Schulcurriculum Biologie Gymnasium Georgianum Klassenstufe: 9/10 Klassenstufe 9 1) Erdgeschichte – Veränderung der Atmosphäre Schwerpunkt: Naturgeschichtliche Aspekte der Atmung und Fotosynthese, nachhaltige Entwicklung Unterrichtseinheit mit Unterthemen Naturgeschichte des Sauerstoffs: Entstehung der Atmosphäre; Bildung von Sauerstoff als Grundlage für aerobe Lebewesen Veränderungen der Atmosphäre heute: Alles bleibt im Gleichgewicht? Sauerstoff- und Kohlenstoffdioxidproduktion; C-Kreislauf; Energie- und Stoffflüsse in der Biosphäre; Verbrauch fossiler Brennstoffe; Nachhaltige Entwicklung Auswirkung des Klimawandels auf Ökosysteme Inhaltsbezogene Kompetenzen (FW= Basiskonzepte) Prozessbezogene Kompetenzen (EG, KK, BW) Die Schülerinnen und Schüler Die Schülerinnen und Schüler FW 4.1b: erläutern die Fotosynthese als Prozess, mit dem Pflanzen durch Aufnahme von Lichtenergie ihre eigenen energiereichen Nährstoffe und Sauerstoff herstellen KK 3 formulieren biologische Sachverhalte in der Fachsprache. FW 4.2.2b: erläutern die Funktion der Zellatmung als Prozess, der Energie für Organismen verfügbar macht FW 4.5.1c: stellen den Energiefluss zwischen Produzenten und Konsumenten verschiedener Ordnung dar FW 4.5.2c: erläutern die Rolle von Produzenten Konsumenten und Destruenten für den Stoffkreislauf FW 4.5.3c: leiten grundlegende Aspekte der nachhaltigen Entwicklung ab FW 8.2c: stellen den Zusammenhang zwischen physiologischen Prozessen, ökologischen Beziehungen und Erdgeschichte her FW 3.2c: erläutern die Auswirkungen menschlicher Eingriffe in Ökosysteme auf den Menschen selbst FW 4.6c: beschreiben die Auswirkungen von Eingriffen des Menschen in Ökosystemen Bemerkungen/ Materialien KK 1.3b: verwenden geeignete Symbole (Schemazeichnung mit Faktoren, die die Gaszusammensetzung der Atmosphäre bestimmen) EG 4.1.1c: suchen u. benutzen verschiedene Quellen bei der Recherche naturwissenschaftl. Informationen EG 4.1.2c: unterscheiden zwischen relevanten und irrelevanten Informationen KK 2c: präsentieren Ergebnisse mit angemessenen Medien (Folge der exzessiven Verwendung fossiler Brennstoffe) BW 1c: unterscheiden zwischen Werten, Normen und Fakten BW 3.1.1c: reflektieren die Sachinformationen für Problem- und Entscheidungssituationen in Hinblick auf Korrektheit und Begrenztheit der Aussagekraft Unterrichtsmethode LDL z. B. Abschmelzen der Polkappen und die Folgen für die Lebewesen (Eisbär, Kaiserpinguine) 2) Naturwissenschaftliches Arbeiten am Beispiel Infektionskrankheiten (ca. 14 Std.) Schwerpunkt: naturwissenschaftlicher Erkenntnisweg, Immunbiologie Unterrichtseinheit mit Unterthemen Inhaltsbezogene Kompetenzen (FW= Basiskonzepte) Die Schülerinnen und Schüler Organisationsebenen Lebendigen Prozessbezogene Kompetenzen (EG, KK, BW) Bemerkungen/ Materialien Die Schülerinnen und Schüler des Versuche aus dem Leben eines Einzellers > Reaktionen von Einzellern auf physikalisch – chemische Einflüsse EG 2.5 erstellen eigenständig Versuchsprotokolle EG 2.7 wenden den naturwissenschaftlichen (hypothetisch-deduktiven) Erkenntnisweg zur Lösung neuer Probleme an Was sind Bakterien? FW 2.2.1c: beschreiben Unterschiede zwischen Vergleich pro- u. eukary. Zelle prokaryotischen u. eukary. Zellen Fallbeispiel Kindbettfieber EG 2.1.1b: entwickeln naturwissenschaftliche Fragen Untersuchungen von und begründen Hypothesen