Unterrichtsmaterialien Biologie: Ganze Werke Seite 11/36
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Biokatalysatoren oder Enzyme
Biokatalysatoren gibt es nicht nur in der Kartoffel oder als Pulver in der Chemievorbereitung. In diesem Beitrag kommen allt├ñgliche Stoffe mit Enzymen zum Einsatz, wodurch die weite Verbreitung und Verwendung von Enzymen in der Lebenswirklichkeit der Menschen deutlich wird. Anhand von Schülerversuchen, die teils auch als Hausaufgabe durchgeführt werden können, werden die Temperatur- und pH-Wert-Abhängigkeit der Enzyme ebenso erarbeitet wie die typischen Eigenschaften der Enzyme, also Wirk- und Stoffspezifität.
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MINT Zirkel – Ausgabe 1, März 2022
Ob Batterien die Speicher der Zukunft sind, was hinter dem Schwarmverhalten steckt, wie ihr mit einem Mystery spielerisch den Bau der Daniell-Zelle erarbeiten könnt und viele weitere spannende Themen gibt es für euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder einige Zusatzmaterialien für euch dabei. Jetzt reinschauen!
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Der Brauprozess des Biers
Ihre Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich in dieser Unterrichtseinheit die moderne Bierherstellung weitgehend selbstständig. Dabei werden Fragestellungen über die Zutaten, den Alkoholgehalt und die typische Farbe des Biers innerhalb von sechs Schülerexperimenten beantwortet. Die Unterrichtseinheit enthält zusätzlich die Erstellung eines zusammenfassenden E-Books in Gruppenarbeit als Lernprodukt. Am Ende der Einheit dienen interaktive LearningApps-Übungen als Lernerfolgskontrolle.
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Das menschliche Auge und die Gefährdung durch Smartphones
Von unseren fünf Sinnen wird der Sehsinn als der mitunter wichtigste angesehen. Auch den Schülerinnen und Schülern ist die Bedeutung des Auges als hochspezialisiertes, sehr empfindliches Präzisionsinstrument bewusst. Handeln die Jugendlichen aber auch entsprechend augenschonend? Der ungebremste Gebrauch von Smartphone und Tablet spricht eigentlich dagegen – die Kurzsichtigkeit, die zum großen Teil darauf zurückzuführen ist, belastet etwa die Hälfte der jungen Generation. Augenärzte sprechen von „digitalem Augenstress“, der zu „digitalen Augenerkrankungen“ führen kann. Wenn also die Anatomie des Auges, die Schutzeinrichtungen und -wirkungen und der Sehvorgang im Unterricht behandelt werden, sollte den angesprochenen Auswirkungen auf das Auge Rechnung getragen werden, um damit eine zielgerichtete Gesundheitsvorsorge zu betreiben. Als Lehrkraft dürfen Sie sich dabei der Zustimmung der meisten Eltern gewiss sein.
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Evolutionstheorien und deren Anwendung im Mystery
In dieser thematisch einführenden Unterrichtseinheit zur Evolution erarbeiten sich Ihre Schülerinnen und Schüler durch Texterschließung in einer themenverschiedenen Gruppenarbeit die vier verschiedenen Evolutionstheorien von Lamarck, Cuvier, Darwin und Aristoteles. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der darwinschen Evolutionstheorie. Im anschließenden Unterrichtsgeschehen beantworten die Lernenden in einem Mystery die Frage, warum die Kerguelenfliege Calycopteryx moseleyi keine Flügel besitzt. Als Gesamtsicherung der Unterrichtseinhei kommt eine interaktive LearningApps-Übung zur Wiederholung der wichtigsten Inhalte der Sequenz zum Einsatz.
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Verantwortungsvolle Tierhaltung
In dieser Unterrichtseinheit beschäftigen sich Ihre Schülerinnen und Schüler mit der durch die vom Menschen initiierte Domestikation angestoßenen Entwicklung von Wildtieren hin zu Haustieren. In arbeitsteiliger Gruppenarbeit beschäftigen sie sich dabei mit der Hauskatze, dem Hund, dem Haushuhn, dem Schwein, dem Hausrind sowie dem Pferd. Sie werden mit grundlegenden Haltungsbedingungen von Haus- und Nutztieren vertraut gemacht und hinsichtlich eines verantwortlichen Umgangs mit Tieren im eigenen Heim sowie in der Landwirtschaft sensibilisiert. Der Nutzen von Tieren für den Menschen früher und heute stellt dabei ebenfalls einen wesentlichen Aspekt dar.
