Unterrichtsmaterialien Biologie: Ganze Werke Seite 2/5
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Spiele im Biologieunterricht
Die vorliegende Einheit enthält sechs Minispiele, die sich ideal für Vertretungsstunden, die letzte Stunde vor den Ferien oder zur spielerischen und bewegten Wissensüberprüfung eignen. Ihre Lernenden wiederholen und sichern Definitionen, Fachbegriffe und Lerninhalte durch kreatives Schreiben, Pantomime oder einen Staffellauf. Die Spiele können einzeln oder kombiniert und sogar fachübergreifend eingesetzt werden.
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Das Operon-Modell
Ihre Lernenden erarbeiten sich selbstständig mit sprachsensiblen Informationstexten und ausgewählten Erklärvideos den Aufbau und die Funktion eines Operons sowie Beispiele der Genregulation durch Substratinduktion und Endprodukthemmung. Zur Wissensüberprüfung stehen den Lernenden LearningApps, zu korrigierende Fehlertexte von ChatGPT 3.5 und ein Kahoot!-Quiz zur Verfügung. Abschließend planen und erstellen die Lernenden in eigenständiger Gruppenarbeit ein mediales Lernprodukt und bewerten das Arbeiten mit künstlicher Intelligenz.
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Unser Energiebedarf
Diese Einheit eignet sich ideal für den Einstieg in das Themenfeld Ernährung und Verdauung. Lassen Sie Ihre Lernenden den eigenen Energiebedarf berechnen, ein Ernährungstagebuch führen und Nahrungsmittel im Sinne einer gesunderhaltenden Ernährung bewerten. Dabei recherchieren die Lernenden im Internet nach den aktuellen Empfehlungen und lernen die Ernährungspyramide kennen. Zum Abschluss planen die Lernenden ihre eigenen Mahlzeiten für einen Tag und prüfen ihr Wissen spielerisch mit einem Getränkepuzzle und dem Abschlussquiz.
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Algen
Erarbeiten Sie mit Ihrer Klasse die wichtige Rolle der Algen in unseren Ökosystemen und die Möglichkeiten der modernen Algenforschung. Die Lernenden beschreiben Grünalgen als Pflanzen, erklären die Bedeutung von Pflanzen als Produzenten von Biomasse aus anorganischen Stoffen, erläutern die Begriffe Nahrungskette und Nahrungsnetz, erkennen die Bedeutung von Destruenten für die Schließung von Stoffkreisläufen, erklären kausal die Eutrophierung von Gewässern und bewerten Chancen zur Nutzung von Algen durch den Menschen.
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Ökosystem Bach
Diese Unterrichtseinheit bietet Ihren Schülerinnen und Schüler einen Überblick über das vielschichtige Ökosystem Bach. Neben den Pflanzen und Tieren, die am Bach leben, kann auch durch eine kleine Exkursion selbst erfahren werden, welche Kleinstlebewesen im Bach leben und wie diese der Strömung angepasst sind. Die Lernenden erarbeiten sich die Thematik weitgehend durch Bestimmungsübungen sowie interaktive Übungen.
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Veränderungen der genetischen Information an Beispielen entdecken
Spätestens seit dem erfolgreichen Model Shaun Ross und dem Schauspieler Noah Matthews Matofsky hat ein jeder schon einmal von Albinismus oder Down-Syndrom gehört. Doch was genau steckt eigentlich hinter diesen genetischen Besonderheiten und welche weiteren gibt es noch? Anhand von Albinismus, Chorea Huntington, dem Katzenschrei-, dem Down- und Klinefelter-Syndrom erarbeitet Ihre Klasse dieses spannende und wichtige Thema. Hierbei wird die Thematik in Gruppen- und Partnerarbeit mittels Gallerywalk, einem Mystery und Tandem erarbeitet. Für diese Einheit sollten grundlegende genetische Begriffe wie Allel, autosomal-rezessiv, dominant, Genotyp und Phänotyp bekannt sein. Des Weiteren muss die Klasse bereits mit Stammbäumen und Karyogrammen gearbeitet haben.