Semmelweis EG 2.7c: wenden den naturwissenschaftlichen (hypothetisch-deduktiven) Erkenntnisweg zur Lösung neuer Probleme an Unterscheidung Viren – FW 1.1 wenden die Frage nach Struktur und EG 1.1 beschreiben komplexe Zusammenhänge Bakterien Funktion eigenständig auf neue Sachverhalte an strukturiert und sachgerecht Vergleich Bakterien und Viren FW 2.2 beschreiben Unterschiede zwischen EG 1.2 vergleichen komplexe Vorgänge auf zellulärer Antibiotikumwirkung (erster prokaryotischen und eukaryotischen Zellen und modellhaft vereinfachter Zugang zum Begriff Mutation) Molekülebene EG 2.1 entwickeln naturwissenschaftliche Fragen und begründen Hypothesen EG 2.2 planen systematisch Versuchsreihen mit geeigneten qualifizierenden Verfahren EG 2.3 führen Untersuchungen und Experimente (auch Nachweisverfahren) mit qualifizierenden und quantifizierenden Verfahren eigenständig durch Unspezifische u.spezifische FW 1.3c: wenden das Schlüssel-Schloss-Prinzip EG 2.6.1c: unterscheiden kausale und funktionale Immunabwehr eigenständig auf neue Fälle von Spezifität an Fragestellungen (Antigen-Antikörper-Reaktion) EG 1.1.1c: beschreiben komplexe Zusammenhänge (Antigen-AntikörperFW 2.1.1b: beschreiben die Funktionsteilung von strukturiert und sachgerecht (Ablauf der Drei Versuche mit Einzellern (Heuaufguss) Möglich: Mikroskopie von Joghurtbakterien Literatur: E. v. Falkenhausen: Wissenschaftspropädeutik im Unterricht 2 Reaktion; Prinzip) Schlüssel-Schloss- verschiedenen Gewebetypen (Zellen des Immunsystems) FW 4.4b: erläutern die Temperaturabhängigkeit von Stoffwechselprozessen (Immunreaktion/ Bakterienwachstum) Immunreaktion) EG 3.1.1c: verwenden einfache modellhafte Symbole zur Beschreibung molekularer Strukturen und Abläufe (Schlüssel-Schloss-Prinzip bei der Immunreaktion) KK 3.3.2b: verwenden geeignete einfache Symbole: Molekülsymbole, Wirkungspfeile (Schemazeichnung des Ablaufs der Immunabwehr) HIV – Angriff auf das FW 2.1.1b: beschreiben die Funktionsteilung von BW 1c: unterscheiden Werte, Normen und Fakten Sinnvolle Erweiterung: Immunsystem verschiedenen Gewebetypen (HIV, Verhütung und Partnerschaft) Hepatitis; Querbezug Impfen Eine unheilbare Krankheit BW 2c: erläutern die Standpunkte anderer Umgang mit Infizierten (Empfängnisverhütung / Schwangerschaftsabbruch) (Bewertungskompetenz) BW 3.1c: reflektieren die Sachinformationen für Schutzmöglichkeiten Problem- und Entscheidungssituationen in Hinblick auf Korrektheit und Begrenztheit der Aussagekraft (Empfängnisverhütung / Schwangerschaftsabbruch) BW 3.2c: reflektieren die Wertentscheidung im Entscheidungsfindungsprozess Impfung Jenners Kuhpocken: Entdeckung der Impfung EG 2.6.2c: reflektieren die gewählten Untersuchungs- Bewertung möglich am methoden und diskutieren die Aussagekraft der Beispiel der Ergebnisse (Versuche von Jenner) Impfmüdigkeit EG 1.2c: vergleichen komplexe Vorgänge auf zellulärer und modellhaft vereinfachter Molekülebene (aktive und passive Immunisierung) 3 Klassenstufe 10: 1. Cytologie-lichtmikroskopisches und elektronenmikroskopisches Bild der Zelle (ca. 10 Stunden) Da mit den vor- und nachstehenden Tabellen bereits alle Kompetenzen abgedeckt sind, wäre die Cytolgie-Reihe gänzlich fakultativ. Im Hinblick auf die folgende Thematik und die Oberstufe (und da sie das letzte mal in der 6. Klasse als Thema auf dem Plan stand) ist es jedoch