Unterrichtsmaterialien Biologie: Ganze Werke Seite 25/85
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Biologie
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Klausur: Mariner Kohlenstoffkreislauf und Plankton im Klimawandel
Der Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen unserer Zeit. Umso bedeutender ist es, ein Verständnis der komplexen, mehrdimensionalen Problematik zu vermitteln, um Lernenden eine sachkundige Teilhabe am gesellschaftlichen Diskurs zu ermöglichen. Diese Klausuraufgabe zur Ökologie befasst sich mit der faszinierenden Welt des Meeresplanktons und seiner Bedeutung für den globalen Kohlenstoffkreislauf und das Klima, mit speziellem Augenmerk auf das Forschungsfeld der mixotrophen Plankter. Marines Plankton ist ein Musterbeispiel für fotosynthetische Effizienz und zugleich eine der wichtigsten Komponenten im globalen Kohlenstoffkreislauf. Die Ozeane und ihre Bewohner sind im Szenario des Klimawandels von herausragender Relevanz, haben doch die Auswirkungen der Ozeanversauerung unmittelbaren Einfluss auf die biologische Kohlenstoffpumpe der Meere, als globale Kohlenstoffsenken.
Gesamtwerk
Konkurrenzausschluss oder Koexistenz in der mündlichen Abiturprüfung
Mit diesem Material wird auf den Vortrag in der mündlichen Abiturprüfung vor bereitet. Der Asiatische Marienkäfer (Harmonia axyridis) stammt aus Zentralasien und wurde in Europa zur biologischen Schädlingsbekämpfung eingeführt. Er gilt in der Invasionsbiologie als Modell für die Erforschung der Faktoren, warum sich manche Arten erfolgreich verbreiten und nahe verwandte Arten oft nicht. In Deutschland ist die Population der Zweipunkt-Marienkäfer (Adalia bipunctata) extrem zurückgegangen. Der als Glücksbringer bekannte Siebenpunkt-Marienkäfer (Coccinella septempunctata) scheint sich dagegen nach einem rapiden Rückgang wieder zu erholen. Das Geheimnis um biologische und chemische Abwehrmechanismen des Asiatischen Marienkäfers ist entschlüsselt. Darüber hinaus zeigt der invasive Käfer eine zweistufige Immunabwehr, die bisher einzigartig bei Insekten ist. Die Lernenden wenden ihre fundierten ökologischen und evolutionsbiologischen Kompetenzen zur Lösung der spannenden Aufgabe an.
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WebQuests für den Biologieunterricht 5-7
„Recherchiert dazu mal im Internet!″ Dieser Arbeitsauftrag bringt — das wissen Sie — oft nicht die gewünschten Ergebnisse: Ihre Klasse verbringt viel Zeit im Netz und am Ende ist man inhaltlich nicht viel weiter als vorher. In unseren kreativen und innovativen WebQuests nehmen wir Ihnen die Recherchearbeit ab: Zu lehrplanrelevanten Themen der Klassen 57 hat unsere Autorin passende, schülergerechte Quellen vorrecherchiert und in diesem Band zusammengetragen. In kleinen Gruppen führen Ihre Schüler*innen eine spannende und gelenkte Internetrecherche durch und stärken dabei ihre Teamfähigkeit und ihr prozessorientiertes Lernen. Dabei sind Ihre Schüler*innen motiviert und verankern die Themen durch das selbstständige und entdeckende Lernen bestens. Die vorliegenden WebQuests sind einfach umzusetzen und ohne große Vorbereitung jederzeit einsetzbar. Wagen Sie also den Sprung ins Netz und begeistern Sie Ihre Klasse für die spannenden Lehrplanthemen des Faches Biologie! Inhaltliche Schwerpunkte: Teamarbeit; Kooperation; Medienkompetenz; entdeckendes Lernen.
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Infektionskrankheiten
Diese Unterrichtseinheit klärt, wie Infektionskrankheiten entstehen und typischerweise verlaufen. Dabei wird auf verschiedene Krankheitserreger eingegangen, die exemplarisch an häufig auftretenden Krankheiten wie Fußpilz, COVID-19, Malaria und Salmonellose, behandelt werden. Das Kapitel Bakterien beinhaltet ein Schülerexperiment, bei dem in Gruppenarbeit die Keimbelastung verschiedener Probenhintergründe des Alltags untersucht wird. Das Kapitel Viren konzentriert sich auf SARS-CoV-2-Viren, wobei Inhalte vermittelt werden, die eine Einordnung der Geschehnisse während der Coronapandemie ermöglichen. Ein methodischer Schwerpunkt der Reihe stellt die Darstellung fachwissenschaftlicher Inhalte in Fließschemata und Schaubildern dar. Dabei weist die Einheit eine Progression auf, die sich in der Komplexität der darzustellenden Inhalte zeigt.
