleinerungsschritte“ vom Organismus zur Zelle sowie ausgewählte Zellorganellen (Zellkern, Zellwand, Zellmembran, Mitochondrium, Chloroplast, Vakuole) tierischer und pflanzlicher Zellen mitsamt ihrer Bedeutung. Sie vergleichen außerdem den Bau tierischer und pflanzlicher Zellen, auch anhand mikroskopischer Betrachtungen, und geben die Unterschiede begründet an. Alle Aufgaben können alternativ auch in Form bereitgestellter Arbeitsblätter bearbeitet werden, sodass auch hybride Unterrichtsformen sowie Einsätze des Materials in analogen sowie iPad-Klassen denkbar sind.
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
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.
Gesamtwerk
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.
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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