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Klausuraufgabe: Unerfüllter Kinderwunsch und Reproduktionstechnologien
Bei unerfülltem Kinderwunsch können moderne Therapien der Testosteronsubstitution kombiniert mit reproduktionstechnologischen Maßnahmen, wie der In-vitro-Fertilisation und der Intrazytoplasmatischen Spermieninjektion, heute immer mehr Wunscheltern zu einem Baby verhelfen. Die Schülerinnen und Schüler führen eine Fallstudie durch, bestimmen die Diagnose, wählen begründend die bestmögliche Therapie und setzen sich ethisch mit dem Verbot der Kryokonservierung von Embryonen in Deutschland auseinander.
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Innovativer Artenschutz
Das Nördliche Breitmaulnashorn ist das am stärksten gefährdete Säugetier der Erde. Auf der ganzen Welt leben nur noch zwei Kühe, die keinen Nachwuchs austragen können. Doch kann die funktional ausgestorbene Art durch künstliche Befruchtung und Methoden der Stammzellforschung gerettet werden? Eröffnen Stammzellforschung und Reproduktionsmedizin neue Wege eines zukunftsweisenden Artenschutzes? Die Bearbeitung der komplexen bioethischen Thematik erweitert die Bewertungskompetenz.
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Olivenbaumsterben in Apulien
Seit 2013 lässt sich im süditalienischen Apulien ein katastrophales Olivenbaumsterben beobachten. Ursache ist eine Wirt-Parasit-Beziehung zwischen den Olivenbäumen, dem eingeschleppten Feuerbakterium und der Wiesenschaumzikade, die als Vektor fungiert. Die Lernenden erschließen die ökologische Thematik zunächst im Gruppenpuzzle, welches methodisch dem Weg der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung folgt. Im Anschluss werden die neu gewonnenen Sachkompetenzen durch die Bearbeitung eines spannenden Mysterys gefestigt und geprüft.
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EduBreakout zum Ökosystem Wald
Lassen Sie Ihre Lernenden das faszinierende Ökosystem Wald mithilfe dieses EduBreakouts im Klassenzimmer erleben. Ihre Klasse erarbeitet sich hierbei kollaborativ und spielerisch Informationen über die Lebewesen in diesem wichtigen Lebensraum und wie diese ein Ökosystem bilden. Der Edubreakout besteht aus einem Brettspiel mit Quizfragen rund um die Lebewesen und Ökologie des Waldes, mehreren Logicals, einem Puzzle und einem Labyrinth.
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Die Endosymbiontentheorie
Im Zentrum dieser Einheit steht ein zentrales Forschungsfeld der modernen Evolutionsbiologie: die Frage nach dem Ursprung der eukaryotischen Zellen aus prokaryotischen Vorläufern. Ihre Lernenden vergleichen pro- und eukaryotische Zellen und stellen den Bezug zu Mitochondrien und Chloroplasten her. Sie erarbeiten sich die Endosymbiontentheorie als Phagozytoseprozess und betrachten Belege dieser Theorie. Abschließend betrachten die Lernenden experimentelle Fallbeispiele aus der Zellbiologie, die den endosymbiontischen Ursprung der Mitochondrien und Chloroplasten belegen.
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Das Ökosystem Boden
Lassen Sie Ihre Lernenden die Bedeutung des Bodens für uns Menschen und den konträren Einfluss der Menschen auf Böden erarbeiten. Diese handlungsorientierte Unterrichtseinheit nutzt vielfältige Methoden wie Mindmaps, Concept-Maps, die Sandwich-Methode und Gruppenpuzzle und fördert durch Internetrecherche sowie die Nutzung von Canva und PowerPoint die Medienkompetenz der Lernenden.
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Bau und Funktion der Geschlechtsorgane
Die Aufgaben dieser differenzierten Lerneinheit zu Bau und Funktion der weiblichen und männlichen Geschlechtsorgane können als Arbeitsblatt oder als digitale LearningApps-Übungen bearbeitet werden. Eine abschließende Lernerfolgskontrolle festigt und sichert das Wissen.
