Klickhit des Jahres 2024 im Fach Biologie

Evolution: Entstehung der Welt

Evolution Charles Darwin
Klickhit des Jahres 2024 im Fach Biologie

Evolution: Entstehung der Welt

Entdecken Sie den Klickhit des Jahres 2024 im Fach Biologie! In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler die Evolutionstheorie von Charles Darwin kennen.

Tipp der Redaktion

Wunderwelt Haare

Frau mit grauen Haaren
Tipp der Redaktion

Wunderwelt Haare

Mithilfe dieses Arbeitsmaterials erfahren die Lernenden, warum Haare – unabhängig von Alter und Geschlecht – aus biologischer Sicht grau werden.

Tipp der Redaktion

Wahrnehmung und Beobachtung

Augen
Tipp der Redaktion

Wahrnehmung und Beobachtung

Mithilfe dieser Unterrichtseinheit erfahren Lernende, welche Einflussfaktoren bei der menschlichen Wahrnehmung eine Rolle spielen.

Tipp der Redaktion

Keimung und Wachstum

Pflanzen in Erde in verschiedenen Stadien des Keimungsprozess
Tipp der Redaktion

Keimung und Wachstum

Mithilfe dieser Unterrichtseinheit erfahren Lernende, was Samen zum Keimen benötigen.

Tipp der Redaktion

Wald-Projekt

Lehrerin und Schülerin im Wald
Tipp der Redaktion

Wald-Projekt

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Wald führen die Lernenden eine Waldzustandserfassung durch.

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Nature of Science: Das Wesen der Naturwissenschaften verstehen

