Schulinterner Lehrplan zum Kernlehrplan für die gymnasiale Oberstufe Biologie Gymnasium Zitadelle – Schulinterner Lehrplan S II – Einführungsphase Gymnasium Zitadelle – Schulinterner Lehrplan S II – Biologie Inhalt Seite 1 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit......................................................... 3 2 Entscheidungen zum Unterricht .......................................................................... 3 2.1 Unterrichtsvorhaben ...................................................................................... 6 2.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben ..................................................... 8 2.1.2 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben ........................................................10 2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit ..................33 2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung ...............34 2.4 Lehr- und Lernmittel .....................................................................................40 3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen .......................40 4 Qualitätssicherung und Evaluation .....................................................................41 Stand: 11/2014 Seite 2 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie 1 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit Die allgemeinen standortspezifischen Rahmenbedingungen unserer schulischen Arbeit sind fächerübergreifend im Vorwort des Schulcurriculums formuliert. Das Gymnasium pflegt ein Kontakt zur ortsansässigen Abteilung der Fachhochschule und der RWTH Aachen und eine zunehmende Kooperation mit dem Forschungszentrum Jülich. So können Schülerinnen und Schüler der Schule dort Berufsorientierungspraktika machen, Dozenten in den Unterricht einladen oder Praktika bei der Fachhochschule durchführen. Durch die Möglichkeit einer Kooperation mit dem Schülerlabor des Forschungszentrums (JuLab) können praktische Unterrichtseinheiten ausgelagert werden und diese Institution aus außerschulischer Lernort genutzt werden. Möglich ist dies in der Sekundarstufe II z.B. in dem Bereich Genetik (Q1). Die Lehrerbesetzung der Schule ermöglicht einen ordnungsgemäßen Fachunterricht in der Sekundarstufe II, bietet Raum für experimentelle Einheiten und Kurzexkursionen. In der Oberstufe sind durchschnittlich ca. 100 Schülerinnen und Schüler pro Stufe. Das Fach Biologie ist in der Regel in der Einführungsphase mit 3-5 Kursen und in der Qualifikationsphase je Jahrgangsstufe mit 1-2 Leistungskursen und 2-4 Grundkursen vertreten. In der Schule sind die Unterrichtseinheiten als Doppelstunden oder als Einzelstunden à 45 Minuten organisiert, in der Oberstufe gibt es im Grundkurs 1 Doppel- und 1 Einzelstunde wöchentlich. Die Verteilung der Wochenstundenzahlen in der Sekundarstufe II ist wie folgt: Fachunterricht in der EF und in der QPH 10 Bio (3) 11 Bio (3/5) 12 Bio (3/5) Dem Fach Biologie stehen 2 Fachräume zur Verfügung, von denen in 2 Räumen auch in Schülerübungen experimentell gearbeitet werden kann. Zusätzlich stehen ein Kombiraum, der mit den anderen Naturwissenschaften geteilt wird und ein Laborraum zur Verfügung. Die Ausstattung der Biologiesammlung mit Geräten und Materialien für Demonstrations- und für Schülerexperimente ist gut, die vom Schulträger darüber hinaus bereitgestellten Mittel reichen für das Erforderliche aus. Die Schule hat sich vorgenommen, das Experimentieren in allen Jahrgangsstufen besonders zu fördern. 2 Entscheidungen zum Unterricht Aufgaben und Ziele Gegenstand der Fächer im mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Aufgabenfeld (III) sind die empirisch erfassbare, die in formalen Strukturen beschreibbare und die durch Technik gestaltbare Wirklichkeit sowie die Verfahrens- und Erkenntnisweisen, die ihrer Erschließung und Gestaltung dienen. Naturwissenschaft und Technik prägen unsere Gesellschaft in allen Bereichen und bilden heute einen bedeutenden Teil unserer kulturellen Identität. Sie bestimmen maßgeblich unser Weltbild, das schneller als in der Vergangenheit Veränderungen durch aktuelle Forschungsergebnisse erfährt. Das Wechselspiel zwischen Stand: 11/2014 Seite 3 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie naturwissenschaftlicher Erkenntnis und technischer Anwendung bewirkt einerseits Fortschritte auf vielen Gebieten, vor allem auch bei der Entwicklung und Anwendung von neuen Technologien und Produktionsverfahren. Andererseits birgt das Streben nach Fortschritt auch Risiken, die bewertet und beherrscht werden müssen. Naturwissenschaftlich-technische Erkenntnisse und Innovationen stehen damit zunehmend im Fokus gesellschaftlicher Diskussionen und Auseinandersetzungen. Eine vertiefte naturwissenschaftliche Bildung bietet dabei die Grundlage für fundierte Urteile in Entscheidungsprozessen über erwünschte oder unerwünschte Entwicklungen. Im Rahmen der von allen Fächern zu erfüllenden Querschnittsaufgaben tragen insbesondere auch die Fächer des mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Aufgabenfeldes im Rahmen der Entwicklung von Gestaltungskompetenz zur kritischen Reflexion geschlechter- und kulturstereotyper Zuordnungen, zur Werteerziehung, zur Empathie und Solidarität, zum Aufbau sozialer Verantwortung, zur Gestaltung einer demokratischen Gesellschaft, zur Sicherung der natürlichen Lebensgrundlagen, auch für kommende Generationen im Sinne einer nach-haltigen Entwicklung und zur kulturellen Mitgestaltung bei. Darüber hinaus leisten sie einen Beitrag zur interkulturellen Verständigung, zur interdisziplinären Verknüpfung von Kompetenzen, auch mit gesellschaftswissenschaftlichen und sprachlich-literarisch-künstlerischen Feldern sowie zur Vorbereitung auf Ausbildung, Studium, Arbeit und Beruf. Besondere Ziele der Biologie Biologieunterricht in der gymnasialen Oberstufe knüpft an den Unterricht in der Sekundarstufe I an und vermittelt, neben grundlegenden Kenntnissen und Qualifikationen, Einsichten auch in komplexere Naturvorgänge sowie für das Fach typische Herangehensweisen an Aufgaben und Probleme. Dazu lernen Schülerinnen und Schüler zunehmend selbstständig Sichtweisen der Biologie kennen und erfahren Möglichkeiten und Grenzen naturwissenschaftlichen Denkens. Sie intensivieren die quantitative Erfassung biologischer Phänomene, präzisieren Modellvorstellungen und thematisieren Modellbildungsprozesse, die auch zu einer umfangreicheren Theoriebildung führen. Die Betrachtung und Erschließung von komplexen Ausschnitten der Lebenswelt unter biologischen Aspekten erfordert von ihnen in hohem Maße Kommunikationsund Handlungsfähigkeit. Zur Erfüllung dieser Aufgaben und zum Erreichen der Ziele vermittelt der Biologieunterricht in der gymnasialen Oberstufe fachliche und fachmethodische Inhalte unter Berücksichtigung von Methoden und Formen selbstständigen und kooperativen Arbeitens. Er knüpft an die Ideen und Vorstellungen der Lernenden an, um ein kumulatives Lernen zu ermöglichen. Unterschiedliche, auch geschlechtsspezifisch geprägte Herangehensweisen, Interessen, Vorerfahrungen und fachspezifische Kenntnisse sind angemessen zu berücksichtigen. Das Lernen in Kontexten, die durch die Lehrkräfte vor Ort festgelegt werden, ist verbindlich. Lernen in Kontexten bedeutet, dass Fragestellungen aus der Praxis der Forschung, technische und gesellschaftliche Fragestellungen und solche aus der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler den Rahmen für Unterricht und Lernprozesse bilden. Dafür geeignete Kontexte beschreiben reale Situationen mit authentischen Problemen, deren Relevanz auch für Schülerinnen und Schüler erkennbar ist und die mit den zu erwerbenden Kompetenzen gelöst werden können. Aufgabe der Einführungsphase ist es, Schülerinnen und Schüler auf einen erfolgreichen Lernprozess in der Qualifikationsphase vorzubereiten. Wesentliche Ziele bestehen darin, neue fachliche Anforderungen der gymnasialen Oberstufe, u. a. bezüglich einer verstärkten Formalisierung, Systematisierung und reflexiven Durchdringung sowie einer größeren Selbstständigkeit beim Erarbeiten und Bearbeiten fachlicher Fragestellungen und Probleme zu verdeutlichen und einzuüben. Dabei ist es notwendig, die im Unterricht der Sekundarstufe I erworbenen Kompetenzen zu konsolidieren und zu vertiefen, um eine gemeinsame Ausgangsbasis für weitere Lernprozesse zu schaffen. Insbesondere in dieser Phase ist eine individuelle Förderung von Schülerinnen und Schülern mit heterogenen Bildungsbiographien von besonderer Bedeutung. In der Qualifikationsphase findet der Unterricht im Fach Biologie in einem Kurs auf grundlegendem Anforderungsniveau (Grundkurs) oder einem Kurs auf erhöhtem Anforderungsniveau (Leistungskurs) statt. Die Anforderungen in den beiden Kursarten unterscheiden sich nicht nur quantitativ, sondern vor allem qualitativ. Im Grundkurs erwerben Schülerinnen und Schüler eine wissenschaftspropädeutisch orientierte Grundbildung. Sie entwickeln die Fähigkeit, sich mit grundlegenden Fragestellungen, Sachverhalten, Problemkomplexen und Strukturen des Faches Biologie auseinanderzusetzen. Sie machen sich mit wesentlichen Arbeits- und Fachmethoden sowie Darstellungsformen des Faches vertraut und können in exemplarischer Form Zusammenhänge im Fach und mit anderen Fächern Stand: 11/2014 Seite 4 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie herstellen und problembezogen nutzen. Der Unterricht auf grundlegendem Anforderungsniveau unterstützt durch eine starke Vernetzung und lebensweltliche Bezüge die Einsicht in die Bedeutung des Faches und trägt durch die Vermittlung und Förderung von Kompetenzen in den Bereichen Umgang mit Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung zur Selbstständigkeit der Lernenden bei. Im Leistungskurs erweitern Schülerinnen und Schüler die oben beschriebenen Fähigkeiten im Sinne einer systematischeren, vertieften und reflektierten wissenschaftspropädeutisch angelegten Arbeitsweise. Im Vergleich zum Grundkurs wird dabei durch die differenzierte und stärker vernetzte Bearbeitung von Inhalten, Modellen und Theorien die Komplexität des Faches deutlicher. Sie beherrschen Arbeits- und Fachmethoden in einer Weise, die ihnen selbstständiges Anwenden, Übertragen und Reflektieren in variablen Situationen ermöglicht. Dabei gelingt ihnen eine zielgerichtete und souveräne Vernetzung von innerfachlichen Teilaspekten, aber auch von verschiedenen fachlich relevanten Disziplinen. In beiden Kurstypen finden Aspekte einer vertieften Allgemeinbildung, Wissenschaftspropädeutik und Studierfähigkeit sowie Berufsorientierung Berücksichtigung. Auf diese Weise trägt das Fach Biologie dazu bei, dass den individuellen Bedürfnissen in der Lebenswelt aller Schülerinnen und Schüler verantwortungsvoll Rechnung getragen wird. Sie sollen zudem während der gesamten Einführungs- und Qualifikationsphase in ihrer Persönlichkeitsentwicklung individuelle Förderung erfahren und entsprechende Kompetenzen erwerben, die sie in ihrer Weiterentwicklung zu sozialen, studier- und berufsfähigen Individuen unterstützen. Somit können sie aktiv und verantwortungsbewusst an ihrer persönlichen Lebensgestaltung mitwirken. Kompetenzbereiche, Inhaltsfelder und Kompetenzerwartungen Die in den allgemeinen Aufgaben und Zielen des Faches beschriebene übergreifende fachliche Kompetenz wird ausdifferenziert, indem fachspezifische Kompetenzbereiche und Inhaltsfelder identifiziert und ausgewiesen werden. In den Kompetenzerwartungen werden Prozesse und Gegenstände miteinander verknüpft. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass der gleichzeitige Einsatz von Können und Wissen bei der Bewältigung von Anforderungssituationen eine zentrale Rolle spielt. Übergreifende fachliche Kompetenz (Kap. 1) (z.B. vertiefte chemisch-naturwissenschaftliche Bildung) Kompetenzbereiche (Prozesse) Inhaltsfelder (Gegenstände) Kompetenzerwartungen Kompetenzbereiche repräsentieren die Grunddimensionen des fachlichen Handelns. Sie dienen dazu, die einzelnen Teiloperationen entlang der fachlichen Kerne zu strukturieren und den Zugriff für die am LehrLernprozess Beteiligten zu verdeutlichen. Sie sind folgendermaßen aufgegliedert: - Umgang mit Fachwissen (UF), - Erkenntnisgewinnung (E), - Kommunikation (K) sowie Stand: 11/2014 Seite 5 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie - Bewertung (B) Inhaltsfelder systematisieren mit ihren jeweiligen inhaltlichen Schwerpunkten die im Unterricht der gymnasialen Oberstufe verbindlichen und unverzichtbaren Gegenstände und liefern Hinweise für die inhaltliche Ausrichtung des Lehrens und Lernens. Kompetenzerwartungen führen Prozesse und Gegenstände zusammen und beschreiben die fachlichen Anforderungen und intendierten Lernergebnisse, die kontinuierlich bis zum Ende der Sekundarstufe II erreicht werden sollen. In den konkretisierten Kompetenzerwartungen werde genaue, zu erreichende Kompetenzen formuliert. Basiskonzepte Ebenso wie in der Sekundarstufe I, sind die Inhalte und Kompetenzen in der Sekundarstufe II auf die Basiskonzepte aufgebaut: Biologie System Basiskonzepte Struktur und Funktion Entwicklung In Anlehnung an die Bildungsstandards für den mittleren Schulabschluss und in deren Fortführung werden dem Fach Biologie die Basiskonzepte System, Struktur und Funktion und Entwicklung zugeordnet und weiter ausdifferenziert. Basiskonzepte haben wichtige strukturierende und orientierende Funktionen: Sie beinhalten zentrale, aufeinander bezogene Begriffe, Modellvorstellungen und Theorien, mit deren Hilfe Prozesse und damit verknüpfte Handlungsmöglichkeiten beschrieben werden können. Als Konzepte mit besonderer Bedeutung und Reichweite eignen sie sich besonders gut zur Vernetzung des Wissens in unterschiedlichen Inhaltsfeldern der Biologie. Sie ermöglichen außerdem, Sachverhalte situationsübergreifend aus bestimmten Perspektiven anzugehen: Somit bilden sie übergeordnete Strukturen im Entstehungsprozess eines vielseitig verknüpften Wissensnetzes. 2.1 Unterrichtsvorhaben Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben im schulinternen Lehrplan besitzt den Anspruch, sämtliche im Kernlehrplan angeführten Kompetenzen abzudecken. Dies entspricht der Verpflichtung jeder Lehrkraft, alle Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans bei den Lernenden auszubilden und zu entwickeln. Die entsprechende Umsetzung erfolgt auf zwei Ebenen: der Übersichts- und der Konkretisierungsebene. Im „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2.1.1) wird die für alle Lehrerinnen und Lehrer gemäß Fachkonferenzbeschluss verbindliche Verteilung der Unterrichtsvorhaben dargestellt. Das Übersichtsraster dient dazu, den Kolleginnen und Kollegen einen schnellen Überblick über die Zuordnung der Unterrichtsvorhaben zu den einzelnen Jahrgangsstufen sowie den im Kernlehrplan genannten Kompetenzen, Inhaltsfeldern und inhaltlichen Schwerpunkten zu verschaffen. Um Klarheit für die Lehrkräfte herzustellen und die Übersichtlichkeit zu gewährleisten, werden in der Kategorie „Kompetenzen“ an dieser Stelle nur die übergeordneten Kompetenzerwartungen ausgewiesen, während die konkretisierten Kompetenzerwartungen erst auf der Ebene konkretisierter Unterrichtsvorhaben Berücksichtigung finden. Der ausgewiesene Zeitbedarf versteht sich als grobe Orientierungsgröße, die nach Bedarf über- oder unterschritten werden kann. Um Spielraum für Vertiefungen, besondere Schülerinteressen, aktuelle Themen bzw. die Erfordernisse anderer besonderer Ereignisse (z.B. Praktika, Kursfahrten o.ä.) zu erhalten, wurden im Rahmen dieses schulinternen Lehrplans nur ca. 75 Prozent der Bruttounterrichtszeit verplant. (Als 75 % wurden für die Einführungsphase 90 Unterrichtsstunden, für den Grundkurs in der Q1 ebenfalls 90 und in der Q2 60 Stunden und für den Leistungskurs in der Q1 150 und für Q2 90 Unterrichtsstunden zugrunde gelegt.) Stand: 11/2014 Seite 6 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Während der Fachkonferenzbeschluss zum „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ zur Gewährleistung vergleichbarer Standards sowie zur Absicherung von Lerngruppenübertritten und Lehrkraftwechseln für alle Mitglieder der Fachkonferenz Bindekraft entfalten soll, besitzt die exemplarische Ausweisung „konkretisierter Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2.1.2) empfehlenden Charakter. Referendarinnen und Referendaren sowie neuen Kolleginnen und Kollegen dienen diese vor allem zur standardbezogenen Orientierung in der neuen Schule, aber auch zur Verdeutlichung von unterrichtsbezogenen fachgruppeninternen Absprachen zu didaktischmethodischen Zugängen, fächerübergreifenden Kooperationen, Lernmitteln und -orten sowie vorgesehenen Leistungsüberprüfungen, die im Einzelnen auch den Kapiteln 2.2 bis 2.4 zu entnehmen sind. Abweichungen von den vorgeschlagenen Vorgehensweisen bezüglich der konkretisierten Unterrichtsvorhaben sind im Rahmen der pädagogischen Freiheit der Lehrkräfte jederzeit möglich. Sicherzustellen bleibt allerdings auch hier, dass im Rahmen der Umsetzung der Unterrichtsvorhaben insgesamt alle Kompetenzen des Kernlehrplans Berücksichtigung finden. Stand: 11/2014 Seite 7 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie 2.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Unterrichtsvorhaben I: Einführungsphase Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert? Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl K1 Dokumentation Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF4 Vernetzung E1 Probleme und Fragestellungen K4 Argumentation B4 Möglichkeiten und Grenzen Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte: Zellaufbau Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1) Funktion des Zellkerns Zellverdopplung und DANN Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben III: Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext:Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung? Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: K1 Dokumentation K2 Recherche K3 Präsentation E3 Hypothesen E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) E2 Wahrnehmung und Messung E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte: Stand: 11/2014 Seite 8 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Biomembranen Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2) Enzyme Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper? Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF3 Systematisierung B1 Kriterien B2 Entscheidungen B3 Werte und Normen Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte: Dissimilation Körperliche Aktivität und Stoffwechsel Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten Summe Einführungsphase: 86 Stunden Stand: 11/2014 Seite 9 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie 2.1.2 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Einführungsphase (EF): Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Unterrichtsvorhaben I: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert? Unterrichtsvorhaben II: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben? Unterrichtsvorhaben III: Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung? Inhaltliche Schwerpunkte: Zellaufbau Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1) Funktion des Zellkerns Zellverdopplung und DANN Biomembranen Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2) Basiskonzepte: System Prokaryot, Eukaryot, Biomembran, Zellorganell, Zellkern, Chromosom, Makromolekül, Cytoskelett, Transport, Zelle, Gewebe, Organ, Plasmolyse Struktur und Funktion Cytoskelett, Zelldifferenzierung, Zellkommunikation, Tracer Zellkompartimentierung, Transport, Diffusion, Osmose, Entwicklung Endosymbiose, Replikation, Mitose, Zellzyklus, Zelldifferenzierung Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten Stand: 11/2014 Seite 10 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert? Inhaltsfeld: IF 1 Biologie der Zelle Inhaltliche Schwerpunkte: • Zellaufbau • Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1) Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … •UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben. •UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden. •K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge. Mögliche