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Gefahren des Rauchens
Das Thema „Rauchen“ betrifft viele Ihrer Schülerinnen und Schüler unmittelbar. Fast alle kennen Raucherinnen oder Raucher und der eine oder die andere hat es auch schon selbst ausprobiert. Oft werden die gesundheitlichen Gefahren des Rauchens verdrängt oder gar verharmlost. In diesem Stationenlernen erarbeiten die Schülerinnen und Schüler die schädlichen Wirkungen des Rauchens auf ihren Körper, beschäftigen sich mit aktuellen Statistiken, rechercheiren im Internet und üben im Rollenspiel „Nein“ zu sagen, wenn ihnen eine Zigarette angeboten wird.
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RuBisCO und die Fotosynthese in der mündlichen Abiturprüfung
Die Prüflinge wenden ihr Wissen zur Stoffwechselphysiologie, Evolution und Genetik kompetent an und bereiten den Vortrag in der mündlichen Abiturprüfung vor. Aktuell ist die RuBisCO als Schlüsselenzym der Fotosynthese im Blick, welches mit einer erstaunlich geringen Effizienz arbeitet. Gentechnische Optimierungen der RuBisCO könnten einen Weg aus der drohenden Welternährungskrise aufzeigen.
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Kohlenstoffkreislauf und Energiewende durch nachhaltige Energie
Ihre Lernenden erarbeiten und beurteilen in dieser Lerneinheit den globalen Kohlenstoffkreislauf sowie innovative, nachhaltige Alternativen zur Dekarbonisierung des Energiesektors wie das Power-to-Gas-Verfahren und Wärmespeicherkraftwerke, indem Aspekte der Biologie, Chemie und Physik miteinander verknüpft werden. Das naturwissenschaftliche Sachwissen wird in selbst gestalteten Explainity-Clips medienkompetent dargestellt.
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Neuroenhancement
Immer mehr Menschen versuchen, ihre kognitiven Fähigkeiten mit psychoaktiven Substanzen zu steigern. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten zunächst aktuelle Gedächtnismodelle und beschäftigen sich dann mit der Wirkung von Neuroinhancern bzw. sogenannten Smart Drugs. In einem Rollenspiel wägen die Lernenden Chancen und Risiken dieser Präparate ab und werden zum Abschluss der Einheit dazu angeregt, ein eigenes Urteil zu fällen.
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Künstliche Befruchtung
Diese Unterrichtseinheit stellt zum großen gesellschaftlichen Thema Methoden der künstlichen Befruchtung in den Mittelpunkt sowie die tatsächliche Chance auf die Geburt eines Babys durch Reproduktionsmedizin. Die Lernenden werten wissenschaftliche Daten des Deutschen IVF-Registers aus, generieren aus Diagrammen Erkenntnisse und finden zu einem persönlichen, sachorientierten Urteil zur Frage der späten Elternschaft.
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Lebensraum Tiefsee mit Tauchrobotern erkunden
Diese Unterrichtseinheit spiegelt den interdisziplinären Charakter der Tiefseeforschung wider, die ohne Tauchroboter und Computersimulationen als moderne Methode der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung undenkbar wäre. Spätestens nach dem Untergang des Tauchboots „Titan“ ist die Meeresforschung auch bei den Lernenden präsent. Aktuelle Forschung zum Urvorfahren allen Lebens (LUCA) offenbart, dass die Energie für das Leben im Leben selbst enthalten ist: Chemosynthese statt Fotosynthese.
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Keimungsexperimente: Faktoren Boden, Licht, Temperatur, Wärme
In dieser schülerzentrierten Einheit zu den zentralen Wachstumsfaktoren (Boden, Licht, Temperatur, Wasser) von Pflanzen planen die Lernenden eigenständig Keimungsexperimente mit Kressesamen und führen diese durch. Dabei überprüfen sie, welche Faktoren für das Wachstum von Pflanzen essenziell sind.