Unterrichtseinheit

Im gesellschaftlichen Diskurs wird häufig von der (Natur-)Wissenschaft gesprochen, die oft als allgemeingültige Argumentationsgrundlage herangezogen wird. In der Unterrichtseinheit sollen Schülerinnen und Schüler dieses Verständnis kritisch hinterfragen. Als Beitrag zu einer umfassenden naturwissenschaftlichen Bildung erarbeiten sie die Rahmenbedingungen von naturwissenschaftlichem Forschen und Handeln, diskutieren bestehende Kontroversen und Grenzen und gelangen so zu einem vertieften Verständnis über das Wesen bzw. die Eigenschaften der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung. In dieser Unterrichtseinheit setzen sich die Lernenden mit den (Natur-)Wissenschaften auseinander und werden befähigt, naturwissenschaftliche Erkenntnisse kritisch zu reflektieren und kompetent einzuordnen. Eine Schülerin stellt ihre Erfahrung mit der Unterrichtseinheit im Community Call des Forums Bildung (2023) vor: https://www.youtube.com/watch?v=DV387Otll_M&t=22s . Die Unterrichtseinheit ist nach den Prinzipien des Unterrichtskonzept des Deeper Learning nach Anne Sliwka und Britta Klopsch konzipiert und folgt dem Drei-Phasen-Modell des Deeper Learning. Vertiefende Informationen dazu bietet das Workbook für Lehrkräfte: "Deeper Learning gestalten" (Beigel, Klopsch & Slwika, 2023) der Deutsche Telekom Stiftung, das am Ende der Einheit verlinkt und kostenfrei verfügbar ist. Ziel der Unterrichtseinheit ist es, dass die Schülerinnen und Schüler Fachwissen im Bereich Naturwissenschaften erwerben und dieses durch die ko-kreative und ko-konstruktive Bearbeitung einer authentischen Lernleistung anwenden. Der Fokus liegt dabei auf dem Erwerb vielfältiger Kompetenzen, die in verschiedenen Konzepten beschrieben sind. Zum einen in den sogenannten 4Ks, die vier zentralen Kompetenzen des Lernens im 21. Jahrhundert: kritisches Denken, Kreativität, Kommunikation und Kollaboration. Zum anderen in den 21st Century Skills, die über das reine Fachwissen hinausgehen und Fähigkeiten wie Problemlösefähigkeit oder Eigenverantwortung umfassen. Weitere Kompetenzen sind die Entwicklung von Mastery – das tiefergehende Verständnis von einem bestimmten Fachgebiet –, von Kreativität sowie der Stärkung der Identität in Co-Agency, das gemeinsame Gestalten von Lernprozessen. Was zeichnet Prozesse der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung aus? Wie arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler? Welche naturwissenschaftlichen Forschungsmethoden gibt es? Diese Fragen stehen im Mittelpunk von Phase I, der Instruktions- und Aneignungsphase der Einheit. Schülerinnen und Schüler erhalten verschiedene Lernmaterialien, die in einer vorbereiteten Lernumgebung, teilweise auch digital, zur Verfügung stehen. Ziel ist es, mit Hilfe der Materialien die Eigenschaften von Naturwissenschaften zu verstehen und fachwissenschaftlich korrekt wiederzugeben. Dabei dienen die sieben von Lederman et al. (2002, 2006, 2014) identifizieren Merkmale von Naturwissenschaften als angestrebtes gemeinsames Wissensfundament für die Schülerinnen und Schüler, da sie alltagsrelevante und lebensnahe Eigenschaften darstellen. Die Lernenden wenden diese gelernten Merkmale daraufhin in einem fachlichen Kontext an und zeigen so, dass sie verstanden haben, wodurch wissenschaftliche Ergebnisse geprägt sind. In Phase II, der Phase "Ko-Konstruktion und Ko-Kreation" , wenden die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen aus Phase I praktisch an, indem sie die Merkmale naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnungsprozesse am konkreten Beispiel einer Wissenschaftlerin bzw. eines Wissenschaftlers oder alternativ anhand einer historischen oder aktuellen naturwissenschaftlichen Fragestellung erarbeiten. Die entstehenden Erkenntnisse werden für eine anschließende Präsentation aufbereitet, wobei den Schülerinnen und Schülern die Wahl des zu erstellenden Lernprodukts freisteht. In Phase III, der Phase "Authentische Leistung" , präsentieren die Schülerinnen und Schüler anschließend ihre authentische Lernleistung und teilen ihren Erkenntnisgewinn mit der Lerngruppe und ggf. der Schulöffentlichkeit. Relevanz des Themas In aktuellen gesamtgesellschaftlichen Diskussionen und Entwicklungen wird den Naturwissenschaften eine gemeinhin hohe Bedeutung zugemessen. Unsere heutige Welt basiert in vielen Bereichen auf naturwissenschaftlichen Erkenntnissen – technologische, medizinische und ökologische Fortschritte sind untrennbar mit ihnen verbunden. Gleichzeitig wird bestimmten naturwissenschaftlichen Erkenntnissen, etwa dem menschengemachten Klimawandel, aber auch immer wieder von einzelnen Personengruppen die Legitimität abgesprochen. Ziel einer umfassenden naturwissenschaftlichen Bildung sollte es daher sein, Schülerinnen und Schüler dazu zu befähigen, die Grundlagen und Rahmenbedingungen naturwissenschaftlicher Forschung zu verstehen, bestehende Kontroversen und Grenzen zu kennen und diese differenziert bewerten zu können. So entwickeln sie die Fähigkeit, naturwissenschaftliche Erkenntnisse kritisch einzuordnen, argumentativ zu verteidigen und fundiert in gesellschaftliche Diskurse und Aushandlungsprozesse einzubringen und werden letztlich in die Lage versetzt, ihre Zukunft reflektiert und verantwortungsvoll mitzugestalten. Vorkenntnisse Es ist davon auszugehen, dass Schülerinnen und Schüler zum Ende der Sekundarstufe I bereits grundlegend mit dem Prozess der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung vertraut sind. Je nach Bedarf stellt Material III dahingehend eine Wiederholung oder Einführung