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Insekten im Lebensraum Wald
Insekten gehören zur formenreichsten und bedeutendsten Gruppe im Tierreich. Sie sind nicht nur an der Bestäubung von Blütenpflanzen oder an der Zersetzung organischen Materials beteiligt, sondern sind auch in der Lebensgemeinschaft Wald unverzichtbar. In dieser Unterrichtseinheit wird in einem Stationenlernen am Hirschkäfer, als Beispielorganismus der Grundbauplan von Insekten, ihr Körperbau, ihre Angepasstheiten an Lebensräume, sowie der Schutz gefährdeter Insektenarten thematisiert.
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Der Vogelzug
Die Vogelwelt ist bunt und interessant. Doch was unterscheidet eigentlich Zugvögel von Standvögeln und wozu gehören heimische Vögel wie die Amsel, der Kranich, der Kuckuck oder die Nachtigall? Der Reise von Vögeln vom Norden in den Süden und zurück liegen stets beeindruckende Orientierungsleistungen zugrunde. Ebenso wie andere Zugvogelarten bewältigt auch der Kuckuck diese Reise in jahresperiodischen Rhythmen. Wieso Zugvögel diese Reise antreten und wie sie sich dabei anhand von Wechselwirkungen mit der unbelebten Materie (z.B. Magnetfeld der Erde, Sonne, Sterne) zurechtfinden sind Fragen, die im Mittelpunkt dieser Unterrichtseinheit für die Sekundarstufe I mit zum Selbstlernen bestimmten Arbeitsblättern stehen. Neben dem Erwerb von Fachwissen, steht der Kompetenzbereich Kommunikation im Fokus der Unterrichtseinheit.
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Getreide – einfach erklärt
Das Thema Getreide ist eng mit der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler verbunden. Sie nehmen täglich Getreideprodukte zu sich, daher ist es wichtig, ihnen Wissen über Getreide zu vermitteln. Kinder mit sonderpädagogischem Förderbedarf benötigen speziell auf sie zugeschnittene, differenzierte Materialien, um sich das Thema erarbeiten zu können. Im vorliegenden Band finden Sie abwechslungsreiche Materialien, mit denen Ihre Schülerinnen und Schüler die wichtigsten Getreidearten, ihren Anbau und ihre Verarbeitung kennenlernen können. Zum Beispiel puzzeln sie Getreidepflanzen zusammen, legen Bildkarten in die richtige Reihenfolge und experimentieren mit Getreidekörnern. Die Arbeitsblätter sind zweifach differenziert, sodass Kinder ihrem Lernniveau entsprechend gefördert werden können. Die Lösungen zu allen Arbeitsblättern stehen zum Download bereit.
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Brutstrategie der Maulbrüterfische
Bei Maulbrüterfischen schließen die Männer die befruchteten Eier in ihrer Mundhöhle ein. Die Larven werden so vor Fressfeinden geschützt.
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Heimische Pilzarten
Diese Unterrichtseinheit behandelt die vielfältige und faszinierende Welt der Pilze. Ihre Schülerinnen und Schüler lernen einheimische Pilzarten kennen und erläutern die Entwicklung und Vermehrung der Pilze. Des Weiteren verstehen sie die Bedeutung der Pilze für die Ökologie, unsere Ernährung und die Medizin. Tipps für das Pilzesammeln, fachgerechte Verzehrhinweise und ein Domino als Lernerfolgskontrolle runden diese Einheit ab.
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Die Bedeutung der Einzeller
In dieser Einheit mikroskopieren Ihre Lernenden zunächst einen Heuaufguss, um sich im Anschluss mit nützlichen und schädlichen Einzellern innerhalb einer kooperativen Lernumgebung zu beschäftigen. Hierbei werden sowohl humanbiologisches Fachwissen, beispielsweise zur Malariaerkrankung, als auch ökologische Themen wie die Humusbildung vermittelt. Digitale LearningApps-Übungen und ein LearningSnack als Lernerfolgskontrolle runden die Einheit ab.