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Biokatalyse
Jede Zelle stellt eine größere Anzahl verschiedener Stoffe her als große chemische Fabriken. Die Geschwindigkeiten der meisten Reaktionen sind an den jeweiligen Bedarf angepasst. Ein wesentlicher Grund dafür ist die Konzentration reaktionsspezifischer Katalysatoren, der Enzyme. Ihre Wirkungsweise bei der Herabsetzung der Aktivierungsenergie, ihre Typen und der Einfluss des pH-Werts und der Temperatur sowie unterschiedlicher Hemmstoffe sind Gegenstand dieser Unterrichtseinheit. Dabei werden Grundlagen zum Thema Reaktionsgeschwindigkeit und Katalyse reaktiviert und um biogen relevante Aspekte erweitert. Methodisch halten sich Schülerexperimente und Materialien zur selbstständigen Erarbeitung von Inhalten die Waage.
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Abiotische und biotische Faktoren in Ökosystemen
Die vorliegende Einheit enthält zwei Klausurvorschläge zum Themenbereich der Ökologie und Nachhaltigkeit, welche zur Abiturvorbereitung dienen können. Ihre Lernenden bearbeiten dabei Aufgaben zu den Themenbereichen ökologische Faktoren, Artenvielfalt, Populationsentwicklung, Stoffkreisläufe und Beeinflussung des Menschen auf Ökosysteme.
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Fossilien als Belege der Evolution
In der vorliegenden Unterrichtsreihe bearbeiten Ihre Schülerinnen und Schüler das Thema Fossilien als Belege der Evolution. Im Fokus steht dabei ein Lernportfolio, das motivierendes Basiswissen zum Arbeiten mit Sketchnotes und biologisches Grundlagenwissen zum Themen-gebiet Evolution der Wirbeltiere vermittelt. Ihre Lernenden trainieren zusätzlich die Arbeit mit Neuen Medien, eigenständige Internet-Recherche und die Visualisierung relevanter Informationen.
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Organspende als Pflicht für alle?
In dieser Einheit befassen sich Ihre Schülerinnen und Schüler mit den biologischen, rechtlichen und persönlichen Aspekten der Organ- und Gewebetransplantation. Dabei steht der bioethische Konflikt der Frage „Sollte Organspende Pflicht sein?“ im Vordergrund. Ihre Lernenden beziehen Position aus eigens recherchierten Informationen und lernen eine zielführende Argumentation.
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Chemiewaffe Nowitschok, ein Synapsengift: mündliche Abiturprüfung
Abiturientinnen und Abiturienten bereiten mit diesem Material den Vortrag in der mündlichen Abiturprüfung zur Wirkung des Neurotoxins Nowitschok vor. Die Chemiewaffe war 2018 weltweit in den Medien, nachdem der ehemalige russische Doppelagent Sergej Skripal und seine Tochter Julija in Salisbury damit vergiftet wurden. 2020 war auch beim Attentat auf den Kreml-Kritiker Alexej Nawalny eindeutig Nowitschok die Ursache der lebensbedrohlichen Intoxikation. Nowitschok hemmt die Aktivität der Acetylcholinesterase. Ist das Enzym blockiert, strömen unaufhörlich Natriumionen in die postsynaptische Nervenzelle und lösen ein aktivierendes Signal (EPSP) aus. Dies hat Muskelkrämpfe zur Folge. Bei schneller medizinischer Betreuung können Atropin oder Oxime zur Rettung eingesetzt werden. Mithilfe ihrer Kompetenzen zur Enzymatik und Neurobiologie erklären Ihre Schüler die Vergiftungserscheinungen auf molekularer Systemebene.
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Dem Hepatitis-C-Virus auf der Spur
Hepatitis, eine entzündliche Erkrankung der Leber, geht zunächst mit Müdigkeit, Appetitlosigkeit und Erbrechen einher, schließlich kommt es oft zu der als „Gelbsucht“ bekannten typischen Verfärbung von Haut und Augen. Bei einem chronischen Verlauf drohen Leberzirrhose und Tumorbildung. Neue methodische Ansätze, die wesentlich von Harvey J. ALTER, Michael HOUGHTON und Charles M. RICE geprägt wurden, brachten den Nachweis des lange unbekannten Hepatitis-C-Virus (HCV). Dies war die wesentliche Grundlage für Fortschritte in der Diagnostik und Therapie. Im Jahr 2020 wurden die drei Wissenschaftler daher mit dem Nobelpreis für Medizin oder Physiologie geehrt. Hepatitis als bedeutsame Erkrankung, die wissenschaftliche Arbeit der drei Preisträger, aber auch die heutigen Behandlungsmöglichkeiten bieten interessante Anknüpfungspunkte für klassische Themen des Biologieunterrichts in der Sekundarstufe II.