dar. Die Unterrichtseinheit ist so konzipiert, dass sich die Lernenden die notwendigen fachlichen Kenntnisse zur "Nature of Science" in der Aneignungs- und Instruktionsphase aneignen. Schülerinnen und Schüler, die in diesem Bereich bereits über Vorwissen verfügen, können die Phase schneller abschließen bzw. sich intensiver mit den weiterführenden Informationen in Material II auseinandersetzen. Didaktisch-methodische Kommentar Die Lerneinheit wurde für den Einsatz in der Grundlagenakademie der Einführungsphase entwickelt. Sie stellt eine Ergänzung zum fachgebundenen (Mathematik-, Deutsch- oder Englisch-) Vertiefungskurs nach der Ausbildungs- und Prüfungsordnung für die gymnasiale Oberstufe NRW dar, fördert gezielt fachliche und überfachliche Kompetenzen und führt die Schülerinnen und Schüler an das Konzept des Deeper Learning heran. Thematisch ist die Einheit in den naturwissenschaftlichen Fächern Biologie, Chemie und Physik verankert, wobei die Wahl der Vertiefungsthemen den Interessen und Neigungen der Schülerinnen und Schülern überlassen bleibt. Ziel ist die explizite Vermittlung von "Nature of Science" bzw. der Eigenschaften von Naturwissenschaften. Gebhard, Höttecke und Rehm (2017) stellen in ihrer "Pädagogik der Naturwissenschaften" heraus, dass die fachdidaktische Forschungslage zur Wirksamkeit der Vermittlung eindeutig ist. Dabei beziehen sie sich auch auf Khisfhe und Abd-El-Khalick (2002), die herausgearbeitet haben, dass Schülerinnen und Schülern von vielfältigen Reflexionsanlässe profitieren. Die naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung bzw. die Natur der Naturwissenschaften, soll von einer Meta-Ebene aus nachvollzogen werden. Am Beispiel der weiterentwickelten Bildungsstandards in den Naturwissenschaften für das Fach Chemie (MSA) (KMK, 2024) lässt sich exemplarisch die Passung von "Nature of Science" auf die curricularen Vorgaben verdeutlichen: "Bildung in der Chemie ermöglicht Einblicke in die Arbeitsweisen der chemischen Industrie und Forschung, fördert das Wissenschaftsverständnis im Sinne von Nature of Science, trägt zur lebenslangen individuellen Kompetenzentwicklung bei und ist somit ein wichtiger Teil der Allgemeinbildung (KMK, 2024, S.6)." "Die Erkenntnisgewinnungskompetenz der Lernenden zeigt sich in der Kenntnis grundlegender naturwissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen verbunden mit der Fähigkeit, diese zu beschreiben, zu erklären, für Erkenntnisprozesse systematisch zu nutzen und deren Möglichkeiten und Grenzen zu reflektieren (KMK, 2024, S.7)." Dittmer und Zabel (2019) betonen, dass naturwissenschaftliche Bildung die Rahmenbedingungen, Kontroversen und Grenzen von Wissenschaft in den Blick nehmen sollte. Der Bildungswert der Wissenschaft wird dabei unter dem Begriff "Nature of Science" diskutiert. "Nature of Sciene" steht für den didaktischen Anspruch, wissenschaftstheoretische und -historische Aspekte in den Naturwissenschaftsunterricht zu integrieren und die Vermittlung naturwissenschaftlicher Mythen durch eine rein lehrbuchorientierte geprägte Unterrichtspraxis zu verhindern (Dittmer & Zabel, 2019). Zentrale Fragen dabei lauten: Welche Fragen können Naturwissenschaftlerinnen und Naturwissenschaftler beantworten – und welche prinzipiell nicht? Welches Welt- und Menschenbild transportieren naturwissenschaftliche Theorien und Forschungsvorhaben? Worauf gründet sich naturwissenschaftliches Wissen, und wie haltbar und weitreichend ist es? Wie verhalten sich Naturwissenschaft und Religion zueinander? Worin unterscheidet sich die naturwissenschaftliche Sichtweise auf die Welt beispielsweise von einer künstlerischen Perspektive? (ebd.). In Phase I der Unterrichtseinheit steht das Sammeln bedeutungsvoller Lernerfahrungen im Mittelpunkt. Die Schülerinnen und Schüler erwerben ein solides Wissensfundament, das sie in Phase II gezielt vertiefen und weiterentwickeln. Die Vermittlung erfolgt über Impulse durch die Lehrkraft (z. B. Kurzvorträge) sowie durch die gemeinsame Diskussion im Plenum. Ergänzend arbeiten die Lernenden in Einzel- und Gruppenarbeitssettings an der Erschließung der "Lederman seven", wobei der Fokus auf eigenständiger Recherche liegt. Zur Unterstützung dient Material II, das als vorstrukturierte Lernhilfe konzipiert ist und Binnendifferenzierung ermöglicht. Es bündelt Informationen zum Thema "Nature of Science" für unterschiedlichen Niveaustufen - von populärwissenschaftlichen Texten über fachdidaktische Beiträge bis hin zu englischsprachigen Quellen. Darüber hinaus stehen audio-visuelle Angebote zur Verfügung, um unterschiedliche Lernzugänge zu ermöglichen und eine adressatengerechte Differenzierung zu fördern. Die zur Sicherung der Lerninhalte eingesetzte Mystery-Methode basiert auf einem problemorientierten Ansatz, bei dem die Schülerinnen und Schüler ein zunächst rätselhaftes Phänomen oder eine spannende Leitfrage bearbeiten. Im Sinne eines problemorientierten Unterrichtsansatzes gilt es, Informationen zu sammeln, zu analysieren und auf der Grundlage des in Phase I erworbenen Wissen miteinander zu verknüpfen, um das eingangs gestellte Problem bzw. die Frage zu beantworten. Das Ergebnis der Auseinandersetzung ist eine Concept-Map, die die individuellen Denkwege, Hypothesen, Ideen und Vorstellungen der Schülerinnen und Schülern sichtbar macht. Durch die kooperative Erstellung der Concept-Map werden, neben fachlichen Kompetenzen, insbesondere auch Kommunikationsfähigkeiten, Argumentationsfähigkeit und soziale Kompetenzen gezielt gefördert. In Phase II erfolgt die Erstellung der Lernprodukte. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten kollaborativ, kreativ und während der Recherchephase auch digital. Dabei wählen sie eigenverantwortlich ihre Lerngruppe, ihren Lernweg sowie die Form des Lernprodukts nach dem Prinzip "voice & choice" und gestalten ihren Lernweg aktiv mit. Durch den selbstgesteuerten Lernweg stärken sie sowohl ihre Recherchekompetenz als auch ihr methodisches Know-how. Ein zentrales Element dieser Phase ist die kritische Auseinandersetzung mit den gesammelten Informationen, die von den Lernenden analysiert und reflektiert werden. Die Lehrkraft begleitet diesen Prozess durch formatives Feedback zu dem Arbeitsprozess sowie zu den entstehenden Lernprodukten. Zur Strukturierung der Teamarbeit stellt Material IV eine koordinierende Aufgabenübersicht in Tabellenform zur Verfügung, die als niedrigschwellige Planungs- und Organisationshilfe in Phase II dient. Ergänzend wird die Kanban-Methode (Material V) eingeführt, die die Schülerinnen und Schüler in das agile Arbeiten einführt, agile Arbeitsprozesse und die Aufgabenverteilung im Team visualisiert und als Feedbackgrundlage dient. Für Lernende, die Unterstützung bei der Themenwahl benötigen, ist eine Liste mit Themenvorschlägen beigefügt, die passende Vorschläge zur Vermittlung der "Nature of Science" enthält und fachdidaktisch erprobt ist. Die Präsentation der authentischen Lernprodukte vor der Schulgemeinschaft und ggf. einer schulexternen Öffentlichkeit in Phase III fördert sowohl die Kommunikationskompetenz als auch das Selbstwirksamkeitserleben der Schülerinnen und Schüler. Sie erleben, dass sie komplexe naturwissenschaftliche Inhalte adressatengerecht vermitteln können und sie aktiv zu gesellschaftlich relevanten Diskussionen über die Eigenschaften von Naturwissenschaften beitragen können. In die Bewertung der Lernleistung durch die Lehrkraft werden dabei mehrere Komponenten einbezogen: Berücksichtigt werden vor allem die individuellen Lernprozesse, die Qualität der Lernprodukte, die Teamarbeit sowie die Präsentationsleistung vor der Schulgemeinschaft. Den Abschluss der Einheit bildet die Retrospektive im jeweiligen Team, in deren Rahmen die Schülerinnen und Schüler reflektieren, welche neuen fachlichen, methodischen und sozialen Kompetenzen sie in der Deeper Learning-Einheit entwickelt haben. Diese Reflexionsphase dient nicht nur der individuellen Auseinandersetzung der Lernenden mit dem eigenen Lernprozess, sondern liefert auch der Lehrkraft wertvolle Impulse zur Weiterentwicklung der Unterrichtseinheit. Fachbezogene Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler erläutern das Konzept der „Nature of Science“, kennen die Möglichkeiten und Grenzen naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung und können die zentralen Kriterien, Bedingungen und Eigenschaften wissenschaftlicher Wissensproduktion beschreiben. stellen die wissenschaftlichen Grundlagen fachwissenschaftlicher Probleme dar und ordnen diese in fachliche, historische und gesellschaftspolitische Kontexte ein. beurteilen Quellen in Bezug auf spezifische Interessenlagen. begründen die eigene Meinung kriteriengeleitet anhand von Sachinformationen, bewerten die persönliche und gesellschaftliche Tragweite und Bedeutsamkeit einzelner Forschungsprojekte im Kontext von „Nature of Science“. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen zielgerichtete Informationsrecherchen durch und wenden dabei Suchstrategien an (Medienkompetenzrahmen NRW 2.1.). filtern und strukturieren themenrelevante Informationen und Daten aus Medienangeboten, wandeln diese um und arbeiten sie auf (Medienkompetenzrahmen NRW 2.2). präsentieren Lern- und Arbeitsergebnisse sach-, adressaten- und situationsgerecht unter Einsatz geeigneter analoger und digitaler Medien, belegen verwendete Quellen, kennzeichnen Zitate und tauschen sich mit anderen konstruktiv über naturwissenschaftliche Sachverhalte auch in digitalen kollaborativen Arbeitssituationen aus. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler arbeiten ko-konstruktiv und ko-kreativ bei der Erstellung ihrer Lernprodukte. hinterfragen die von ihnen bearbeiteten Materialien kritisch und bewerten die Qualität von Informationen. kommunizieren ihre Arbeitsergebnisse sach- und adressatengerecht in ihren Gruppen und vor der Schulgemeinschaft. Beigel, J., Klopsch, B. & Sliwka, A. (2023). Deeper Learning gestalten. Ein Workbook für Lehrkräfte. Weinheim: Beltz. Open access: https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/media/publications/deeper-learning-gestalten-workbook.pdf Deeper Learning Initiative: https://hse-heidelberg.de/hsedigital/hse-digital-teaching-and-learning-lab/deeper-learning-initiative/deeper-learning Dittmer, A. & Zabel, J. (2019) . Das Wesen der Biologie verstehen; Impulse für den wissenschaftspropädeutischen Biologieunterricht. In Groß, J. et al. (Hrsg.), Biologiedidaktische Forschung: Erträge für die Praxis. Berlin: SpringerSpektrum. Heering, P. & Kremer, K. (2018). Nature of Science. In: Krüger, D. et al. (Hrsg.), Theorien in der naturwissenschaftlichen Forschung. Berlin: SpringerSpektrum. Gebhard, U., Höttecke, D. & Rehm, M. (2017). Pädagogik der Naturwissenschaften. Ein Studienbuch. Berlin: SpringerSpektrum. Forum Bildung Digitalisierung: Community Call: Digitaltag 2023 mit Deeper Learning: Entdecken. Verstehen. Gestalten.: https://www.youtube.com/watch?v=DV387Otll_M&t=22s Kultusministerkonferenz. (o. D.). Medienbildungskompetenz - Rahmenlehrplan für die Sekundarstufe I .: https://www.schulministerium.nrw/sites/default/files/documents/Medienkompetenzrahmen_NRW.pdf