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Proteine als Lebensgrundlage
Vermitteln Sie Ihren Klasse mithilfe dieser Unterrichtseinheit neben biologischem Fachwissen zu Aufbau und Funktion von Proteinen auch alltagsnahe Themen rund um Proteine zu Gesundheitsaspekten, Ernährung und Sport. Es kommen vielfältige praktische Lernmethoden wie Nachweisexperimente von Proteinen in Lebensmitteln und Modellplanungen zu den vier Proteinstrukturen zum Einsatz. Die Unterrichtseinheit kann als Stationenarbeit oder als Lernbuffet in Einzel- oder Gruppenarbeit durchgeführt werden.
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digital unterrichten – Biologie -7/2022
digital unterrichten – Biologie -7/2022
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Veränderlichkeit von Arten
Mit dem Arbeitsheft erfahren die Schüler:innen der Sek. I, welche Ursachen für die Veränderlichkeit von Arten bis heute herausgefunden wurden. In vier Lernbereichen wiederholen sie Grundwissen, sammeln neue Fachinformationen und übertragen ihr Wissen auf Beispiele aus der Natur. Das Arbeitsheft ist für Schüler:innen der Sekundarstufe I ausgelegt. Mithilfe vielseitiger Materialien und Aufgaben erfahren sie, was eine Art überhaupt ist, wie Unterschiede innerhalb einer Art zustande kommen und wie es zu Veränderungen von Arten kommt: Ein Fragekatalog motiviert zum Bearbeiten des Heftes. Infokästen zu „Ansichten & Einsichten“ sowie „Wörter & Begriffe“ vertiefen und erklären Aspekte aus den Texten. Ein Abschlussquiz gibt Feedback zum Lernerfolg. Ziel des Heftes ist es, die meist auf den ersten Blick unzusammenhängenden Fragen zu Arten durch das Aneignen von Hintergrundwissen zu vernetzen. So zum Beispiel: Wie stark müssen Unterschiede sein, dass Lebewesen verschiedenen Arten angehören? Passen sich Arten an ihre Umwelt an? Wenn Arten sich verändern, wieso bleiben sie dann gleich? Nach dem Arbeiten mit diesem Heft sollten die Schüler:innen diese Fragen beantworten und die Antworten fachlich richtig begründen können. Aus dem Inhalt: Artbegriff definieren - Lernbereich 1: Was ist eine Art? Rolle von Genen und Umwelt auf die Variation erklären - Lernbereich 2: Unterschiede innerhalb derselben Art; Ursachen für die Veränderlichkeit der Arten verstehen - Lernbereich 3: Veränderungen von Arten; Erkenntnisse zur Veränderlichkeit der Arten auf den Menschen anwenden - Lernbereich 4: Die heutige Menschenart.
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Paradigmenwechsel
Kopernikus, Darwin, Virchow: Ihre wissenschaftlichen Ergebnisse stellten vorhandenes Wissen auf den Kopf. Denn Wissenschaft bleibt nie stehen, sondern fördert neue Erkenntnisse. Wie das funktioniert, kannst du mit deinen Schüler:innen trainieren. Nutze dazu Paradigmenwechsel aus verschiedenen Epochen. Wir zeigen dir, wie es geht. Theorien sind ein Spiegelbild ihrer Zeit: Anfang des 20. Jahrhundert wurden Mikroorganismen als Feinde gesehen, die gejagt werden müssen. Diese Theorie beruhte auf der Beobachtung des Nobelpreisträgers Robert Koch: Bakterien machen krank! Seine Theorie und die daraus resultierende Bekämpfung von Mikroorganismen rettete vielen Millionen Menschen das Leben. Einige Kolleg:innen waren unzufrieden mit dieser einseitigen Sichtweise, hegten Zweifel und forschten weiter. Veränderungen führen zu Fortschritt: 100 Jahre später werden Mikroorganismen auch zur Heilung von Krankheiten eingesetzt. Aus den Feinden von damals sind Verbündete geworden. Heute weiß man: Die Gemeinschaft von Mensch und Mikroorganismen ist das Ergebnis einer langen Koevolution. Das menschliche Mikrobiom wird nun als eine Art Organ definiert. Wissen schafft Verstehen: Nimm deine Schüler:innen mit auf wissenschaftliche Gedankenreisen. Lass sie das Wesen von Wissenschaft und Forschung erkennen und verstehen: Eine Theorie ist der Anfang. Hypothesen werden aufgestellt. Daten geben Hinweise. Neue Erkenntnisse entstehen. Die Theorie wird verändert. Der Kreislauf beginnt von vorne. Trainiere mit deinen Schüler:innen diesen Prozess der Erkenntnisgewinnung an ausgewählten Paradigmenwechseln der Biologie: Gärten sind Naturinseln in der Kulturlandschaft. Gene und Umwelt bestimmen Merkmale von Lebewesen. Gesamtfitness ist wichtiger als Arterhaltung. Mikroorganismen helfen heilen. Fehlgefaltete Proteine sind Krankheitserreger. Stärke deine Schüler:innen für die biologischen Herausforderungen unserer Zeit. Forschung schafft auch hierzu keine Fakten für die Ewigkeit. Sie produziert Wissen für die Zukunft. Und das bedeutet: Was heute unser Handeln bestimmt, kann morgen schon veraltet sein. Wer das versteht, kann Informationen bewerten, Fake News erkennen und neue Wege gehen.