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Chlamydien
Chlamydien sind nicht nur aus humanpathogener, sondern auch aus biologischer Sicht erwähnenswert, denn sie haben eine besondere Stellung unter den Bakterien. Trotz überwiegend bakterieller Eigenschaften besitzen sie einen virenähnlichen Entwicklungszyklus und zählen daher (wie Viren) zu den obligat intrazellulären Parasiten. Heimlich haben diese Parasiten die Menschheit durchseucht. Eine wirksame Impfung liegt bis dato nicht vor. Die Unwissenheit unter den Jugendlichen und jungen Erwachsenen, trotz schulischer Bildung inklusive Sexualerziehung und anderem Unterricht, ist ein nicht zu unterschätzender Faktor, der zur weiteren Verbreitung dieses Erregers beiträgt. Somit kann dieser Sachgegenstand, der viele biologische Anknüpfungsthemen bietet, auch einen überfachlichen Beitrag zur Gesundheitserziehung leisten.
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Homologie & Analogie bei Nervensystemen und Proteinen: mündliches Abitur
Abiturienten bereiten mit diesem Material den Vortrag in der mündlichen Abiturprüfung vor. Die Schülerinnen und Schüler untersuchen verschiedene Nervensysteme und Wirbeltiergehirne hinsichtlich ihrer Verwandtschaft und Abstammung auf Homologien. Analoge Organe haben dieselbe Funktion, aber keine gemeinsame Abstammung. Man bezeichnet dies auch als konvergente Evolution. Diese kommt vor, wenn auf Lebewesen ein ähnlicher Selektionsdruck wirkt, diese aber unabhängig voneinander gleichartige Angepasstheiten entwickeln. Kreationisten unterstellen gerne, dass Evolution mit Ähnlichkeit begründet und umgekehrt Homologie durch evolutionstheoretische Annahmen bestimmt werde. Damit entstünde ein Zirkel gegenseitiger Selbstbestätigung, wodurch das evolutionstheoretische Homologieargument an Wert verlöre. Kreationisten übersehen jedoch, wie perfekt belegte Homologien in ein System gemeinsamer Abstammung passen. Der Beweis für gemeinsame Abstammung stammt allerdings aus den Ähnlichkeitsmustern vieler
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Mikroskopieren
Diese Unterrichtseinheit beschäftigt sich mit dem Aufbau, der Funktionsweise sowie der praktischen Anwendung des Mikroskops. Nach einer kurzen theoretischen Einführung zum Mikroskop selbst liegt der Schwerpunkt auf dem praktischen Mikroskopieren verschiedener Zellen. Die Einheit ist als Lernzirkel konzipiert, der je nach Klassenstufe und Leistungsstand variiert werden kann. In der fünften Klasse bieten sich vor allem die Stationen zur Heranführung an das Mikroskopieren an. In der siebten Klasse hingegen reicht es, den Aufbau des Mikroskops kurz zu wiederholen und den Schwerpunkt auf den „Profilteil“ zur mikroskopischen Zeichnung sowie die Kleinstlebewesen zu legen. Die Motivation wird durch Abwechslung in Form von Spielen, Rätseln und praktischen Übungen sowie einem Fokus auf dem selbstständigem Arbeiten gefördert.
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Ist Verhütung Frauensache?
Das Leitthema dieser Einheit könnte als herausfordernd oder etwas angriffslustig empfunden werden, trifft es doch genau den Zeitgeist. Wer übernimmt heute die Verantwortung für die Verhütung von Schwangerschaft und sexuell übertragbaren Krankheiten? Ein zu kurz greifender Verweis auf die Antibabypille überträgt allein der Frau die Verantwortung für ein unbeschwertes Sexualleben. Für junge Mädchen und Frauen bietet sich ein Hormonpräparat aber nicht immer an und kein hormonell wirksames Verhütungsmittel schützt vor Geschlechtskrankheiten. In dieser Einheit erarbeiten die Lernenden am Fall von Samanta und Jacob die Nöte eines jungen Liebespaares vor dem „ersten Mal“. Sie erwerben Sachkompetenzen zum Befruchtungsprozess und den Vor- und Nachteilen gebräuchlicher Verhütungsmittel. Auch ihre Assoziationen und Emotionen zum brisantesten Thema der Pubertät werden aufgegriffen. Zum Ende beziehen sie begründet Stellung und haben eine reflektierte Haltung zur Thematik erworben.
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MINT Zirkel – Ausgabe 4, Dezember 2021
Was es Neues aus der Milchstraße gibt, wie unsere Gedanken entstehen und warum wir sie lesen können, wie man einen Robotergreifarm aus günstigen Materialien bauen kann und viele weitere spannende Themen erwarten euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Ein paar Zusatzmaterialien sind auch wieder dabei. Jetzt reinschauen!