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt / Chemie / Natur & Umwelt / Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Interaktives Begleitmaterial: Aufbau und Funktion des Mikroskops

Interaktives

Entdecken Sie interaktive Übungen für Ihren Unterricht! Dieses Arbeitsmaterial gehört zu der Unterrichtseinheit "Aufbau und Funktion des Mikroskops". Die interaktiven Übungen konzentrieren sich auf den Aufbau und die Funktion der einzelnen Teile des Mikroskops. Abgerundet wird die Unterrichtseinheit mit einem abwechslungsreichen Quiz. Über eine Begriffssuche steigt die Klasse der dazu gehörigen Unterrichtseinheit " Aufbau und Funktion des Mikroskops " in das Thema ein. Dazu stehen die Schülerinnen und Schüler am Platz. Die Lehrkraft blendet mit einer Präsentation nach und nach Begriffe ein, die das Mikroskop beschreiben. Schülerinnen und Schüler, die eine Idee haben, was gesucht ist, setzen sich lautlos hin. Die Klasse informiert sich selbstgesteuert durch ein H5P Image Hotspot über den Aufbau eines Mikroskops. Anschließend übertragen sie die Bestandteile direkt in das AB und verbessern diese selbstständig mithilfe eines H5P Drag and Drop-Quiz . Als optionale Übung kann ein H5P Suchsel durchgeführt werden, in dem sich einige Fachbegriffe zum Mikroskop versteckt haben. Desto besser die Fachbegriffe eingeübt werden, desto sicherer können sich die Schülerinnen und Schüler in diesem Thema ausdrücken und mit dem Arbeitsgerät umgehen. In einer Gruppenarbeit informiert sich die Klasse über die jeweiligen Funktionen der Bestandteile. An eigenen Mikroskopen identifiziert die Gruppe den zugewiesenen Bestandteil und präsentiert bzw. erklärt diesen in einer abschließenden Kurzpräsentation vor der Klasse. Auf dem AB verbinden die Schülerinnen und Schüler direkt den Bestandteil mit der zugehörigen Funktion und festigen die erarbeiteten Inhalte durch ein H5P Memory , bei dem sie jedem Bestandteil die passende Funktion zuordnen müssen. Im nächsten Teil erarbeiten die Schülerinnen und Schüler die Technik zum richtigen Mikroskopieren. Ein interaktives Video (Stummfilm) führt die Gruppen mit ihrem eigenen Mikroskop durch die Schritte des Mikroskopierens. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten Schritt für Schritt nach, was im Video demonstriert wird. Dazu werden sie direkt im Video aufgefordert, müssen demnach nicht selbstständig pausieren. Sie mikroskopieren erste Objekte (Trockenpräparate), z. B. Haare, Staub oder auch Fertigpräparate. Als Sicherung wird ein H5P Lückentext bearbeitet und die Lösungen auf das AB übertragen. In einem weiteren Video lernen die Schülerinnen und Schüler das Anfertigen eines Feuchtpräparates am Beispiel der Zwiebelhaut. Hier bietet es sich an, dass die Lernenden das Präparat durch das Okular abfotografieren, z. B. mit dem Smartphone/Tablet. Für die ersten mikroskopischen Zeichnungen ist es von Vorteil, das Foto digital einzufügen und nachzuzeichnen. Auf dem AB zeichnen die Schülerinnen und Schüler ihr erstes mikroskopisches Bild möglichst genau. Bei Bedarf kann das Anfärben von Präparaten am Beispiel von menschlichen Mundschleimhautzellen durchgeführt werden. Dazu entnehmen die Schülerinnen und Schüler mithilfe einer Textanleitung Schleimhautzellen aus dem Mund und lernen Demonstrationsvideos, wie man diese anfärbt, um sie unter dem Mikroskop sichtbar zu machen. Auch hier bietet es sich an, die Zellen zu fotografieren und zu zeichnen. Als Gesamtzusammenfassung lösen die Lernenden ein H5P-Quiz . Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler benennen die Bestandteile und erklären die Funktionen des Mikroskops. zählen die Schritte des korrekten Mikroskopierens auf. fertigen Trocken- und Feuchtpräparate an. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler vergleichen digitale Informationen mit dem Original. fertigen mikroskopische Fotos an. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler mikroskopieren in der Gruppe. bearbeiten kooperativ Arbeitsaufträge und präsentieren Informationen.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt
  • Sekundarstufe I