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Unerfüllter Kinderwunsch und künstliche Befruchtung
Ihre Lernenden begeben sich in dieser Unterrichtseinheit auf eine Rätselreise zum Thema künstliche Befruchtung. In diesem Kontext wird zunächst das männliche Reproduktionssystem beschrieben und anschließend werden verschiedene Verfahren der Reproduktionsmedizin erläutert. Ihre Lernenden vergleichen zum Ende der Einheit die In-vitro-Fertilisation (IVF) mit der intracytoplasmatischen Spermieninjektion (ICSI) und trainieren ethische Bewertungskompetenzen.
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Replikation, Transkription und Translation
Ihre Lernenden erarbeiten sich in dieser interaktiven Unterrichtseinheit die Replikation, Transkription und Translation der DNA selbstständig durch digitale und binnendifferenzierte Learningsnacks. Sie beschäftigen sich mit einer effizienter Projektplanung und den Nutzen und Grenzen naturwissenschaftlicher Modelle. Im Anschluss werden in Gruppenarbeit kreative, bewegte Modelle der drei molekularen Abläufe geplant, erstellt und anschaulich präsentiert.
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Unsere Sinneswahrnehmung
Diese Experimentierkartei enthält, als Ergänzung zum Kernunterricht, zahlreiche Experimente und Erlebnisstationen zu den Sinnesorganen. Ihre Lernenden planen und führen Experimente zu den fünf Sinnen Riechen, Schmecken, Sehen, Hören und Fühlen durch und bearbeiten dazu passende interaktive Aufgaben. Neben der Struktur und Funktion der Sinnesorgane werden alltagsnahe Schutzmaßnahmen erarbeitet und die Sinnesleistungen von Mensch und Tier verglichen. Ein Kreuzworträtsel dient der abschließenden Lernerfolgskontrolle.
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Das Mikrobiom im Darm
Das Mikrobiom ist die Gemeinschaft aller Mikro-Organismen im Darm. Die Zusammensetzung ist bei jedem Menschen unterschiedlich – abhängig auch von Ernährung und Medikamenten. Das Mikrobiom ist so einzigartig wie ein Fingerabdruck.
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Warum Medikamente bei Frauen und Männern anders wirken
Medikamente werden in der Regel bei Männern und Frauen gleich hoch dosiert. Dabei gibt es nicht nur deutliche Unterschiede in Größe und Gewicht, die gesamte Biologie der Geschlechter unterscheidet sich grundsätzlich.
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Das Mikrobiom im Darm
Das Mikrobiom ist die Gemeinschaft aller Mikro-Organismen im Darm. Die Zusammensetzung ist bei jedem Menschen unterschiedlich – abhängig auch von Ernährung und Medikamenten. Das Mikrobiom ist so einzigartig wie ein Fingerabdruck.
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Evolution in Echtzeit
Eine lange oder eine kurze Lebensspanne, eine einmalige oder eine wiederholte Fortpflanzung, viele Nachkommen oder nur wenige, denen intensive Brutpflege zuteilwird – die Lebensläufe der Organismen sind vielfältig. Ebenso wie für anatomische oder Verhaltensmerkmale gilt auch für sie DOBZHANSKYS Feststellung “Nichts in der Biologie ergibt einen Sinn außer im Licht der Evolution.“ Die Life-history-Theorie erklärt die Befunde zu den Lebensläufen als Strategien, die evolutiv entstanden sind und der Fitnessmaximierung dienen. Bereits in anderen Zusammenhängen intensiv erforscht, bieten die Populationen des Guppys (Poecilia reticulata) auf Trinidad auch hierzu wertvolle Erkenntnisse. Die nachfolgenden Unterrichtsvorschläge sollen Einblick in dieses interessante Forschungsgebiet geben, die Untersuchungsmethodik hinterfragen und Gelegenheit zur Anwendung der synthetischen Evolutionstheorie bieten.
