Unterrichtsmaterialien Biologie: Ganze Werke
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Biologie
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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.
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Was ist Permakultur?
Permakultur gilt als Gegenmodell zur industriellen Landwirtschaft. Das Prinzip: Vielfalt statt Monokultur. Die in den 70er Jahren entwickelte Anbaumethode soll die Kreisläufe der Natur nachahmen.
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Der Schulgarten als Lernort für BNE
Der Klimawandel bringt große Herausforderungen mit sich und ruft auch Ängste hervor. Ein perfekter Ort, um praktische Ideen zum nachhaltigen Handeln auszuprobieren und umzusetzen, ist der Schulgarten. Wir versorgen Sie anhand von ausgewählten Beispielen in dieser Ausgabe mit neuen Ideen zum Thema. Der Klimawandel schürt Ängste: Klimawandel und Treibhausgase – das sind Schlagworte, die uns in unserem Alltag ständig begegnen und die Ängste schüren. Junge Menschen leider unter diesen Nachrichten besonders. Wie umgehen mit diesen climate emotions und wie im Kleinen Abhilfe schaffen? Bildung für nachhaltige Entwicklung: Bildung für Nachhaltigkeit – kurz BNE – heißt das Zauberwort. BNE eröffnet allen Menschen neue Bildungschancen. Sie können sich Wissen, Werte, Verhaltensweisen und Lebensstile aneignen und dadurch eine lebenswerte Zukunft gestalten. Aber wie lässt sich BNE im Biologieunterricht umsetzen? Ideen gibt es viele. Nachhaltigkeit im Schulgarten unmittelbar erleben: Als erstes gilt: Raus aus der Komfortzone Klassenzimmer! Rein in die Natur! Im Schulgarten werden komplexe Themen wie Klima, Biodiversität, Stoffkreisläufe, Konsum oder die Erhaltung von Ressourcen unmittelbar erlebt und gelebt. Lokales Handeln wird dabei mit globalem Handeln verknüpft. Wie funktioniert die Permakultur der Aborigines? Wie wird Biodiversität im Steingarten gefördert? Wie wirkt sich Gartenarbeit auf das Selbstwertgefühl aus? Probieren Sie es im Unterricht einfach mal aus. Es werden sicher erstaunliche Ergebnisse herauskommen. Ausprobieren schafft Erfolgserlebnisse: Scheuchen Sie Ihre Schüler:innen ins Freie. Die Betätigung im Grünen schafft Bewegung, Motivation und wirkt positiv auf die Psyche. Folgende spannende Themen stehen Ihnen in dieser Ausgabe zur Verfügung: Lernen von den Aborigines; Steine im Garten; Holz im Garten; Lernen im Freien – gut für Kopf, Körper und Natur; Klimabewusst gärtnern. Für die Erarbeitung stehen motivierende Hilfsmittel wie Glossare, Schnipselkisten oder altersgerecht aufbereitete Fachinformationen zur Verfügung. Über die praktische Arbeit im Schulgarten verändert sich die Perspektive der Schüler:innen: weg vom negativ besetzten Fußabdruck hin zum positiv besetzten ökologischen Handabdruck. Das tut gut und gibt Jugendlichen Mut.
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Nachhaltigkeit im Schulgarten
Heute und zukünftig in einer lebenswerten Umwelt leben, bedeutet: Nachhaltig handeln, Klimaschutz betreiben sowie Lebensräume und Organismen schützen. Mit einfachen Möglichkeiten können die Schüler:innen gemeinsam aktiv werden und die Schulumgebung nachhaltig gestalten. Zum Handeln aufrufen Ob Klimaveränderungen, Artenschwund oder Umweltverschmutzung – die Welt ist im Wandel. Und nicht unbedingt ins Gute. Da wir gemeinsam die Verantwortung für die Welt tragen, sollten wir alles dafür tun, sie zu erhalten und zu schützen. Gemeinsam aktiv werden: Die Vereinten Nationen haben 17 Ziele für eine nachhaltige Entwicklung formuliert. Darunter sind: Maßnahmen zum Klimaschutz ergreifen, Städte und Siedlungen nachhaltig gestalten oder Landökosysteme schützen und ihre nachhaltige Nutzung fördern. Diese Aspekte können auch im Schulgarten oder Schulgelände aufgegriffen werden. Nachhaltiges Handeln beginnt im Kleinen: Das Heft bietet das ganze Jahr hindurch konkrete Anregungen für nachhaltiges Handeln. Dabei erfassen die Schüler:innen den Ist-Zustand ihrer Umgebung. Sie erarbeiten Herangehensweisen und Verbesserungsvorschläge für eine nachhaltige Nutzung von Schulgarten oder -gelände. Zudem wenden sie Methoden der nachhaltigen Bewirtschaftung an. Aus dem Inhalt: Dimensionen der Nachhaltigkeit verstehen: Unser Schulgarten und unser Schulgelände – Orte, die wir nachhaltig gestalten können! Möglichkeiten zum Wasser- und Hitzemanagement erarbeiten: Wie machen wir unseren Schulhof und Schulgarten fit für den Klimawandel? Ideen zum Urban Gardening kennenlernen: Was unsere Städte alles können! Mit dem Komposttest selbst experimentieren: Rund um den Kompost − von der Anlage bis zur erfolgreichen Nutzung.