Gute Luft, gesunde Lunge: Schadstoffe, Wirkung und Schutzmaßnahmen

Unterrichtseinheit

Diese Unterrichtseinheit für den Biologieunterricht der Sekundarstufe I (Klasse 8–9) bietet Materialien und Anregungen, das Thema Luftschadstoffe und ihre Wirkung auf den menschlichen Organismus aus unterschiedlichen Perspektiven zu betrachten und gibt Hilfestellungen zur Beurteilung von Maßnahmen zum Gesundheitsschutz. Luft umgibt die Erde als schützende Hülle und stellt den notwendigen Sauerstoff für unsere Atmung bereit. Aber was ist, wenn Schadstoffe in der Luft sind? Die Unterrichtseinheit behandelt die Themen Luft, Luftschadstoffe und Luftreinhaltung. Ausgehend von den biologischen Grundlagen des Atmungssystems (Wege der Atemgase, Bau und Funktion der Lunge) wird der Einfluss von Luftschadstoffen auf die menschliche Gesundheit untersucht. Dabei stellt sich auch die Frage, wie diese Schadstoffe entstehen und in den Klassenraum gelangen. Zur Erarbeitung werden dafür unterschiedliche Aufgabentypen angeboten. Abschließend erarbeiten die Lernenden Maßnahmen und Verhaltensweisen, um die Gesundheit zu schützen und die Luft reinzuhalten. Die Lernenden arbeiten einzeln, in Paar- oder Gruppenarbeit. Sie teilen ihre Erkenntnisse im Plenum unter anderem als Präsentation von Plakatentwürfen und diskutieren sie. Dabei unterstützen sie sich gegenseitig. Die Aufgaben auf den Arbeitsblättern bieten verschiedene Herangehensweisen und unterschiedliche Schwierigkeitsgrade: zum Beispiel einfache Beobachtungs- oder Zuordnungsaufgaben, Lesetexte mit Fragen oder Diagramme, die erstellt und ausgewertet werden. Der Einsatz des Storytellings liefert einen roten Faden, der die einzelnen Unterrichtsstunden verbindet und an die Erlebniswelt der Lernenden anknüpft. Die Unterrichtseinheit hat einen starken Lebensweltbezug, da die Erkenntnisse (bis auf die kontrollierte Wohnraumlüftung) direkt angewendet werden können (siehe Lüftungsverhalten). Ebenso eng ist der Bezug zum Handwerk, da zum Beispiel Schornsteinfegerinnen und Schornsteinfeger mit dazu beitragen, dass die Luft in Räumen eine gute Qualität hat. Bei dieser Einheit bietet es sich an, Vertreterinnen und Vertreter des Handwerks in die Schule einzuladen, um gemeinsam mit ihnen über das Thema zu diskutieren. Die Unterrichtseinheit befasst sich mit dem Thema "Gute Luft, gesunde Lunge", so wie es beispielsweise im Inhaltsfeld Mensch und Gesundheit und dort dem Schwerpunkt Atmung und Blutkreislauf (Kernlehrplan Biologie), sowie einem Teilaspekt des Inhaltsfeldes Energieversorgung (Kernlehrplan Physik) vorgesehen ist. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den biologischen Grundlagen der Atmung und den gesundheitlichen Auswirkungen von Luftschadstoffen. Der ökologische und Nachhaltigkeitsaspekt kommt vor allem bei der Frage des richtigen Lüftens zum Tragen und hat dort eine unmittelbare Alltagsbedeutung. In der Unterrichtseinheit werden Inhalte zu den Themen Wege der Atemgase, Bau und Funktion der Lunge, Wirkung von Luftschadstoffen, richtiges Lüften und Alternativen zur Fensterlüftung erarbeitet. Die Lernenden stellen ihr erworbenes Wissen nachvollziehbar dar, erläutern Zusammenhänge, erkennen Probleme und formulieren Fragen, beobachten, werten Messdaten aus und ziehen ihre Schlüsse daraus und bewerten zum Beispiel Handlungsoptionen zur Verbesserung der Luftqualität in Klassenräumen (unter anderem Kompetenzen UF1, E1, E5, K2-4, B1-4 des Kernlehrplans Biologie für die Sekundarstufe I in Nordrhein-Westfalen). Vorkenntnisse aus dem Bereich Auswerten und Erstellen von Diagrammen sowie zur gezielten Informationssuche im Internet sind hilfreich, aber nicht Voraussetzung. Einzel-, Paar- und Gruppenarbeit dienen als Methoden der Wissensvermittlung und Erkenntnisgewinnung. Differenzierte Aufgabenstellungen ermöglichen die Arbeit auf unterschiedlichen Kompetenzstufen, so dass alle Lernenden einer Gruppe Lernzuwächse erzielen können. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen den Weg der Atemgase sowie den Aufbau und die Funktion der Lunge. kennen gesundheitliche Auswirkungen von exemplarisch ausgewählten Luftschadstoffen und können diese zuordnen. beschreiben verschiedene Maßnahmen zur Luftreinhaltung und bewerten diese mit Blick auf ihren Alltag. bewerten die Maßnahmen in Bezug auf den Nachhaltigkeitsaspekt. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen Informationsquellen wie das Internet, um gezielt Informationen zu einem eingegrenzten Thema zu finden. entnehmen einem Diagramm Informationen. können selbst ein informatives Diagramm aus gegebenen Daten erstellen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten gleichberechtigt mit einer Partnerin, einem Partner oder in einer Kleingruppe, tauschen Vorschläge aus und einigen sich. kommunizieren adressatengerecht und nutzen dabei auch die Fachsprache.