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Invasive Art als Bedrohung der Biodiversität Madagaskars:
Abiturientinnen und Abiturienten bereiten mit diesem Material den Vortrag in der mündlichen Abiturprüfung vor. Invasive Arten einer der Top-5-Ursachen für den Rückgang an Artenvielfalt auf der Welt. Die in Madagaskar aus Asien eingeschleppte Schwarznarbenkröte hemmt mit herzwirksamen Steroiden die Natrium-Kalium-ATPase ihrer Beutegreifer. Resistenzen gegen das Gift beruhen auf spezifischen Punktmutationen der Natrium-Kalium-ATPase, die jedoch den Prädatoren im neu besiedelten Lebensraum der Insel fehlen. Die Prüflinge wenden ihr Sachwissen zur ökologischen Neozoen-Problematik, Neurobiologie, Molekulargenetik und Evolution in dieser Vorbereitung auf die mündliche Abiturprüfung kompetent an.
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Zellzyklus
Lebewesen wachsen und können sich regenerieren. Voraussetzung dafür ist, dass sich ihre Zellen durch Teilung vermehren. Dazu durchlaufen sie den Zellzyklus, der aus verschiedenen Aktivitätsphasen besteht. Tochterzellen sind genetische Kopien der Mutterzelle. Doch wie genau wird diese identische Duplikation erreicht? Die Lernenden vertiefen ihr Grundlagenwissen zur Zytokinese auf zytologischer und molekularer Ebene. Sie mikroskopieren und skizzieren Mitosestadien am lebenden Objekt und erarbeiten die Replikation der DNA-Doppelhelix. Durch selbstbestimmte Modellierungen zentraler Zellzyklusphasen sowie eine angeleitete Analyse wird die Modellkompetenz der Lernenden reflexiv erweitert und gleichzeitig das Sachwissen gefestigt. Die Lerneinheit bereitet auch auf eine vertiefte Betrachtung der Zellzykluskontrolle vor.
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Organspende
Organspende: Ja oder nein? In Deutschland sollte der potenzielle Organspender diese Frage zu Lebzeiten beantworten. Noch beschäftigen sich jedoch sehr wenige Menschen mit diesem Thema. Bis heute ist die Organspende zudem ein emotionales und kontrovers diskutiertes Thema. In dieser Unterrichtssequenz erwerben die Schülerinnen und Schüler weitreichende Sachkompetenzen und nutzen ihre neurobiologischen Vorkenntnisse für eine Beurteilung des Protokolls der Hirntoddiagnose. Sie testen Stammhirnreflexe im Selbstversuch. Im Rollenspiel versetzen sich die Lernenden in die Entscheidungsnöte der Angehörigen eines hirntoten Unfallopfers und kommen, argumentativ gestützt, zu ihrer sehr persönlichen Urteilsfindung zur postmortalen Organspende.
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CO2-Fußabdruck von Nahrungspflanzen
Wir haben nur eine Welt! Sensibilisieren Sie daher Ihre Klasse mit dieser projektartigen Unterrichtseinheit zum kritischen Betrachten der Klimabilanz täglicher Lebensmittel am Beispiel von Importbananen und heimischem Weizen. Es erfolgt eine exemplarische Auswertung von Daten zum CO2-Fußabdruck von Weizen und Bananen und als Abschluss der Einheit kann ein Keimungsversuch mit Dinkelweizenkörnern durchgeführt werden.
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mRNA in der Genregulation und Impftechnologie
Die Schülerinnen und Schüler bereiten mit dieser Aufgabe den mündlichen Vortrag im Abitur vor. Auf einer metakognitiven Ebene muss die Bedeutung für den Informationsaustausch zwischen zytosolischem Milieu und Genom durch die Allosterie der Repressormoleküle sowie die Rolle der Boten-RNA für den umgekehrten Informationsfluss reflektiert werden. Über die klassischen molekulargenetischen Inhalte hinaus erweitert die Aufgabe den Blick auf die neuen Optionen, die der technische Einsatz künstlicher mRNA in der Medizin bietet. Hierzu sind Grundlagen zum Immunsystem und zu den Impftechnologien erforderlich, die durch geforderte Vergleiche, beispielsweise zwischen Transfektion und bakterieller Transformation, eine anspruchsvolle Rekonstruktion des Sachwissens verlangen.
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