didaktische Leitfragen / Konkretisierte Empfohlene Lehrmittel/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Kompetenzerwartungen Materialien/ Methoden des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler … SI-Vorwissen muliple-choice-Test zu Zelle, Gewebe, Organ und Organismus Informationstexte einfache, kurze Texte zum notwendigen Basiswissen Zelltheorie – Wie entsteht aus einer stellen den Advance Organizer zur zufälligen Beobachtung eine wissenschaftlichen Zelltheorie wissenschaftliche Theorie? Erkenntniszuwachs zum Gruppenpuzzle • Zelltheorie Zellaufbau durch vom technischen Fortschritt und • Organismus, Organ, Gewebe, Zelle technischen Fortschritt an der Entstehung einer Theorie Beispielen (durch Licht-, Elektronenund Fluoreszenzmikroskopie) dar (E7). Was sind pro- und eukaryotische beschreiben den Aufbau elektronenmikroskopische Bilder Stand: 11/2014 Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz SI-Vorwissen wird ermittelt (z.B. Selbstevaluationsbogen) Möglichst selbstständiges Auf-arbeiten des Basiswissens zu den eigenen TestProblemstellen. Zentrale Eigenschaften naturwissenschaftlicher Theorien (Nature of Science) werden beispielhaft erarbeitet. Gemeinsamkeiten und Unter-schiede der Seite 11 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Zellen und worin unterscheiden sie sich grundlegend? • Aufbau pro- und eukaryotischer Zellen Wie ist eine Zelle organisiert und wie gelingt es der Zelle so viele verschiedene Leistungen zu erbringen? • Aufbau und Funktion von Zellorganellen • Zellkompartimentierung • Endo – und Exocytose • Endosymbiontentheorie pro- und eukaryotischer sowie 2D-Modelle zu tierischen, verschiedenen Zellen werden erarbeitet. Zellen und stellen die pflanzlichen und bakteriellen EM-Bild wird mit Modell verglichen. Unterschiede heraus (UF3). Zellen beschreiben Aufbau und Funktion der Zellorganellen und erläutern die Bedeutung der Zellkompartimentierung für die Bildung unterschiedlicher Reaktionsräume inner-halb einer Zelle (UF3, UF1). präsentieren adressatengerecht die Endosymbiontentheorie mithilfe angemessener Medien (K3, K1, UF1). erläutern die membranvermittelten Vorgänge der Endo- und Exocytose (u. a. am GolgiApparat) (UF1, UF2). erläutern die Bedeutung des Cytoskeletts für den intrazellulären Transport [und die Mitose] (UF3, UF1). Zelle, Gewebe, Organe, Organismen ordnen differenzierte Zellen – Welche Unterschiede bestehen auf Grund ihrer Strukturen zwischen Zellen, die verschiedene spezifischen Geweben und Stand: 11/2014 Stationenlernen zu Zellorganellen und zur Dichtegradientenzentrifugation Darin enthalten u.a.: • Station: Arbeitsblatt GolgiApparat („Postverteiler“ der Zelle) • Station: Arbeitsblatt Cytoskelett • Station: Modell-Experiment zur Dichtegradientenzentrifugation Erkenntnisse werden in einem Protokoll dokumentiert. Analogien zur Dichtegradientenzentrifugation werden erläutert. Hierzu könnte man wie folgt vorgehen: Eine „Adressatenkarte“ wird per Zufallsprinzip ausgewählt. Auf dieser erhalten die SuS Angaben zu ihrem fiktiven Adressaten (z.B. Fachlehrkraft, fachfremde Lehrkraft, Mitschüler/in, SISchüler/in etc.). Auf diesen richten sie ihr Medien zum Aufbau und der Lernprodukt aus. Zum Lernprodukt gehört Funktion von Zellen das Medium (Flyer, Plakat, Podcast etc.) selbst und eine stichpunktartige Erläuterung der berücksichtigten Kriterien. Mikroskopieren verschiedenen Zelltypen von Mikroskopieren von verschiedener Zelltypen Präparaten Seite 12 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Funktionen übernehmen? • Zelldifferenzierung Organen zu und erläutern den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion (UF3, UF4, UF1). Diagnose von Schülerkompetenzen: • SI-Vorwissen wird ermittelt (z.B. Selbstevaluationsbogen); Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe (Überprüfen der Kompetenzen im Vergleich zum Start der Unterrichtsreihe) Leistungsbewertung: • multiple-choice-Tests zu Zelltypen und Struktur und Funktion von Zellorganellen • ggf. Ergebnisse des Stationenlernens im Protokoll • ggf. Teil einer Klausur Stand: 11/2014 Seite 13 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben? Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte: • Funktion des Zellkerns • Zellverdopplung und DNA Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … • UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren. • E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teilprobleme zerlegen und dazu biologische Fragestellungen formulieren. • K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren. • B4 Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen mit Bezug auf die Zielsetzungen der Naturwissenschaften darstellen Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Empfohlene Lehrmittel/ Didaktisch-methodische Materialien/ Methoden Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Erhebung und Reaktivierung von SIStrukturlegetechnik bzw. SI-Vorwissen wird ermittelt und Vorwissen Netzwerktechnik reorganisiert. Empfehlung: Zentrale Begriffe werden von den SuS in eine sinnvolle Struktur gelegt, aufgeklebt und eingesammelt, um für den Vergleich am Ende des Vorhabens zur Verfügung zu stehen. Was zeichnet eine naturwissenschaftliche benennen Fragestellungen Plakat zum wissenschaftlichen Naturwissenschaftliche FrageFragestellung aus und welche Fragestellung historischer Versuche zur Erkenntnisweg stellungen werden kriteriengeleitet lag den Acetabularia und den Xenopus- Funktion des Zellkerns und Acetabularia-Experimente von entwickelt und Experimente Experimenten zu-grunde? stellen Hämmerling ausgewertet. Stand: 11/2014 / Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Seite 14 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie • Erforschung der Funktion des Zellkerns in Versuchsdurchführungen der Zelle und Erkenntniszuwachs dar (E1, E5, E7). Experiment zum Kerntransfer Werten Klonierungs- bei Xenopus experimente (Kerntransfer bei Xenopus) aus und leiten ihre Bedeutung für die Stammzellforschung ab (E5) Welche biologische Bedeutung hat die begründen die biologische Informationstexte Mitose für einen Organismus? Bedeutung der Mitose auf Abbildungen • Mitose (Rückbezug auf Zelltheorie) der Basis der Zelltheorie • Interphase (UF1, UF4). erläutern die Bedeutung des Cytoskeletts für [den intrazellulären Transport und] die Mitose (UF3, UF1). Wie ist die DNA aufgebaut, wo findet man sie und wie wird sie kopiert? • Aufbau und Vorkommen von Nukleinsäuren • Aufbau der DNA • Mechanismus der DNA-Replikation in der S-Phase der Interphase Stand: 11/2014 ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle [Kohlenhydrate, Lipide, Proteine,] Nucleinsäuren den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3). erklären den Aufbau der und Filme/Animationen zu zentralen Aspekten: 1. exakte Reproduktion 2. Organ- bzw. Gewebewachstum und Er-neuerung (Mitose) 3. Zellwachstum (Interphase) Die Funktionen des Cytoskeletts werden erarbeitet, Informationen werden in ein Modell übersetzt, das die wichtigsten Informationen sachlich richtig wiedergibt. Modelle und Filme zur DNA Der DNA-Aufbau und die Replikation Struktur und Replikation werden lediglich modellhaft http://www.ipn.unierarbeitet. Die Komplementarität kiel.de/eibe/UNIT06DE.PDF wird dabei herausgestellt. Seite 15 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie DNA mithilfe eines Strukturmodells (E6, UF1). beschreiben den semikonservativen Mechanismus der DNAReplikation (UF1, UF4). Verdeutlichung des Lernzuwachses Welche Möglichkeiten und Grenzen zeigen Möglichkeiten und bestehen für die Zellkulturtechnik? Grenzen der Zellkulturtechnik Zellkulturtechnik in der • Biotechnologie Biotechnologie und • Biomedizin Biomedizin auf (B4, K4). • Pharmazeutische Industrie Strukturlegetechnik Netzwerktechnik bzw. Methode wird mit denselben Begriffen wie zu Beginn des Vorhabens erneut wiederholt. Ergebnisse werden verglichen. SuS erhalten anschließend individuelle Wiederholungsaufträge. Informationsblatt zu Zentrale Aspekte werden herZellkulturen in der ausgearbeitet. Biotechnologie und Medizin- Argumente werden erarbeitet und und Pharmaforschung Argumentationsstrategien Rollenkarten zu Vertretern entwickelt. unterschiedlicher SuS, die nicht an der Diskussion Interessensverbände beteiligt sind, sollten einen (Pharma-Industrie, Forscher, Beobachtungsauftrag bekommen. PETA-Vertreter etc.) Pro und Nach Reflexion der Diskussion Kontra-Diskussion zum können Leserbriefe verfasst werden. Thema: „Können Zellkulturen Tierversuche ersetzen?“ Diagnose von Schülerkompetenzen: • Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe Leistungsbewertung: • Feedbackbogen und angekündigte multiple-choice-Tests zur Mitose; schriftliche Übung (z.B. aus einer Hypothese oder einem Versuchsdesign auf die zugrunde liegende Fragestellung schließen) zur Ermittlung der Fragestellungskompetenz (E1) • ggf. Klausur Stand: 11/2014 Seite 16 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung? Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte: • Biomembranen • Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Weshalb und wie beeinflusst die konzentration den Zustand von Zellen? • Plasmolyse • Brownsche-Molekularbewegung • Diffusion • Osmose Stand: 11/2014 Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … • K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge. • K2 in vorgegebenen Zusammenhängen Kriterien geleitet biologisch-technische Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und anderen Quellen bearbeiten. • K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen. • E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren und Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben. • E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vorgänge begründet auswählen und deren Grenzen und Gültigkeitsbereiche angeben. • E7 an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit biologischer Modelle und Theorien beschreiben. / Konkretisierte Empfohlene Lehrmittel/ Kompetenzerwartungen Materialien/ Methoden des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler … Salz- führen Experimente zur Diffusion und Osmose durch und erklären diese mit Modellvorstellungen auf Teilchenebene (E4, E6, K1, K4). führen mikroskopische Untersuchungen zur Plakat zum wissenschaftlichen Er-kenntnisweg Zeitungsartikel z.B. zur fehlerhaften Salzkonzentration für eine Infusion in den Unikliniken Experimente mit Schweineblut und Rotkohlgewebe und Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Das Plakat soll den SuS prozedurale Transparenz im Verlauf des Unterrichtsvorhabens bieten. SuS formulieren erste Hypothesen, planen und führen geeignete Experimente zur Überprüfung ihrer Vermutungen durch. Versuche zur Überprüfung der Seite 17 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Plasmolyse hypothesengeleitet durch und interpretieren die beobachteten Vorgänge (E2, E3, E5, K1, K4). recherchieren Beispiele der Osmose und Osmoregulation in unterschiedlichen Quellen und dokumentieren die Ergebnisse in einer eigenständigen Zusammenfassung (K1, K2). Warum löst sich Öl nicht in Wasser? ordnen die biologisch • Aufbau und Eigenschaften von Lipiden und bedeutsamen Phospholipiden Makromoleküle ([Kohlenhydrate], Lipide, Stand: 11/2014 mikroskopische Untersuchungen Kartoffel-Experimente a) ausgehöhlte Kartoffelhälfte mit Zucker, Salz und Stärke b) Kartoffelstäbchen (gekocht und ungekocht) Informationstexte, Animationen und Lehrfilme zur Brownschen Molekularbewegung (physicsanimations.com) Demonstrationsexperimente mit Tinte oder Deo zur Diffusion Arbeitsaufträge zur Recherche osmoregulatorischer Vorgänge Informationsblatt zu Anforderungen an ein Lernplakat (siehe LaBudde 2010) Checkliste zur Bewertung eines Lern-plakats Arbeitsblatt mit Regeln zu einem sachlichen Feedback Hypothesen Versuche zur Generalisierbarkeit der Ergebnisse werden geplant und durchgeführt. Phänomen wird auf Modellebene erklärt (direkte Instruktion). Weitere Beispiele (z. B. Salzwiese, Niere) für Osmoregulation werden recherchiert. Verbindlicher Fachkonferenzbeschluss: Ein Lernplakat zur Osmose wird kriteriengeleitet erstellt. Lernplakate werden gegenseitig beurteilt und diskutiert. Demonstrationsexperiment Phänomen wird beschrieben. zum Verhalten von Öl in Das Verhalten von Lipiden und Wasser Phospholipiden in Wasser wird Informationsblätter mithilfe ihrer Strukturformeln und Seite 18 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Proteine, [Nucleinsäuren]) den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3). Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Erforschung von Biomembranen? • Erforschung der Biomembran (historischgenetischer Ansatz)- Sandwich-Modelle - Fluid-Mosaik-Modell Erweitertes Fluid-Mosaik-Modell (Kohlenhydrate in der Biomembran) - Markierungsmethoden zur Ermittlung von Membranmolekülen (Proteinsonden) - dynamisch strukturiertes Mosaikmodel (Rezeptor-Inseln, Lipid-Rafts) • Nature of Science – naturwissenschaftliche Arbeits- und Denkweisen Stand: 11/2014 stellen den wissenschaftlichen Erkenntniszuwachs zum Aufbau von Biomembranen durch technischen Fortschritt an Beispielen dar und zeigen daran die Veränderlichkeit von Modellen auf (E5, E6, E7, K4). ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle (Kohlenhydrate, Lipide, Proteine, [Nucleinsäuren]) den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3). • zu funktionellen Gruppen • Strukturformeln von Lipiden und Phospholipiden • Modelle zu Phospholipiden in Wasser den Eigenschaften der funktionellen Gruppen erklärt. Arbeitsblätter zur Arbeit mit Modellen Partnerpuzzle und andere kooperative Lernform Arbeitsblatt 1: Erste Befunde durch die Elektronenmikroskopie (G. Palade, 1950er) Arbeitsblatt 2: Erste Befunde aus der Biochemie (Davson und Danielli, 1930er) Abbildungen auf der Basis von Gefrierbruchtechnik und Elektronenmikroskopie Partnerpuzzle zum FlüssigMosaik-Modell Arbeitsblatt 1: Der Modellbegriff und die Vorläufigkeit von Modellen im Forschungsprozess werden verdeutlicht. Auf diese Weise kann die Arbeit in einer scientific community nachempfunden werden. Einfache Modelle (2-D) zum Verhalten von Phospholipiden in Wasser werden erarbeitet und diskutiert. - Bilayer-Modell Plakat(e) zu Biomembranen Durchführung eines wissenschaftspropädeutischen Versuche von Gorter und Schwerpunktes zur Erforschung der Grendel mit Erythrozyten Biomembranen. (1925) zum Bilayer-Modell Quellen werden ordnungsgemäß notiert (Verfasser, Zugriff etc.). Wichtige wissenschaftliche Arbeitsund Denkweisen sowie die Rolle von Modellen und dem technischen Fortschritt werden herausgestellt. Seite 19 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Wie macht sich die Wissenschaft die Antigen- recherchieren die Antikörper-Reaktion zunutze? Bedeutung und die • Moderne Testverfahren Funktionsweise von Tracern für die Zell-forschung und stellen ihre Ergebnisse graphisch und mithilfe von Texten dar (K2, K3). recherchieren die Bedeutung der Außenseite der Zellmembran und ihrer Oberflächenstrukturen für die Zellkommunikation (u. a. Antigen-AntikörperReaktion) und stellen die Ergebnisse adressatengerecht dar (K1, K2, K3). Original-Auszüge aus dem Science-Artikel von Singer und Nicolson (1972) Arbeitsblatt 2: Heterokaryon-Experimente von Frye und Edidin (1972) Experimente zur Aufklärung der Lage von Kohlenhydraten in der Biomembran ten. Erstellen eines Portfolio SuS sollen mithilfe der ggf. Durchführung eines ELISA-Tests Internetrecherche zur Veranschaulichung Anwendungsbereiche der Zell- der Antigen-Antikörper-Reaktion. Zell-Erkennung darlegen. Checkliste mit Kriterien für seriöse Quellen Checkliste zur korrekten Angabe von Internetquellen Wie werden gelöste Stoffe durch Bio- beschreiben Transportvor- Gruppenarbeit: membranen hindurch in die Zelle bzw. aus der gänge durch Membranen Informationstext Stand: 11/2014 SuS können entsprechend der zu Informationstexte 2-D-Modelle zu Seite 20 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Zelle heraus transportiert? • Passiver Transport • Aktiver Transport für verschiedene Stoffe mit- verschiedenen den unterschiedlichen hilfe geeigneter Modelle Transportvorgängen an realen vorgängen erstellen. und geben die Grenzen Beispielen dieser Modelle an (E6). Transport- Diagnose von Schülerkompetenzen: • Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe • KLP-Überprüfungsform: „Dokumentationsaufgabe“ und „Reflexionsaufgabe“ (Portfolio zum Thema: „Erforschung der Biomembranen“) zur Ermittlung der Dokumentationskompetenz (K1) und der Reflexionskompetenz (E7) Leistungsbewertung: • KLP-Überprüfungsform: „Beurteilungsaufgabe“ und „Optimierungsaufgabe“ (z.B. Modellkritik an Modellen zur Biomembran oder zu Transportvorgängen) zur Ermittlung der Modell-Kompetenz (E6) • ggf. Klausur Stand: 11/2014 Seite 21 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Einführungsphase (EF): Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle); IF 2 (Energiestoffwechsel) Unterrichtsvorhaben IV: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben? Unterrichtsvorhaben V: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper? Inhaltliche Schwerpunkte: Enzyme Dissimilation Körperliche Aktivität und Stoffwechsel Basiskonzepte: System Muskulatur, Mitochondrium, Enzym, Zitronensäurezyklus, Dissimilation, Gärung Struktur und Funktion Enzym, Grundumsatz, Leistungsumsatz, Energieumwandlung, ATP, NAD+ Entwicklung Training Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten Stand: 11/2014 Seite 22 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben? Inhaltsfelder: IF 1 (Biologie der Zelle), IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte: • Enzyme Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten Mögliche didaktische Leitfragen Sequenzierung inhaltlicher Aspekte / Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler … Wie sind Zucker aufgebaut und wo spielen sie ordnen die biologisch eine Rolle? bedeutsamen • Monosaccharid, Makromoleküle • Disaccharid (Kohlenhydrate, [Lipide, • Polysaccharid Proteine, Nucleinsäuren]) den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3). Stand: 11/2014 Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … • E2 kriteriengeleitet beobachten und messen sowie gewonnene Ergebnisse objektiv und frei von eigenen Deutungen beschreiben. • E4 Experimente und Untersuchungen zielgerichtet nach dem Prinzip der Variablenkontrolle unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften planen und durchführen und dabei mögliche Fehlerquellen reflektieren. • E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben. Empfohlene Lehrmittel/ Didaktisch-methodische Materialien/ Methoden Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Informationstexte zu funktionellen Gruppen und ihren Eigenschaften so-wie Kohlenhydratklassen und Vorkommen und Funktion in der Natur Gütekriterien für gute „Spickzettel“ werden erarbeitet (Übersichtlichkeit, auf das Wichtigste beschränkt, sinnvoller Einsatz von mehreren Farben, um Inhalte zu systematisieren etc.) werden erarbeitet. Der beste „Spickzettel“ kann gekürt „Spickzettel“ als legale und allen SuS über „lo-net“ zur Methode des Verfügung gestellt wer-den. Memorierens Seite 23 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Museumsgang Wie sind Proteine aufgebaut und wo spielen sie eine Rolle? • Aminosäuren • Peptide, Proteine • Primär-, Sekundär-, Tertiär-, Quartärstruktur Welche Bedeutung haben Enzyme menschlichen Stoffwechsel? • Aktives Zentrum • Allgemeine Enzymgleichung • Substrat- und Wirkungsspezifität Stand: 11/2014 ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle ([Kohlenhydrate, Lipide], Proteine, [Nucleinsäuren]) den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3). im beschreiben und erklären mithilfe geeigneter Modelle Enzymaktivität und Enzymhemmung (E6). Beobachtungsbogen mit Kriterien für „gute Spickzettel“ Haptische Modelle (z.B. Legomodelle)zum Proteinaufbau Informationstexte zum Aufbau und der Struktur von Proteinen Gruppenarbeit Lernplakate zum Aufbau von Proteinen Experimentelles Gruppenpuzzle: z.B. a) Ananassaft und Quark oder Götterspeise und frischgepresster