  • Biologie
  • Sekundarstufe I

Aufbau und Funktion des Mikroskops

Unterrichtseinheit
14,99 €

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Mikroskopieren lernen die Schülerinnen und Schüler den Aufbau sowie die Funktion des Mikroskops kennen. Anschließend lernen sie, wie man richtig mikroskopiert und fertigen selbst erste Präparate an. Die Klasse steigt mit einer gemeinsamen Begriffssuche in das Thema ein. Dazu stehen die Schülerinnen und Schüler zunächst an ihrem Platz. Die Lehrkraft zeigt über eine Präsentation nach und nach Informationen, die das Mikroskop beschreiben. Diejenigen Schülerinnen und Schüler, die eine Idee haben, welcher Begriff gesucht ist, setzen sich lautlos auf ihren Platz. Mithilfe eines H5P Image Hotspots erarbeitet sich die Klasse anschließend selbstgesteuert den Aufbau eines Mikroskops. Anschließend übertragen die Schülerinnen und Schüler die Mikroskop-Bestandteile in das zugehörige Arbeitsblatt und überprüfen ihre Ergebnisse eigenständig mithilfe eines H5P Drag and Drop-Quiz . Optional kann ein H5P Suchsel durchgeführt werden, in dem zentrale Fachbegriffe rund um das Mikroskop versteckt sind. Je besser die Fachbegriffe zu Beginn eingeübt werden, desto sicherer können sich die Schülerinnen und Schüler zu dem Thema ausdrücken und mit dem Arbeitsgerät umgehen. In einer Gruppenarbeit informieren sich die Schülerinnen und Schüler anschließend zu den Funktionen der einzelnen Bestandteile. An eigenen Mikroskopen identifiziert jede Gruppe den ihr zugewiesenen Bestandteil, den sie der Klasse in einer anschließenden Kurzpräsentation präsentiert. Auf dem Arbeitsblatt verbinden die Schülerinnen und Schüler die Bestandteile direkt mit den passenden Funktionen und festigen das erarbeitete Wissen durch ein H5P Memory . Im nächsten Abschnitt erarbeiten die Schülerinnen und Schüler die Technik des richtigen Mikroskopierens. Ein interaktives Video (Stummfilm) führt die Gruppen mit ihrem eigenen Mikroskop schirttweise durch den Prozess des Mikroskopierens. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten dabei Schritt für Schritt nach, was im Video demonstriert wird. Da sie in dem Video gezielte Anweisungen dazu erhalten, müssen sie dieses nicht selbstständig pausieren. Auf diese Weise mikroskopieren sie erste Objekte (Trockenpräparate) wie z. B. Haare, Staub oder vorgefertige Präparate. Zur Ergebnissicherung bearbeiten die Schülerinnen und Schüler einen H5P Lückentext und halten ihre Ergebnisse auf dem Arbeitsblatt fest. In einem weiteren Video lernen die Schülerinnen und Schüler am Beispiel der Zwiebelhaut, wie ein Feuchtpräparat angefertigt wird. An dieser Stelle bietet es sich an, dass die Lernenden das Präparat durch das Okular abfotografieren, z. B. mithilfe ihres Smartphones oder eines Tablets. Für die ersten mikroskopischen Zeichnungen ist es hilfreich, das Foto digital einzufügen und nachzuzeichnen. So erstellen die Schülerinnen und Schüler auf dem Arbeitsblatt ihre erste, möglichst genaue mikroskopische Zeichnung. Das Anfärben von Präparaten kann bei Bedarf am Beispiel menschlicher Mundschleimhautzellen durchgeführt werden. Dazu entnehmen die Schülerinnen und Schüler mithilfe einer Textanleitung Schleimhautzellen aus ihrem Mund und lernen anhand von Demonstrationsvideos, wie diese angefärbt werden können, um unter dem Mikroskop sichtbar zu werden. Auch hier bietet es sich an, die Zellen zunächst zu fotografieren und anschließend zeichnerisch festzuhalten. Zur abschließenden Zusammenfassung und Sicherung des Gelernten lösen die Lernenden ein H5P-Quiz . Das Mikroskop ist ein elementares Arbeitsgerät der Biologie. Wenn die Schülerinnen und Schüler den Umgang damit grundständig beherrschen, können sie es in der Folge sicher und selbstständig einsetzen. Ihre Eintragungen zum Aufbau des Mikroskops können die Schülerinnen und Schüler mithilfe des Quiz (H5P Nr. 2) direkt auf dem Arbeitsblatt überprüfen. Bei der Gruppenarbeit zu den Funktionen des Miskroskops ist zu beachten, dass die Lehrkraft den Schülerinnen und Schülern die Mikroskope direkt an ihre Plätze bringen sollte, da diese den sicheren Transport eines Mikroskops noch nicht erlernt haben. Die Gruppenarbeit ist für acht Gruppen konzipiert, wobei einige Gruppen bearbeiten zwei Mikroskop-Bestandteile bearbeiten, die sie anschließend präsentieren. Im nächsten Abschnitt der Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler, wie man korrekt mikroskopiert. Dabei bietet es sich an, die Mikroskope gesammelt am Pult oder an einem zentralen Ort bereitzustellen, sodass die Schülerinnen und Schüler sie selbstständig abholen müssen – ebenso wie die benötigten Materialien, beispielsweise Objektträger. Im interaktiven Video sehen die Gruppen zunächst, wie ein Mikroskop richtig getragen wird. Erst danach holen sie ihr eigenes Mikroskop und wenden das Gelernte praktisch an. Für das erste Mikroskopieren eignen sich Trockenpräparate wie Salz, Staub, Papier, Haare oder auch Fundastücke außerhalb der Schule wie z. B. tote Insekten. Auch die Betrachtung von Fertigpräparaten ist zum Erweitern der Mikroskopier-Kompetenz hilfreich. Dabei sollte die Lehrkraft darauf achten, dass alle Mitglieder einer Gruppe die einzelnen Schritte des Mikroskopierens eigenständig durchführen. Bei der Erstellung des Zwiebelpräparates können die bestehenden Gruppen beibehalten werden. Zusätzlich benötigtes Material sollte von der Lehrkraft bereitgestellt werden. Die erste mikroskopische Zeichnung der Zwiebelhaut wird den Schülerinnen und Schülern erleichtert, wenn sie das Präparat zunächst durch das Okular fotografieren. Hierfür können sie ein Smartphone oder Tablet verwenden. Ein Foto dazu ist in der begleitenden PowerPoint-Präsentation enthalten. Wichtig ist, dass das Smartphone oder Tablet nicht direkt auf dem Okular aufliegt. Das Foto kann anschließend in das Arbeitsblatt eingefügt und als Vorlage für die Zeichnung genutzt werden. Gegebenenfalls entsteht die Notwendigkeit, die Lernenden zu ermuntern, weil es manchmal schwierig ist, ein gutes Foto durch das Okular aufzunehmen. Indem sie ihre Fotos untereinander austauschen oder weitergeben, können sich die Schülerinnen und Schüler dabei auch gegenseitig unterstützen. Nach dem Zeichnen kann das Foto wieder entfernt werden, sodass nur die Zeichnung erhalten bleibt. Bei ihrer Zeichnung sollten sich die Lernenden auf einen kleinen Bildausschnitt konzentrieren, beispielsweise zwei bis drei Zwiebelzellen, und diese möglichst exakt zeichnen, anstatt das gesamte Präparat grob zu skizzieren. Gegebenenfalls sollte die Lehrkraft die Ermittlung der Gesamtvergrößerung noch einmal erläutern, da diese in der Zeichnung angegeben werden muss. Als Pufferlernziel kann das Anfärben von Feuchtpräparaten eingeplant werden. Auch hier bietet es sich an, die eingefärbten Mundschleimhautzellen zu fotografieren und zeichnerisch festzuhalten. Die abschließende Zusammenfassung über das Quiz sichert die wichtigsten Informationen der Einheit nachhaltig. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler benennen die Bestandteile und erklären deren Funktionen. zählen die Schritte des korrekten Mikroskopierens auf. fertigen Trocken- und Feuchtpräparate an. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler vergleichen digitale Informationen mit dem realen Objekt. erstellen mikroskopische Fotos. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler mikroskopieren in der Gruppe. bearbeiten kooperativ Arbeitsaufträge und präsentieren ihre Ergebnisse.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt
  • Sekundarstufe I
Titelbild Unterrichtsreihe: Körperfunktionen verstehen – Der menschliche Körper in der Biologie