Verwandte Themen
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Zitteraal funktioniert wie eine Batterie
Der Zitteraal erzeugt Strom durch elektrische Organe. Darin sind Tausende "Batterie"-Zellen in Reihen hintereinander geschaltet. Damit kann er Spannungen von mehreren Hundert Volt erzeugen. Der Zitteraal ist wie eine lebende Batterie.
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Welche Funktion haben Herzklappen?
Das gesunde Herz hat zwei Vorhöfe und zwei Herzkammern. Die Vorhöfe sammeln das Blut. Die größeren Herzkammern, die Ventrikel, saugen das Blut auf und führen es dann zum Herz-/Lungenkreislauf zurück.
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MINT Zirkel – Ausgabe 1, März 2023
Ob Pandemien die Rache der Natur sind, wie man fürs Klima experimentieren kann, wie uns Entchen zu den Müllstrudeln der Welt führen und warum das Integrationfach WAT/AWT an seine Grenzen gerät, erfahrt ihr in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder ein paar Zusatzmaterialien für euch dabei. Jetzt reinschauen!
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Anisakis-Würmer - Meister der Fortpflanzung
Ihren Lebenszyklus beginnen die Parasiten als Ei. Sie landen über mehrere Zwischenwirte als adulte Würmer im Verdauungstrakt von Walen und Delfinen. Die von den Weibchen dort abgelegten Eier gelangen mit den Ausscheidungen des Wirtes wieder ins Meer.
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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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Warum ist das Kälteempfinden so unterschiedlich?
Manche bibbern schon bei 20 Grad im Schatten, andere erst bei Minusgraden im eisigen Wind. Wie kommt das? Das Kälteempfinden ist unterschiedlich, aber die Symptome sind immer gleich.
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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.
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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.
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Erkenntnisgewinnung durch Modellieren
Fachwissen anhand von Modellen zu erarbeiten ist im Biologieunterricht Routine. Aber mithilfe des Modellierens forschend Erkenntnisse gewinnen? Was verbirgt sich hinter diesem Ansatz und wie lässt sich das in der Praxis umsetzen? Wir zeigen es Ihnen anhand von ausgewählten Beispielen in diesem Heft. Vom starren Modell zum forschenden Modellieren: Modelle können weitaus mehr sein, als nur eine Hilfe zur Erarbeitung von Fachwissen. Modellieren liefert eine Grundlage, um forschend Erkenntnisse zu gewinnen. Über das Anfertigen von Modellen lassen sich neue Hypothesen aufstellen und kritisch hinterfragen. Modelle dienen als Ideengeber und helfen, sich etwas Neues über ein Phänomen vorzustellen. Modelle dürfen – und sollen – geändert werden. Kritische Reflexion wird immer wichtiger: Warum ist das wichtig? Zwischen Fake News und Informationsblasen müssen Jugendliche wissenschaftliche Fachinhalte kritisch hinterfragen können, um sich eine fundierte Meinung bilden zu können, zum Beispiel zum Klimawandel. Lernende haben oft eher vage Vorstellungen darüber, wie naturwissenschaftliche Forschung erfolgt und welchen Einflüssen sie ausgesetzt ist. Sie haben Schwierigkeiten zu verstehen, dass es oft nicht „die eine, richtige Lösung“, sondern verschiedene Ansätze zur Erklärung eines Phänomens gibt. Forschend im Biologieunterricht modellieren: Dies alles spricht dafür, im Unterricht einfach mal auszuprobieren, wie man forschend mit Modellen arbeiten kann. Schon in der Sekundarstufe I können zum Beispiel einfache Regelkreise zu den Vitalparametern Blutdruck und Herzfrequenz entwickelt werden. Die Lernenden nutzen ihre eigenen Werte, die sie vor und nach Bewegung messen und erfassen. Das macht Spaß und bringt Abwechslung in den Unterricht. In der Sekundarstufe II lässt sich beispielsweise herausfinden, wie sich mit Modellen alternative Erklärungen zur Vererbung der Augenfarbe finden lassen. An der Vererbung dieses Merkmals sind nämlich mehrere Gene beteiligt. Deshalb reicht die Anwendung der Mendelschen Regeln nicht aus, um das Phänomen plausibel zu erklären. Ausprobieren schafft Verstehen: Lassen Sie Ihre Schüler:innen diesen neuen Weg der Erkenntnisgewinnung gehen und bereiten Sie sie so auf die Anforderungen des Alltags im digitalen Zeitalter vor. Folgende spannende Themen stehen zur Verfügung: Über Bewegungsübungen zu Regelkreisen; Die Allensche Regel bei Hundeartigen; Umweltfaktoren beeinflussen das Libellenverhalten; Der Vererbung ins Auge sehen Beutetiere und Räuber. Für die Erarbeitung stehen motivierende Hilfsmittel zur Verfügung: Chats einer Forschergruppe, Videos, vorgefertigte Excel-Tabellen zum Eintragen von Messwerten, Glossare oder altersgerecht aufbereitete Fachinformationen.
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