Ananassaft in einer Verdünnungsreihe b) Lactase und Milch sowie Glucoseteststäbchen Der Aufbau von Proteinen wird erarbeitet. Die Quartärstruktur wird am Beispiel von Hämoglobin veranschaulicht. Lernplakate werden erstellt und auf ihre Sachrichtigkeit und Anschaulichkeit hin diskutiert und ggf. modifiziert. Die Substrat- und Wirkungsspezifität werden veranschaulicht. Die naturwissenschaftlichen Fragestellungen werden vom Phänomen her entwickelt. Hypothesen zur Erklärung der Phänomene werden aufgestellt. Experimente zur Überprüfung der Hypothesen werden geplant, durchgeführt und abschließend werden mögliche Fehlerquellen Seite 24 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie (Immobilisierung von Lactase mit Alginat) c) Peroxidase mit Kartoffelscheibe oder Kartoffelsaft (Verdünnungsreihe) d) Urease und Harnstoffdünger (Indikator Rotkohlsaft) Hilfekarten (gestuft) für die vier verschiedenen Experimente Checklisten mit Kriterien für - naturwissenschaftliche Frage-stellungen, - Hypothesen, - Untersuchungsdesigns. Plakatpräsentation Museumsgang ermittelt und diskutiert. Die gestuften Hilfen (Checklisten) sollen Denkanstöße für jede Schlüsselstelle im Experimentierprozess geben. Vorgehen und Ergebnisse wer-den auf Plakaten präsentiert. SuS erhalten Beobachtungsbogen für den Museumsgang und verteilen Punkte. Anschließend wird das beste Plakat gekürt. Modelle zur Funktionsweise des aktiven Zentrums werden er-stellt. Hier bietet sich an die Folgen einer veränderten Aminosäuresequenz, z. B. bei Lactase mithilfe eines Modells zu diskutieren. Gruppenrallye mit Anwendungsbei-spielen zu je einem Beispiel aus dem anabolen und katabolen Stoffwechsel. Welche Wirkung / Funktion haben Enzyme? • Katalysator • Biokatalysator Stand: 11/2014 erläutern Struktur und Schematische Funktion von Enzymen und Darstellungen ihre Bedeutung als Reaktionen Die zentralen Aspekte der von Biokatalyse werden erarbeitet: unter 1. Senkung der Aktivierungsenergie Seite 25 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie • Endergonische und exergonische Reaktion Biokatalysatoren bei besonderer • Aktivierungsenergie, Aktivierungsbarriere / Stofwechselreaktionen Berücksichtigung Reaktionsschwelle (UF1, UF3, UF4). Energieniveaus 2. Erhöhung des Stoffumsatzes pro der Zeit Was beeinflusst die Wirkung / Funktion von beschreiben und Enzymen? interpretieren Diagramme • pH-Abhängigkeit zu enzymatischen • Temperaturabhängigkeit Reaktionen (E5). • Schwermetalle stellen Hypothesen zur • Substratkonzentration / Wechselzahl Abhängigkeit der Enzymaktivität von verschiedenen Faktoren auf und überprüfen sie experimentell und stellen sie graphisch dar (E3, E2, E4, E5, K1, K4). Checkliste mit Kriterien zur Beschreibung und Interpretation von Diagrammen Experimente mithilfe von Interaktionsboxen zum Nachweis der Konzentrations-, Temperatur- und pHAbhängigkeit (Lactase und Bromelain) Modellexperimente mit Schere und Papierquadraten zur Substratkonzentration Wie wird die Aktivität der Enzyme in den Zellen reguliert? • kompetitive Hemmung, • allosterische (nicht kompetitive) Hemmung • Substrat und Endprodukt-hemmung Gruppenarbeit Informationsmaterial zu Trypsin (allosterische Hemmung) und Allopurinol (kompetitive Hemmung) Z. B. Modellexperimente mit Fruchtgummi und Stand: 11/2014 beschreiben und erklären mithilfe geeigneter Modelle Enzymaktivität und Enzymhemmung (E6). Das Beschreiben und Interpretieren von Diagrammen wird geübt. Experimente zur Ermittlung der Abhängigkeiten der Enzymaktivität werden geplant und durchgeführt. Wichtig: Denaturierung im Sinne einer irreversiblen Hemmung durch Temperatur, pH-Wert und Schwermetalle muss herausgestellt werden. Die Wechselzahl wird problematisiert. Durchführung von Experimenten zur Ermittlung von Enzymeigenschaften an ausgewählten Beispielen. Wesentliche Textinformationen werden in einem begrifflichen Netzwerk zusammengefasst. Die kompetitive Hemmung wird simuliert. Modelle zur Erklärung von Hemmvorgängen werden entwickelt. Seite 26 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Smarties Reflexion und Modellkritik Experimente mithilfe einer Interaktionsbox mit Materialien (Knete, Moos-gummi, Styropor etc.) Checkliste mit Kriterien zur Modellkritik (Internet)Recherche Die Bedeutung enzymatischer Reaktionen für z.B. Veredlungsprozesse und medizinische Zwecke wird herausgestellt. Als Beispiel können Enzyme im Waschmittel und ihre Auswirkung auf die menschliche Haut besprochen und diskutiert wer-den. Wie macht man sich die Wirkweise von recherchieren Enzymen zu Nutze? Informationen zu • Enzyme im Alltag verschiedenen Einsatz- Technik gebieten von Enzymen und - Medizin präsentieren und bewerten - u. a. vergleichend die Ergebnisse (K2, K3, K4). geben Möglichkeiten und Grenzen für den Einsatz von Enzymen in biologischtechnischen Zusammenhängen an und wägen die Bedeutung für unser heutiges Leben ab (B4). Diagnose von Schülerkompetenzen: • Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe Leistungsbewertung: • multiple choice -Tests • KLP-Überprüfungsform: „experimentelle Aufgabe“ (z.B. Entwickeln eines Versuchsaufbaus in Bezug auf eine zu Grunde liegende Fragestellung und/oder Hypothese) zur Ermittlung der Versuchsplanungskompetenz (E4) • ggf. Klausur Stand: 11/2014 Seite 27 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Unterrichtsvorhaben V: Thema/Kontext: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper? Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte: • Dissimilation • Körperliche Aktivität und Stoffwechsel Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … • UF3 die Einordnung biologischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene fachliche Strukturen begründen. • B1 bei der Bewertung von Sachverhalten in naturwissenschaftlichen Zusammenhängen fachliche, gesellschaftliche und moralische Bewertungskriterien angeben. • B2 in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen Entscheidungs-möglichkeiten kriteriengeleitet abwägen, gewichten und einen begründeten Standpunkt beziehen. • B3 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Auseinandersetzungen mit biologischen Fragestellungen sowie mögliche Lösungen darstellen. Mögliche didaktische Konkretisierte Empfohlene Lehrmittel/ Didaktisch-methodische Anmerkungen und Leitfragen / Sequenzierung KompetenzerMateria-lien/ Methoden Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen inhaltlicher Aspekte wartungen des Absprachen der Fachkonferenz Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler … Wie entsteht ATP und wie wird der C6-Körper abgebaut? Systemebenen: Zelle, Molekül • Tracermethode • Glykolyse • Zitronensäurezyklus • Atmungskette Stand: 11/2014 präsentieren eine Tracermethode bei der Dissimilation adressatengerecht (K3). erklären die Grundzüge der Dissimilation unter dem Aspekt der Energieumwandlung mithilfe einfacher Advance Organizer Grundprinzipien von molekularen Tracern werden wiederholt. Arbeitsblatt mit histologischen Experimente werden unter dem Aspekt der ElektronenmikroskopieEnergieumwandlung ausgewertet. Aufnahmen und Tabellen Informationstexte und schematische Darstellungen zu Experimen-ten zum Aufbau eines Protonengradienten in Seite 28 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Schemata (UF3). den Mitochondrien für die ATPbeschreiben und Synthase (vereinfacht) präsentieren die ATPSynthese im Mitochondrium mithilfe vereinfachter Schemata (UF2, K3). Welche Veränderungen können während und nach körperlicher Belastung beobachtet werden? Systemebene: Organismus • Belastungstest • Schlüsselstellen der körperlichen Fitness Wie reagiert der Körper auf unter-schiedliche Belastungssituationen und wie unterscheiden sich verschiedene Muskelgewebe Stand: 11/2014 Münchener Belastungstest oder multi-stage Belastungstest. Selbstbeobachtungsprotokoll zu Herz, Lunge, Durchblutung Muskeln Graphic Organizer auf verschiedenen Systemebenen erläutern den Unterschied zwischen roter und weißer Muskulatur (UF1). präsentieren unter Einbezug geeigneter Partnerpuzzle Arbeitsblättern zur roten weißen Muskulatur und Sauerstoffschuld Bildkarten zu Muskeltypen Sportarten Begrenzende Faktoren bei unter-schiedlich trainierten Menschen werden ermittelt. Damit kann der Einfluss von Training auf die Energiezufuhr, Durch-blutung, Sauerstoffversorgung, Energiespeicherung und Ernährungsverwertung systematisiert werden. Die Auswirkung auf verschiedene Systemebenen (Organ, Gewebe, Zelle, Molekül) kann dargestellt und bewusst gemacht werden. In diesem Unterrichtsvorhaben liegt ein Schwerpunkt auf dem Wechsel zwischen den biologi-schen Systemebenen gemäß der Jo-JoMethode (häufiger Wechsel zwischen den biologischen Orga-nisationsebenen) mit Hier können Beispiele von 100-Meter-, 400-Meterund und 800-Meter-Läufern analysiert werden. zur Verschiedene Muskelgewebe wer-den im Hinblick und auf ihre Mitochondriendichte (stellvertretend für den Energiebedarf) untersucht/ ausgewertet. Seite 29 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie voneinander? Systemebene: Organ und Gewebe • Muskelaufbau Systemebene: Zelle • Sauerstoffschuld, Energiereserve der Muskeln, Glykogenspeicher Systemebene: Molekül • Lactat-Test • Milchsäure-Gärung Medien und unter Informationsblatt Verwendung einer Experimente mit korrekten Fachsprache (u.a. pH-Wert) die aerobe und anaerobe Energieumwandlung in Abhängigkeit von körperlichen Aktivitäten (K3, UF1). überprüfen Hypothesen zur Abhängigkeit der Gärung von verschiedenen Faktoren (E3, E2, E1, E4, E5, K1, K4). Welche Faktoren beeinflussen den Energieumsatz und welche Methoden helfen bei der Bestimmung? Systemebenen: Organismus, Gewebe, Zelle, Molekül • Energieumsatz (Grundumsatz und Leistungsumsatz) • Direkte und indirekte Kalorimetrie Welche Faktoren spielen eine Rolle bei körperlicher Aktivität? stellen Methoden zur Bestimmung des Energieumsatzes bei körperlicher Aktivität vergleichend dar (UF4). Stand: 11/2014 Muskeltypen werden begründend Sportarten Sauerkraut zugeordnet. Die Milchsäuregärung dient der Veranschaulichung anaerober Vor-gänge: Modellexperiment zum Nachweis von Milchsäure