sicherlich sinnvoll, diesen Einschub hier zu machen, dadurch auch EG-Kompetenzen abzudecken und insbesondere die Basiskonzepte Kompartimentierung und Struktur und Funktion mit den entsprechenden Kompetenzen können hier sinnvoll vertieft werden. Im Hinblick auf die Oberstufe wäre es sinnvoll, die verschiedenen Systemebenen (Atom, Molekül, Organell, Zelle, Gewebe, Organ, Organsystem, Organismus usw.) anzusprechen. Der Aufbau von Membranen ist eigentlich erst in der Oberstufe Thema, eine Vorentlastung innerhalb dieser Reihe kann sicherlich nützlich sein, um den straffen Plan für die Oberstufe zu entlasten 4 2) „Kernforschung“: Vom Kern über das Chromosom zur DNA zum Merkmal/Enzymatik Schwerpunkt: Chromosomen und Erbmaterial/Enzymatik Unterrichtseinheit mit Unterthemen Inhaltsbezogene Kompetenzen (FW= Basiskonzepte) Die Schülerinnen und Schüler Acetabularia – Bedeutung des Zellkerns Krallenfrosch-Klonexperiment: Alle Zellen haben die gleiche Information Modell zur Einschränkung d. umgesetzten Informationen während der Differenzierung (Übertragung: Klonen bei Dolly) Chromosomenbegriff Karyogramm Diploid, haploid FW 6.2.1c: erläutern der Grundprinzip des technischen Klonens als Kerntransfer FW 1.1c: wenden die Frage nach der Struktur und Funktion eigenständig auf neue Sachverhalte an Prozessbezogene Kompetenzen (EG, KK, BW) Bemerkungen/ Materialien Die Schülerinnen und Schüler EG 1.1.1 b: beschreiben Strukturen auf zellulärer Ebene sowie Versuchsabläufe EG 1.1.2b: unterscheiden zwischen Beobachtung und Deutung EG 1.1.1c: beschreiben komplexe Zusammenhänge strukturiert und sachgerecht EG 1.2c: vergleichen komplexe Vorgänge auf zellulärer und modellhaft vereinfachter Molekülebene (Mitose, Replikation) FW 2.2.2c: erläutern die Bedeutung der EG 2.8: unterscheiden zwischen der cytologischen Zellverdopplung für das Wachstum von Organismen Bau der DNA FW 1.3c: wenden das Schlüssel-Schloss-Prinzip Ebene und der Molekülebene eigenständig auf neue Fälle von Spezifität an EG 3.1.2c: wenden einfache Modellvorstellungen auf Replikation der DNA und Chargaff Experiment (Basenpaarung) dynamische Prozesse an Zellzyklus FW 6.1c: Begründen die Erbgleichheit von EG 2.4.1b: mikroskopieren (einfache selbst erstellte) Mitose Erklärung der Erbgleichheit Körperzellen eines Vielzellers mit der Mitose und der Präparate semikonservativen Replikation der DNA EG 1.1c: beschreiben komplexe Zusammenhänge der Zellen strukturiert und sachgerecht EG 2.6.1c: unterscheiden kausale und funktionale Fragestellungen (biologischen Bedeutung der Mitose) EG 3.1.1c: verwenden einfache modellhafte Symbole zur Beschreibung molekularer Strukturen und Abläufe (Aufbau DNA) Vom Gen zum Merkmal FW 4.3c: erläutern Enzyme als substrat- u. EG 1.1.1c: beschreiben komplexe Zusammenhänge Gründliche Vertiefung (Realisierung der wirkungsspezifische Biokatalysatoren von Abbau- strukturiert und sachgerecht. „Enzyme“ nötig, da wichtig Erbinformation) und Aufbauprozessen (Melanin) für die Oberstufe! Auch weiter unten möglich. Albininsmus (genetischer Schwerpunkt, vgl. Einheit 4 „Variabilität“): FW 6.3.1c: beschreiben Gene als DNA-Abschnitte, die Informationen zur Herstellung von Genprodukten enthalten (Vorbereitung) Albinoeltern haben Albino- FW 6.3.3c: erläutern exemplarisch den Zusammenkinder, Albinismus ist hang zwischen Genen und der Ausprägung des