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Das marine Plankton
Dieser erste Teil der Unterrichtssequenz befasst sich mit der faszinierenden Welt des marinen Planktons und dem Einfluss des Klimawandels auf die Organismen und dessen weitreichende Folgen. Aktuelle Erkenntnisse der Meeres- und Klimaforschung weisen auf eine überragende Bedeutung der mixotrophen Planktonlebewesen hin. Anhand der toxischen Algenblüte und ihrer Folgen sowie durch die anhaltende Versauerung der Meere durch die CO2-Emissionen steigen die Lernenden am bildungsrelevanten Themenkreis in die aktuelle Klima- und Nachhaltigkeitsdebatte ein. Sie werden befähigt, dem gesellschaftlichen Diskurs zu folgen, „alternative Fakten“ und Schönfärbereien als solche zu erkennen und eine eigene, wissenschaftlich fundierte Meinung einzubringen. Die Aufgaben sind herausfordernd auf der Sachebene, laden zum selbstbestimmten Lernen ein und fördern zugleich die Kommunikations- und Argumentationsfähigkeit der Lernenden.
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Mendel’sche Vererbung: Züchtung der Hunderasse der Kromfohrländer
Die Vererbungsregeln und die Theorie des „Vaters“ der klassischen Genetik, Gregor Mendel sind bis heute fester Bestandteil der Heim- und Nutztierzucht. Ihre Schülerinnen und Schüler wenden ihre Kompetenzen zur Mendel’schen Genetik am spannenden Kontext der kontrollierten Zucht eines Rassezuchtvereins an, indem sie einer Züchterin „über die Schulter“ schauen. Sie erproben sich im Umgang mit Kreuzungsschemata und lernen zwischen den empirisch entdeckten Mendelschen Regeln und der Theorie, als deren Erklärung, zu differenzieren. Die Bedeutung der Rückkreuzung, als hypothesenprüfende naturwissenschaftliche Methode, wird im Rahmen der Reflexion des naturwissenschaftlichen Erkenntnisweges bewusst. Ein motivierendes Mystery fördert das vernetzte Denken sowie ein kompetentes Handeln innerhalb des Inhaltsfeldes der klassischen Genetik.
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Warum wurden Dinosaurier Giganten?
Dinosaurier entwickelten sich vom Trias-Zeitalter bis in die Kreidezeit zu beeindruckenden Giganten. Zur Erklärung des evolutiven Trends konkurrieren in der Paläontologie verschiedene Hypothesen. Die wahrscheinlichste Theorie geht davon aus, dass der koevolutive Trend zum beidseitigen Riesenwuchs ein Resultat des evolutiven Wettrüstens zwischen fleischfressenden Theropoden und pflanzenfressenden Sauropoden war. Die Lernenden identifizieren sich in der Unterrichtseinheit mit dem Paläontologen Robin. Sie überprüfen die aktuellen Hypothesen anhand von Daten wissenschaftlicher Untersuchungen. Dabei bauen sie ihre Kommunikations- und Diagrammkompetenzen aus. Die Schülerinnen und Schüler reflektieren am spannenden Fallbeispiel der Dinosaurier den Weg der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung und erweitern ihr Sachwissen zu grundlegenden Konzepten der Ökologie und Evolution. Die abschließende kreative Gestaltung eines Mysterys sichert den Lernzugewinn und rundet die Lerneinheit ab.
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Nachhaltige Ernährung im Alltag
Im Rahmen der Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) bietet das Thema „Nachhaltige Ernährung“ einen idealen Beispielkontext, um ökologische, soziale, gesundheitliche und ökonomische Chancen und Risiken der Produktion unserer Nahrungsmittel in einen regional-globalen Bezug zu setzen. Diese ausgearbeitete Unterrichtseinheit vermittelt Fachwissen und fördert mithilfe motivierender und alltagsnaher Übungen die Bewertungskompetenz Ihrer Lernenden.
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