unter anaeroben Bedingungen wird geplant und durchgeführt. Film zur Bestimmung des Grund- und Leistungsumsatzes Film zum Verfahren der Kalorimetrie (Kalorimetrische Bombe / Respiratorischer Quotient) Diagramme zum Sauerstoffbindungsvermögen in Abhängigkeit verschiedener Faktoren (Tempera-tur, pHWert) und Bohr-Effekt Arbeitsblatt mit Informationstext zur Erarbeitung des Prinzips der Oberflächenvergrößerung Der Zusammenhang zwischen respiratorischem Quotienten und Ernährung wird erarbeitet. Der quantitative Zusammenhang zwischen Sauerstoffbindung und Partialdruck wird an einer sigmo iden Bindungskurve ermittelt. Der Weg des Sauerstoffs in die Muskelzelle über den Blutkreislauf wird wiederholt und erweitert unter Berücksichtigung von Hämoglobin und Myoglobin. Seite 30 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie • Sauerstofftransport im Blut • Sauerstoffkonzentration im Blut • Erythrozyten • Hämoglobin/ Myoglobin • Bohr-Effekt Wie entsteht und wie gelangt die benötigte Energie zu unterschiedlichen Einsatzorten in der Zelle? Systemebene: Molekül • NAD+ und ATP Wie funktional sind bestimmte Trainingsprogramme und Ernäh-rungsweisen für bestimmte Trai-ningsziele? Systemebenen: Organismus, Zelle, Molekül • Ernährung und Fitness • Kapillarisierung • Mitochondrien Systemebene: Molekül • Glycogenspeicherung • Myoglobin Stand: 11/2014 durch Kapillarisierung erläutern die Bedeutung Arbeitsblatt mit Modellen / Die Funktion des ATP als Energie-Transporter wird von NAD+ und ATP für Schemata zur Rolle des ATP verdeutlicht. aerobe und anaerobe Dissimilationsvorgänge (UF1, UF4). erläutern unterschiedliche Trainingsformen adressatengerecht und begründen sie mit Bezug auf die Trainingsziele (K4). Fallstudien aus Fachliteratur (Sportwissenschaften) der Hier können Trainingsprogramme und Ernährung unter Berücksichtigung von Trainingszielen (Aspekte z.B. Ausdauer, Kraftausdauer, Maximalkraft) und der Organ- und Zellebene (Mitochondrienanzahl, Arbeitsblatt mit einem Myoglobinkonzentration, Kapillarisierung, erhöhte vereinfach-ten Schema des Glykogenspeiche-rung) betrachtet, diskutiert und Zitronensäurezyklus und seiner beurteilt werden. Verschiedene Situationen können Stellung im Zellstoff-wechsel „durchgespielt“ (z.B. die Folgen einer Fett-, Vitaminerklären mithilfe einer (Zusammenwirken von oder Zuckerunterversorgung) werden. graphi-schen Darstellung Kohlenhydrat, Fett und die zentrale Bedeutung Proteinstoffwechsel) des Zitronensäurezyklus im Zellstoffwechsel (E6, UF4). Seite 31 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Wie wirken sich leistungssteigern-de Substanzen auf den Körper aus? Systemebenen: Organismus, Zelle, Molekül • Formen des Dopings − Anabolika − EPO −… nehmen begründet Stellung zur Verwendung leistungssteigern-der Substanzen aus gesundheitlicher und ethischer Sicht (B1, B2, B3). Anonyme Kartenabfrage zu Doping Informationstext zu Werten, Nor-men, Fakten Informationstext zum ethischen Reflektieren (nach Martens 2003) Exemplarische Aussagen von Personen Informationstext zu EPO Weitere Fallbeispiele zum Einsatz anaboler Steroide Juristische und ethische Aspekte werden auf die ihnen zugrunde liegenden Kriterien reflektiert. Verschiedene Perspektiven und deren Handlungsoptionen werden erarbeitet, deren Folgen abgeschätzt und bewertet. Bewertungsverfahren und Begriffe werden geübt und gefestigt. Diagnose von Schülerkompetenzen: • Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe Leistungsbewertung: • KLP-Überprüfungsform: „Bewertungsaufgabe“ zur Ermittlung der Entscheidungskompetenz (B2) und der Kriterienermittlungs-kompetenz (B1) mithilfe von Fallbeispielen • ggf. Klausur. Stand: 11/2014 Seite 32 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie 2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit Die Fachkonferenz Biologie hat die folgenden fachmethodischen und fachdidaktischen Grundsätze beschlossen. In diesem Zusammenhang beziehen sich die Grundsätze 1 bis 14 auf fächerübergreifende Aspekte, die auch Gegenstand der Qualitätsanalyse sind, die Grundsätze 15 bis 25 sind fachspezifisch angelegt. Überfachliche Grundsätze: 1.) 2.) 3.) 4.) 5.) 6.) 7.) 8.) 9.) 10.) 11.) 12.) 13.) 14.) Geeignete Problemstellungen zeichnen die Ziele des Unterrichts vor und bestimmen die Struktur der Lernprozesse. Inhalt und Anforderungsniveau des Unterrichts entsprechen dem Leistungsvermögen der Lerner. Die Unterrichtsgestaltung ist auf die Ziele und Inhalte abgestimmt. Medien und Arbeitsmittel sind lernernah gewählt. Die Schülerinnen und Schüler erreichen einen Lernzuwachs. Der Unterricht fördert und fordert eine aktive Teilnahme der Lerner. Der Unterricht fördert die Zusammenarbeit zwischen den Lernenden und bietet ihnen Möglichkeiten zu eigenen Lösungen. Der Unterricht berücksichtigt die individuellen Lernwege der einzelnen Lerner. Die Lerner erhalten Gelegenheit zu selbstständiger Arbeit und werden dabei unterstützt. Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Einzel-, Partner- bzw. Gruppenarbeit sowie Arbeit in kooperativen Lernformen. Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Arbeit im Plenum. Die Lernumgebung ist vorbereitet; der Ordnungsrahmen wird eingehalten. Die Lehr- und Lernzeit wird intensiv für Unterrichtszwecke genutzt. Es herrscht ein positives pädagogisches Klima im Unterricht. Fachliche Grundsätze: 15.) Der Biologieunterricht orientiert sich an den im gültigen Kernlehrplan ausgewiesenen, obligatorischen Kompetenzen. 16.) Der Biologieunterricht ist problemorientiert und an Unterrichtsvorhaben und Kontexten ausgerichtet. 17.) Der Biologieunterricht ist lerner- und handlungsorientiert, d.h. im Fokus steht das Erstellen von Lernprodukten durch die Lerner. 18.) Der Biologieunterricht ist kumulativ, d.h. er knüpft an die Vorerfahrungen und das Vorwissen der Lernenden an und ermöglicht das Erlernen von neuen Kompetenzen. 19.) Der Biologieunterricht fördert vernetzendes Denken und zeigt dazu eine über die verschiedenen Organisationsebenen bestehende Vernetzung von biologischen Konzepten und Prinzipien mithilfe von Basiskonzepten auf. 20.) Der Biologieunterricht folgt dem Prinzip der Exemplarizität und gibt den Lernenden die Gelegenheit, Strukturen und Gesetzmäßigkeiten möglichst anschaulich in den ausgewählten Problemen zu erkennen. 21.) Der Biologieunterricht bietet nach Produkt-Erarbeitungsphasen immer auch Phasen der Metakognition, in denen zentrale Aspekte von zu erlernenden Kompetenzen reflektiert werden. 22.) Der Biologieunterricht ist in seinen Anforderungen und im Hinblick auf die zu erreichenden Kompetenzen für die Lerner transparent. Stand: 11/2014 Seite 33 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie 23.) Im Biologieunterricht werden Diagnoseinstrumente zur Feststellung des jeweiligen Kompetenzstandes der Schülerinnen und Schüler durch die Lehrkraft, aber auch durch den Lerner selbst eingesetzt. 24.) Der Biologieunterricht bietet immer wieder auch Phasen der Übung. 25.) Der Biologieunterricht bietet die Gelegenheit zum selbstständigen Wiederholen und Aufarbeiten von verpassten Unterrichtsstunden. Hierzu ist ein (geschlossener) virtueller Arbeitsraum auf der Lernplattform lo-net2 angelegt, in dem sowohl Protokolle und eine Linkliste mit „guten Internetseiten“ als auch die im Kurs verwendeten Arbeitsblätter bereitgestellt werden. Ebenso sind Unterrichtsgestaltung, Materialien und Unterrichtsinhalte an den systematischen Wissensaufbau mit Hilfe von Basiskonzepten anzulegen. Die besondere Bedeutung der Basiskonzepte für das Lernen besteht darin, dass mit ihrer Hilfe schulische Inhalte der einzelnen naturwissenschaftlichen Fächer sinnvoll strukturiert werden und die fachlichen Beziehungen durch den Konzeptgedanken über die gesamte Lernzeit miteinander verbunden werden können. 2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung Um die Vergleichbarkeit der Leistungsbewertung zu erhöhen und dabei für die Schülerinnen und Schüler ein Maximum an Orientierung und Transparenz zu schaffen, haben wir uns, am Gymnasium Zitadelle, fächerübergreifend auf allgemeine Grundsätze der Leistungsbewertung und der Leistungsrückmeldung verständigt (siehe Leistungskonzept). Hier werden deshalb lediglich fachspezifische Ergänzungen und Präzisierungen formuliert, die in der Fachkonferenz beschlossen wurden. Anforderungsbereiche Die Leistungsbewertung in der Sekundarstufe II bezieht sich auf die im Kernlehrplan benannten vier Kompetenzbereiche und unterscheidet dabei in Anlehnung an die EPA Biologie jeweils die drei verschiedenen Anforderungsbereiche. Diese unterscheiden sich sowohl im Grad der Selbstständigkeit bei der Bearbeitung der Aufgaben als auch im Grad der Komplexität der gedanklichen Verarbeitungsprozesse, sodass sie eine Abstufung in Bezug auf den Anspruch der Aufgabe verdeutlichen. Anforderungsbereich I II III Stand: 11/2014 Fachbezogene Beschreibung das Wiedergeben von Sachverhalten und Kenntnissen im gelernten Zusammenhang, die Verständnissicherung sowie das Anwenden und Beschreiben geübter Arbeitstechniken und Verfahren. das selbstständige Auswählen, Anordnen, Verarbeiten, Erklären und Darstellen bekannter Sachverhalte unter vorgegebenen Gesichtspunkten in einem durch Übung bekannten Zusammenhang und das selbstständige Übertragen und Anwenden des Gelernten auf vergleichbare neue Zusammenhänge und Sachverhalte. das Verarbeiten komplexer Sachverhalte mit dem Ziel, zu selbstständigen Lösungen, Gestaltungen oder Deutungen, Folgerungen, Verallgemeinerungen, Begründungen und Wertungen zu gelangen. Dabei wählen die Schülerinnen und Schüler selbstständig geeignete Arbeitstechniken und Verfahren zur Bewältigung der Aufgabe, wenden sie auf eine neue Problemstellung an und reflektieren das eigene Vorgehen. Seite 34 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Die Anforderungsbereiche sollen - … den Lehrkräften unter Berücksichtigung der Unterrichtsinhalte und ihrer Vermittlung eine ausgewogene Aufgabenstellung erleichtern, - … den SuS Verständnis für die Aufgabenstellungen im mündlichen und im schriftlichen Bereich erleichtern und ihre Bewertungen durchschaubar