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Fruktosestoffwechsel und Fruktoseintoleranz
Ihre Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich in dieser Unterrichtseinheit mit den stoffwechselphysiologischen und molekulargenetischen Grundlagen der Fruktosemalabsorption und der hereditären Fruktoseintoleranz. Neben der Kohlenhydratverdauung werden auch Therapieansätze der modernen Medizin und Diagnoseverfahren wie die Stammbaumanalyse behandelt. Die Materialien sind für den Einsatz im bilingualen Biologieunterricht auch in englischer Sprache verfügbar.
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Ein Adventskalender zu Evolution
In diesem Adventskalender prüfen Ihre Schülerinnen und Schüler auf humorvolle Weise ihr Fachwissen zu berühmten Evolutionstheoretikern, Umwelteinflüssen auf die Genetik und Selektionsprozessen. In 24 Schritten wird die weihnachtliche Geschichte einer Schweineherde erzählt und dabei auf Fachbegriffe aus Themengebieten wie Artbildung und Biodiversität eingegangen.
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Die Skelettmuskulatur
In dieser Lerneinheit werden verschiedene Modelle genutzt, um den Muskelaufbau und die Funktion von Muskeln zu veranschaulichen und zu erklären. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten selbstständig Fachwissen über den menschlichen Bewegungsapparat und das Spieler-Gegenspieler-Prinzip unserer Skelettmuskulatur. Anhand von drei wesentlichen Qualitätsmerkmalen findet eine kritische Reflexion der selbst erstellten Modelle statt.
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Aktive und passive Immunisierung
Die Thematik "Impfungen" hat in den letzten Jahren stetig an Aktualität gewonnen. In der vorliegenden Unterrichtseinheit erarbeiten die Schülerinnen und Schüler Eigenschaften verschiedener Krankheitserreger und des Immunsystems. Es werden Unterschiede der passiven und aktiven Immunisierung sowie der zellulären und humoralen Immunantwort und Immunität erläutert. Die Einheit endet mit einer Impfdebatte, in der die Lernenden ihr erlerntes Wissen testen können.
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Interaktives Weihnachtsrätsel zur Evolution
Interaktives Weihnachtsrätsel zur Evolution
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Die Alpen als Natur-, Lebens- und Wirtschaftsraum
Die Alpenregion ist ein beliebtes Touristenziel und ein ebenso wichtiger Transitraum. In dieser schülerzentrierten Lerneinheit werden mittels Stationenarbeit die Lebensweisen der Menschen in der Alpenregion, prägende Naturereignisse und wirtschaftliche Standpunkte behandelt. Ihre Schülerinnen und Schüler erarbeiten Informationen zu Höhenstufen und beziehen Stellung zur touristischen und landwirtschaftlichen Nutzung des Alpenraumes.uristischen und landwirtschaftlichen Nutzung des Alpenraumes.
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Abiturtraining 5: Aminosäuren, Peptide und Proteine
Dieser fünfte Beitrag der Reihe „Abiturtraining“ nimmt das bedeutsame Thema der Aminosäuren, Peptide und Proteine in den Blick. Auf drei unterschiedlichen Niveaustufen können die Schülerinnen und Schüler wesentliche Inhalte dieses Themenfelds wiederholen und vertiefen. Dazu gehören der Aufbau von Aminosäuren, deren Klassifizierung über die Eigenschaften der Seitenkette, die Beeinflussung ihrer Struktur in Abhängigkeit vom pH-Wert sowie Trenn- und Nachweisverfahren für Aminosäuren, die Peptidbindung als Verbindungselement zwischen Aminosäuren zu Peptiden und Proteinen, Peptidsynthesen, relevante Strukturebenen von Proteinen, Denaturierungsprozesse und enzymatische Reaktionen. Bei der Konzeption der differenzierten Aufgaben wurden alle vier Kompetenzbereiche berücksichtigt, um ein möglichst effektives Training für das Abitur zu gewährleisten.
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Die Maus als Adipositas-Modell
Die Adipositas, als weltweit verbreitete Krankheit, wird als Pandemie eingestuft. Auch in Deutschland sind zwei Drittel der Männer und etwa die Hälfte aller Frauen im Erwachsenenalter übergewichtig. Die Fettleibigkeit beruht auf einem homöostatischen Ungleichgewicht. Wissenschaftler bemühen sich fieberhaft, Ursachen zu klären und Therapien zu erforschen. Sie verfolgen an mutierten adipösen ob-Mäusen einen vielversprechenden Ansatz. Die Schülerinnen und Schüler stellen die Regulation des Fettstoffwechsels unter Kontrolle von Leptin in einem Regelkreis dar, beschreiben die „ob-Maus“ als Adipositas-Modellorganismus und werten ein Experiment mit erstaunlichen Ergebnissen unter Reflexion des naturwissenschaftlichen Erkenntnisweges aus.
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