erblich. Phänotyps (Hautpigmentierung) Physiologische Ursache des Albinismus Gene tragen die Infor- FW 6.3.1c: beschreiben Gene als DNA-Abschnitte, mation zum Bau von die Informationen zur Herstellung von Genprodukten Genprodukten enthalten Proteinbiosynthese FW 6.3.2c: erläutern modellhaft vereinfacht die Umsetzung der DNA-Sequenz in eine - Rückbezug auf AlbiAminosäuresequenz nismus - Quervernetzung zu FW 1.3: wenden das Schlüssel-Schloss-Prinzip eigenständig auf neue Fälle von Spezifität an Enzymwirkketten - Transkription - Codierung - Translation Geschlechterverteilung beim FW 6.2.2c: erläutern die Grundprinzipien der ReMenschen als Hinführung zur kombination (Meiose und Befruchtung) Meiose Erklärung der Vielfalt durch Reduktion und Neukombination Grundlage für die Entstehung von 2eiigen Zwillingen EG 3.1.2c: wenden einfache Modellvorstellungen auf dynamische Prozesse an KK 3: formulieren biologische Sachverhalte in der Fachsprache EG 1.1c: beschreiben komplexe Zusammenhänge strukturiert und sachgerecht EG 2.6.1c: unterscheiden kausale und funktionale Fragestellungen (biologischen Bedeutung der Meiose) BW bietet sich an-auch im Hnblick auf die Oberstufe. Bisoskop S. 216 ff. 6 3) Variabilität: Ursache und Folgen (7-10 Std.) Schwerpunkt: Grundlagen für die Evolutionstheorie Unterrichtseinheit mit Unterthemen Inhaltsbezogene Kompetenzen (FW= Basiskonzepte) Die Schülerinnen und Schüler Einstieg: Auch pigmentierte FW 6.3.4c: erklären die Auswirkungen von Eltern können ein Albinokind Mutationen auf den Phänotyp bekommen Entstehung von FW 6.2.3c: erläutern die Folgen von Diploidie Albinismus (evolutionstheo(Möglichkeit der Rekombination und Möglichkeit retischer Schwerpunkt, vgl. des Überspringens von Merkmalen in der GeneEinheit 3 „Kernforschung“) rationenfolge) 1. Mutation 2. Rekombination Stammbaumanalyse Genotyp + Phänotyp Dominanz + Rezessivität Additive Polygenie am FW 7.1c: erklären Variabilität durch Rekombination Beispiel der Hautfarbe und Mutation Hell und dunkel ergibt FW 6.4c: beschreiben, dass Umweltbedingungen verschiedene Färbungen und Gene bei der Ausprägung des Phänotyps Kinder können dunkler sein als zusammenwirken die Eltern Einfluss Umweltbedingungen auf Hautfarbe Albinos sind selten FW 7.3c: erklären Evolutionsprozesse durch das Folsäuremangel, Hautkrebs bei Zusammenspiel von Mutation, Rekombination Albinos und Selektion Mögliche Erweiterung: Naturgeschichte d. Menschen - Wanderung nach Europa - Nachteile für dunkelhäutige Menschen in Europa - Vitamin-D Mangel, Rachitis FW 7.3c: erklären Evolutionsprozesse durch das Zusammenspiel von Mutation, Rekombination und Selektion Prozessbezogene Kompetenzen (EG, KK, BW) Bemerkungen/ Materialien Die Schülerinnen und Schüler EG 2.6.3: unterscheiden zwischen naturwissen- Mögl. Erweiterung: schaftlichen und Alltagserklärungen (Vererbung von erblich bedingte Krankheiten: Genen) Umgang mit Behinderung (Körperbehinderung KK 3.3b: verwenden geeignete Symbole (Erstellung Bewertung) von Familienstammbäumen) Erweiterungsmöglichkeit: Problematik des Rassenbegriffs beim Menschen EG 3.1.2c: wenden einfache Modellvorstellungen Mögliche Vertiefung: auf dynamische Prozesse an Albinismus im Tierreich EG 3.1.2c: wenden einfache Modellvorstellungen auf dynamische Prozesse an. Als Themenvertiefung möglich 7
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