machen, - … die Herstellung eines Konsenses zwischen den Fachlehrkräften und damit eine größere Vergleichbarkeit der Anforderungen ermöglichen. Die folgende Darstellung zeigt eine nicht abschließende Auswahl an Beispielen dafür, wie Aufgaben bzw. die in den Aufgabenstellungen geforderten Schülerleistungen den Kompetenz- und Anforderungsbereichen zugeordnet werden können. Umgang mit Fachwissen Wiedergeben und Erläutern von Basiswissen (Fakten, Zusammenhänge, Arbeitstechniken und Methoden sowie Prinzipien, Gesetzen, Regeln und Theorien o.a.) sowie dessen Erläuterung in einem begrenzten Gebiet im gelernten Zusammenhang (I) selbstständiges Übertragen von Basiswissen auf vergleichbare neuartige Fragestellungen, veränderte Sachzusammenhänge oder abgewandelte Verfahrensweisen (II) kritisches Reflektieren und Modifizieren biologischer Fachbegriffe, Regeln, Gesetze etc. vor dem Hintergrund neuer, komplexer und widersprüchlicher Informationen und Beobachtungen (III) selbstständiges Auswählen und Anpassen geeigneter erlernter Methoden, Verfahren und Fachwissen zur Lösung komplexer neuartiger innerfachlicher Problemsituationen (III) Erkenntnisgewinnung Aufbauen und Durchführen eines einfachen Experiments nach vorgelegtem Plan (I) Aufbauen, Durchführen und Erläutern eines bekannten Demonstrationsexperiments im gelernten Zusammenhang (I) Wiedergeben und Erläutern eines gelernten Modells zu einem begrenzten Gebiet im gelernten Zusammenhang (I) Auswerten von komplexeren neuen Ergebnissen nach bekannten Verfahren (II) Anwenden bekannter Experimente und Untersuchungsmethoden auf vorgegebene neuartige Fragestellungen, Hypothesen o. a. (II) Übertragen und Anpassen von bekannten Modellvorstellungen auf neuartige Zusammenhänge (II) Selbstständiges Planen, Aufbauen und Durchführen eines Experiments zu einer neuartigen, vorgegebenen Fragestellung (III) Entwickeln und Beschreiben fundierter neuer Hypothesen, Modelle, Lösungswege o. a. auf der Basis verschiedener neuer Fakten und experimenteller Ergebnisse (III) Entwickeln eines eigenständigen Zugangs zu einem biologischen Phänomen bzw. Problem (Zerlegung in Teilprobleme, Konstruktion von geeigneten Fragestellungen und Hypothesen sowie Planung eines geeigneten Experimentes) (III) Kommunikation Beschreiben makroskopischer und mikroskopischer Beobachtungen (I) Beschreiben und Protokollieren von Experimenten (I) Stand: 11/2014 Seite 35 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Entnehmen von Informationen aus einfachen Fachtexten (I) Umsetzen von Informationen in übersichtliche, die Zusammenhänge verdeutlichende Schemata (Concept-Maps, Flussdiagramme o. a.) (I/II) mündliches und schriftliches Darstellen von Daten, Tabellen, Diagrammen, Abbildungen mit Hilfe der Fachsprache (I) Wiedergabe und Erläuterung von einzelnen Argumenten (I) strukturiertes schriftliches oder mündliches Präsentieren komplexer Sachverhalte (II) Anwenden von bekannten Argumentationsmustern in neuen Kontexten (II) eigenständiges Recherchieren, Strukturieren, Beurteilen und Aufarbeiten von Informationen mit Bezug auf neue Fragestellungen oder Zielsetzungen (III) Argumentieren auf der Basis nicht eindeutiger Rohdaten: Aufbereitung der Daten, Fehleranalyse und Herstellung von Zusammenhängen (III) Bewertung Darstellen von Konflikten und ihren Lösungen in wissenschaftlich-historischen Kontexten in einem begrenzten Gebiet und wiederholenden Zusammenhang (I) Wiedergeben und Erläutern von Positionen und Argumenten bei Bewertungen in bioethischen Zielkonflikten in einem begrenzten Gebiet und wiederholenden Zusammenhang (I) Bewerten von Aussagen und Handlungsoptionen anhand bekannter differenzierter Bewertungskriterien in neuen bioethischen Konfliktsituationen (II) Begründetes Abwägen und Bewerten von Handlungsoptionen in neuen bioethischen Dilemma-Situationen (II) kritisches Bewerten komplexer bioethischer Konflikte in neuen Zusammenhängen aus verschiedenen Perspektiven (III) begründetes Treffen von Entscheidungen unter Einbezug von Handlungsalternativen, differenzierten Bewertungskriterien und bekannten Entscheidungsfindungsstrategien in neuen bioethischen Zielkonfliktsituationen (III) selbstständiges Reflektieren und Bewerten der Tragweite, Möglichkeiten und Grenzen bekannter biowissenschaftlicher Erkenntnisse und Methoden in neuen Zusammenhängen (gesellschaftliche Relevanz, Einfluss auf Welt- und Menschenbild o. a.) (III) Transparenz von Lern- und Leistungssituationen Lernsituationen verfolgen das Ziel des Erwerbs und der Diagnose von Schülerkompetenzen. Fehler und Umwege dienen den Schülerinnen und Schülern als Erkenntnismittel und geben den Lehrkräften Hinweise für die weitere Unterrichtsplanung. Das Erkennen von Fehlern und der konstruktivproduktive Umgang mit ihnen sind ein wesentlicher Teil des Lernprozesses. Bestimmte Lernsituationen, insbesondere was das Auftreten von Fehlern angeht, können weitgehend beurteilungsfrei bleiben. Weiterführende Beiträge der Lernenden, die auf früherem Kompetenzerwerb basieren, können hier jedoch durchaus entsprechend beurteilt werden. Bei Leistungs- und Überprüfungssituationen steht der Nachweis der Verfügbarkeit der erwarteten bzw. erworbenen Kompetenzen im Vordergrund. Von der Bewertung freie Lern- oder auch Überprüfungssituationen sollten im Vergleich zu tatsächlichen Leistungsbewertungssituationen den Lernenden kenntlich gemacht werden. Beurteilungsbereich: Sonstige Mitarbeit Folgende Aspekte können je nach Lernstand der Lernenden bei der Leistungsbewertung der sonstigen Mitarbeit eine Rolle spielen: Stand: 11/2014 Seite 36 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Umgang mit Fachwissen Grad der Verwendung von Fachsprache sowie fachsprachlichen Korrektheit der Aussagen Grad der sachlichen Richtigkeit beim Veranschaulichen, Zusammenfassen und Beschreiben biologischer Sachverhalte Grad der Verfügbarkeit biologischen Grundwissens (Fachbegriffe, Fakten, Regeln, Prinzipien, Theorien, fachmethodische Verfahren o. a.) Grad der Vernetzung und Abstraktion des biologischen Wissens (Umgang mit biologischen Organisationsebenen, Basiskonzepten o. a.) Häufigkeit und Qualität kreativer Ideen und weiterführender Fragen Erkenntnisgewinnung Grad des planvollen Vorgehens bei Experimenten Grad der Sauberkeit bei der Durchführung von Experimenten Grad der Sicherheit, Eigenständigkeit und Kreativität beim Anwenden fachspezifischer Methoden und Arbeitsweisen Grad des sinnvollen, sicherheitsbewussten und zielgerichteten Umgangs mit Experimentalmedien Grad der sachlogischen Schlüssigkeit der erstellten Modelle Grad der Differenziertheit und Selbstständigkeit im Bereich der Modellkritik Grad der Passung und Selbstständigkeit von beschriebenen und entwickelten Fragestellungen und Hypothesen Grad der Differenziertheit und Selbstständigkeit der Reflexion von naturwissenschaftlichen Arbeits- und Denkweisen Kommunikation Grad der logischen Schlüssigkeit, Strukturiertheit und Stringenz beim Veranschaulichen, Zusammenfassen und Beschreiben biologischer Sachverhalte Grad der Leser- und Zuhörerführung bzw. der Berücksichtigung der Adressaten beim Präsentieren von Lernprodukten Grad der Qualität der Unterrichtsdokumentation, Stundenprotokolls oder Portfolios Grad der Sorgfalt und Sachrichtigkeit beim Belegen von Quellen Grad der Schlüssigkeit von Argumenten und Argumentationsketten bei mündlichen und schriftlichen Diskussionen Grad der Selbstständigkeit beim Einbringen in Diskussionen Grad der Differenziertheit und Selbstständigkeit der Reflexion und Kritik von analogen und digitalen Informationsquellen Bewertung Grad der Schlüssigkeit und Differenziertheit der eigenen Werturteile Grad der Fähigkeit zum Perspektivwechsel in Konfliktsituationen Grad der Sicherheit im Umgang mit den Kategorien und Kriterien der Bewertung Grad der Sicherheit und Eigenständigkeit beim Umgang mit Entscheidungsfindungsstrategien Grad der Selbstständigkeit und Komplexität der Reflexion bei der Einschätzung von Tragweiten, Möglichkeiten und Grenzen biologisch-technischer Verfahren Fachwissenschaftliche Arbeitsweisen: Bsp. experimentelles Arbeiten Das experimentelle Arbeiten nimmt in mehrfacher Hinsicht eine zentrale Stellung im Biologieunterricht ein. Als zentrales Element der Erkenntnisgewinnung in der Fachwissenschaft Biologie spielen neben der Auswertung und Erläuterung des Experiments und der Ergebnisse auch Stand: 11/2014 Seite 37 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie der operative Umgang, das „Experimentiergeschick“ und soziale Kompetenzen eine wesentliche Rolle. Teamfähigkeit Genauigkeit und Selbstständigkeit in der Kooperation bei Planung, Aufbau, Durchführung und Auswertung Selbständige Planung, Durchführung, Beobachtung und Auswertung von Experimenten motorisches Geschick in der Durchführung Beurteilungsvermögen in der Auswertung der Ergebnisse Selbstständigkeit bei der Planung und Auswertung Angemessene Formen der Dokumentation und Auswertung von Versuchen anwenden können; hier: Nutzung von Graphiken, Modellen und Texten zur Darstellung und Auswertung der durchgeführten Versuche Beachtung von Sicherheitsaspekten Der Dokumentation der Experimente kommt dabei eine wichtige Stellung zu, da sich hier Genauigkeit und Beurteilungsvermögen zeigen. Konkretisierte Unterrichtsbeispiele zur Beurteilung der „ sonstigen Mitarbeit“ 1. Unterrichtsgespräch Bei der Beurteilung von Unterrichtsgesprächen sollte auf Regelmäßigkeit, Qualität und auf die Bedeutung der Beiträge für den Fortschritt des Unterrichts geachtet werden. Aus der Quantität und der Qualität der Beiträge ergibt sich das Leistungsbild. Die Beurteilung der Schülerleistung sollte nicht nur punktuell erfolgen, sondern gezielt eine Langzeitbeobachtung der kontinuierlichen Mitarbeit mit einbeziehen. 2. Hausaufgaben Schriftliche und mündliche Hausaufgaben ergänzen die Arbeit im Unterricht. Hierbei sind entsprechend die Lernzielbereiche Regelmäßigkeit, Vollständigkeit und Sauberkeit zu beachten. Dabei ist zur Beurteilung der Schülerleistung eine regelmäßige Kontrolle notwendig. 3. Arbeitsverhalten und –leistung bei individuellen Unterrichtsphasen Die Schüler sollen beim Selbstlernen oder anderen individuellen Arbeitsformen in Hinsicht auf Sorgfalt, Sauberkeit, Konzentration und Ergebnisorientierung beurteilt werden. 4. Einbringen in Gruppenprozessen Als Gruppenprozesse werden in diesem Bereich die Beiträge zu Untersuchungen und Experimenten sowie die Mitarbeit an Projekten betrachtet. Neben den jeweiligen Kompetenzen werden die Anteile an den Gruppenleistungen, das Sozialverhalten in der Gruppe und die Kooperationsfähigkeit beurteilt. Die zu beurteilenden Kompetenzen sind: Akzeptanz und Umsetzung der gestellten Aufgaben, Organisation und Strukturierung der praktischen Arbeit, Darstellung und Vorstellung der praktischen Arbeit, exaktes und sorgfältiges experimentelles Arbeiten, Prozessberichte, Auswertung empirischer Untersuchungen, fachliches Gespräch mit Lehrerinnen und Lehrern sowie Mitschülerinnen und Mitschülern, Selbstreflexion des Arbeitsprozesses und der Ergebnisse. 5. Zusätzliche Einzelleistungen wie Referate oder Protokolle Referate sind besonders geeignet zum Erwerb von Arbeitstechniken, organisatorischen Kompetenzen und Darstellung von Sachverhalten. Protokolle dienen zum Erlernen des schriftlichen Verbalisierens von fachlichen Sachverhalten in angemessener Fachsprache. Die Beurteilung erfolgt entsprechend der Zuordnung der Beiträge zu einzelnen Lernzielbereichen. Die Wichtung von „Sonstiger Mitarbeit“ und „schriftlicher Leistung“ wird in der Regel mit 50:50 gewertet, wenn das Fach schriftlich belegt ist. Beurteilungsbereich: Schriftlichkeit Stand: 11/2014 Seite 38 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie Da im Fach Biologie in der Sekundarstufe I außer im Wahlpflichtbereich keine Klassenarbeiten geschrieben werden, bieten sich schriftliche Übungen neben den Klausuren in der Jahrgangsstufe EF auch zur Vorbereitung der eigentlichen Klausuren an. Da die Beherrschung der hier erforderlichen Arbeitstechniken Teil der in der mündlichen Abiturprüfung geforderten Qualifikation ist, dient die schriftliche Übung auch zur Vorbereitung auf diese Prüfung. Allgemeine Klausurenübersicht im Fach Biologie: Jahrgangsstufe/ Kursart Einführungsphase LK Q 1.1/ Q 1.2 GK Q 1.1/ Q 1.2 LK Q 2.1 GK Q 2.1 LK Q 2.2 GK Q 2.2 Anzahl pro Halbjahr Dauer 2 2 2 2 2 1 1 1.HJ 45 Min., 2.HJ 90 Min. 135 Min. 90 Min. 180 Min. 135 Min. 4 ¼ Std. 3 Std. Die Anforderungsbereiche I, II, III sind wie folgt in den Klausuren zu gewichten: Einführungsphase : I = 35% II = 50% III = 15% ab Q1 : I = 30% II = 50% III = 20% Die Umsetzung auf eine kriteriengestützte Beurteilung der Lösung sollte sich entsprechend der Gewichtung der Anforderungsbereiche auf die Punkteskala der Abiturklausurbewertung beziehen: LK maximal 150 Punkte, GK 120 Punkte. Grundsätze der Leistungsrückmeldung und Beratung: Für Präsentationen, Arbeitsprotokolle, Dokumentationen und andere Lernprodukte der sonstigen Mitarbeit erfolgt eine Leistungsrückmeldung, bei der inhalts- und darstellungsbezogene Kriterien angesprochen werden. Hier werden zentrale Stärken als auch Optimierungsperspektiven für jede Schülerin bzw. jeden Schüler hervorgehoben. Die Leistungsrückmeldungen bezogen auf die mündliche Mitarbeit erfolgen auf Nachfrage der Schülerinnen und Schüler außerhalb der Unterrichtszeit, spätestens aber in Form von mündlichem Quartalsfeedback oder Eltern-/Schülersprechtagen. Die Quartalsnoten werde den Schülerinnen und Schülern auch ohne eigene Nachfrage mitgeteilt, die Verkündung sollte im Kursheft vermerkt, sowie die Sonstigen Mitarbeitsnoten eingetragen werden. Bezüglich allen Leistungen erfolgt eine individuelle Beratung im Hinblick auf Stärken und Verbesserungsperspektiven. Für jede mündliche Abiturprüfung (im 4. Fach oder bei Abweichungs- bzw. Bestehensprüfungen im 1. bis 3. Fach) wird ein Kriterienraster für den ersten und zweiten Prüfungsteil vorgelegt, aus dem auch deutlich die Kriterien für eine gute und eine ausreichende Leistung hervorgehen. Rechtsgrundlagen Die rechtlich verbindlichen Hinweise zur Leistungsbewertung sowie zu Verfahrensvorschriften sind im Schulgesetz § 48 (1-2), SchulG NRW, sowie in der APO–SI § 6 (1-2) bzw. §§ 13 bis 17 der APO-GOSt dargestellt. Die Leistungsbewertung nimmt zudem Bezug auf Kapitel 5 der Kernlehrpläne für das Fach Biologie in der Sek I sowie Kapitel 3 des Kernlehrplans für die Sekundarstufe II in Gymnasien und Gesamtschulen in Nordrhein-Westfalen. Facharbeit Die Facharbeit ersetzt ggf. die 1. Klausur in Q1.2. Da die Fachschaft beschlossen hat, dass nur experimentelle Arbeiten möglich sind, wird die wissenschaftliche experimentelle Arbeitsweise in besonderem Maße beurteilt. Die formalen, inhaltlichen Darstellungsweisen, die erzielten Ergebnisse Stand: 11/2014 Seite 39 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie und ihre Darstellung, der Prozess der Erstellung mit Planung, Durchführung und Auswertung sind Bewertungskriterien. Bei Nichteinhaltung der Beratungstermine durch die Schülerin oder den Schüler wird dies im Gutachten entsprechend vermerkt. Bei Abgabe einer Facharbeit, deren Entwicklung der betreuenden Fachlehrer (z.B.: durch Nichteinhaltung von Beratungsgesprächen) nicht nachvollziehen kann, ist es möglich, dass dieser gemeinsam mit einem Fachkollegen ein Kolloquium zum Thema der Facharbeit abhält. Dies soll dazu dienen Plagiate auszuschließen. Falls die Facharbeit generell im Kurs vorgestellt werden soll, ist dies vor Anfertigung mit der Schülerin/dem Schüler zu vereinbaren. 2.4 Lehr- und Lernmittel Für den Biologieunterricht in der Sekundarstufe II sind am Gymnasium Zitadelle derzeit für die Q1/Q2 die vier Themenhefte (Neurobiologie, Genetik, Ökologie, Evolution) der grünen Reihe eingeführt. Über die Einführung eines neuen Lehrwerks ist ggf. nach Vorliegen entsprechender Verlagsprodukte zu beraten und zu entscheiden. In der EF wird derzeit über ein neues Lehrwerk diskutiert. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten die im Unterricht behandelten Inhalte in häuslicher Arbeit nach. Zu ihrer Unterstützung erhalten sie dazu: a) eine Link-Liste „guter“ Adressen, die auf der ersten Fachkonferenz im Schuljahr von der Fachkonferenz aktualisiert und zur Verfügung gestellt wird, b) eines Unterrichtsprotokolls, das für jede Stunde von jeweils einer Mitschülerin bzw. einem Mitschüler angefertigt und dem Kurs zur Verfügung gestellt wird. Unterstützende Materialien sind z.B. über die angegebenen Links bei den konkretisierten Unterrichtsvorhaben angegeben. Diese findet man unter: http://www.standardsicherung.schulministerium.nrw.de/lehrplaene/lehrplannavigator-s-ii/ 3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsspezifischen Fragen Die Fachkonferenz Biologie hat sich im Rahmen des Schulprogramms für folgende zentrale Schwerpunkte entschieden: Zusammenarbeit mit anderen Fächern Durch die unterschiedliche Belegung von Fächern (GKs, LKs) können Schülerinnen und Schüler Aspekte aus anderen NaWi- Kursen mit in den Biologieunterricht einfließen lassen. Es wird Wert darauf gelegt, dass in bestimmten Fragestellungen die Expertise einzelner Schülerinnen und Schüler gesucht wird, die aus einem von ihnen belegten Fach genauere Kenntnisse mitbringen und den Unterricht dadurch bereichern. Insbesondere bietet sich dies im Rahmen einer GK, LK Zusammensetzung an. Fortbildungskonzept Die im Fach Biologie unterrichtenden Kolleginnen und Kollegen nehmen nach Möglichkeit regelmäßig an Fortbildungsveranstaltungen der umliegenden Universitäten, Zoos oder der Bezirksregierungen bzw. der Kompetenzteams und des Landesinstitutes QUALIS teil. Die dort bereitgestellten oder Stand: 11/2014 Seite 40 Gymnasium Zitadelle - Schulinterner Lehrplan S II - Biologie entwickelten Materialien werden von den Kolleginnen und Kollegen in den Fachkonferenz-sitzungen vorgestellt und der Biologiesammlung zum Einsatz im Unterricht bereitgestellt. Begabtenförderung Im Rahmen des Programms der Begabtenförderung am Gymnasium Zitadelle selbst wird derzeit daran gearbeitet, durch z.B. ein AG- Angebot interessierte Schülerinnen und Schüler für die Teilnahme an Wettbewerben wie Jugend forscht oder BioLogisch zu bewegen. Auch werden diesbezüglich auf den regelmäßigen Elternsprechtagen Ermutigungen für Anmeldungen oder Projekte ausgesprochen, die auch gerne durch die Biologielehrkräfte am Gymnasium Zitadelle begleitet werden können. Facharbeiten Um eine einheitliche Grundlage für die Erstellung und Bewertung der Facharbeiten in der Jahrgangsstufe Q1 zu gewährleisten, wurde sich innerhalb der Fachschaft Biologie mittels eines Beschlusses darauf geeinigt, dass eine Facharbeit nur im Rahmen einer experimentellen Reihe (Freilandversuche) durchgeführt werden kann. Bei diesem Vorhaben ist eine intensive Beratung und eine gemeinsame Findung der Fragestellung von Nöten. Auf Grund des experimentellen Rahmens, kann die Abgabefrist auf Antrag unter Umständen verlängert werden. 4 Qualitätssicherung und Evaluation Evaluation des schulinternen Curriculums Das schulinterne Curriculum stellt keine starre Größe dar, sondern ist als „lebendes Dokument“ zu betrachten. Dementsprechend werden die Inhalte stetig überprüft, um ggf. Modifikationen vornehmen zu können. Die Fachkonferenz (als professionelle Lerngemeinschaft) trägt durch diesen Prozess zur Qualitätsentwicklung und damit zur Qualitätssicherung des Faches Biologie bei. Der Prüfmodus erfolgt jährlich. Zu Schuljahresbeginn werden die Erfahrungen des vergangenen Schuljahres in der Fachschaft gesammelt, bewertet und eventuell notwendige Konsequenzen und Handlungsschwerpunkte formuliert. Beschlüsse der Fachkonferenz zur Fachgruppenarbeit sind in übersichtlicher Form festzuhalten sowie müssen die Durchführung der Beschlüsse kontrolliert und zu reflektiert werden. Das schulinterne Curriculum des Gymnasiums Zitadelle in Jülich für die EF wird im Schuljahr 2014/2015 zum ersten Mal umgesetzt und am Ende des Schuljahres evaluiert. Die Planung für die Qualifikationsphase (Q1/Q2) wird zum ersten Mal im Schuljahr 2015/2016 durchgeführt und zum Ende dieses Schuljahres evaluiert. Stand: 11/2014 Seite 41
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