Unterrichtsreihe: Körperfunktionen verstehen – Der menschliche Körper in der Biologie

Unterrichtseinheit
19,98 €

Diese biologiedidaktische Unterrichtsreihe vermittelt anschaulich zentrale Körperfunktionen und ihre Regelmechanismen. Inklusive Experimente, Modellarbeiten und Reflexionsaufgaben. Die Unterrichtsreihe „Körperfunktionen verstehen“ macht zentrale physiologische Prozesse des menschlichen Körpers für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I und II erfahrbar. Im Fokus stehen Kreislaufsystem, Atmung, Verdauung, Nervensystem, Hormonsystem und Homöostase. Die Reihe vermittelt nicht nur strukturelles Wissen über Organe und Systeme, sondern auch funktionelle Zusammenhänge: Wie wird der Blutdruck reguliert? Welche Rolle spielen Enzyme bei der Verdauung? Was passiert bei Stress im Hormonsystem? Durch einfache Experimente (z. B. Pulsmessung, Atemfrequenz, Reaktionszeiten), anschauliche Modelle und digitale Simulationen werden biologische Konzepte greifbar. Reflexionsaufgaben fördern das Verständnis individueller Gesundheit und gesellschaftlicher Herausforderungen (z. B. Ernährung, Stress, Bewegung). Die 37-seitige Unterrichtsreihe legt besonderen Wert auf die Verknüpfung von naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung mit persönlicher Lebenswelt. Sie eignet sich auch zur Vorbereitung auf Prüfungen in Biologie und fächerübergreifende Themen wie Gesundheitserziehung.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt
  • Berufliche Bildung, Sekundarstufe II

Die Nutzung von Pflanzen als Energielieferanten

Unterrichtseinheit
14,99 €

Die weltweite Energienutzung hat sich in den letzten 30 Jahren um 90 Prozent erhöht und zeigt bei wachsender Weltbevölkerung weiterhin eine steigende Tendenz. Die Pflanze Miscanthus könnte einen Ausweg aus einer bevorstehenden Ressourcenverknappung bieten. Nachwachsende Rohstoffe sind eine der Grundvoraussetzungen für das menschliche Leben. Besonders in einer Zeit, in der die Expansion der Weltbevölkerung zu einem stetig steigenden Bedarf an Nahrung und Energie führt, ist es von essenzieller Bedeutung, diese Ressourcen nachhaltig und umweltgerecht zu nutzen. Um realistische Ernährungskonzepte für die künftigen Generationen zu erstellen und umsetzen zu können, benötigen wir eine weltweite, nachhaltige Produktion von Energie. Energielieferant "Nachwachsende Rohstoffe" Zu den Kernaufgaben der Landwirtschaft gehört neben der Nahrungsmittelproduktion der Anbau nachwachsender Rohstoffe. Bevor die Menschheit beispielsweise Kohle, Erdöl oder Erdgas als Energielieferanten entdeckt hatten, wurden Pflanzen zur Energiegewinnung und Materialherstellung genutzt. Brennholz, Bauholz, Wolle, Faser-und Färberpflanzen für Textilien, Futtermittel für Zugtiere oder Arzneipflanzen sind nur einige Anwendungsbeispiele. Falls die gesamte globale Bevölkerung auf diese Methoden und Pflanzen wieder ausweichen müsste, stehen uns jedoch heutzutage innovative technische Verfahren zur Verfügung, die viele neue Produkte und Anwendungen bei wesentlich effizienterer Umwandlung ermöglichen. Miscanthus dient als Häckselgut oder in gepresster Form der Strom- und Hochtemperaturwärmerzeugung, der Kraftstofferzeugung, der Biogaserzeugung und der Niedertemperaturwärmeerzeugung. Hierunter wird die Erzeugung von Warmwasser bis 100 Grad Celsius verstanden. Eine C4-Pflanze erobert den Energiemarkt Das Chinagras, dessen botanischer Name Miscanthus lautet, ist eine C4-Pflanze mit hoher Biomasseleistung. Miscanthus gehört zur großen Familie der Süßgräser (Poaceae). Die Gattung umfasst rund 20 Arten, die vorrangig in China, Japan, Nepal und Tibet beheimatet sind. Die C4-Pflanze ist spätestens seit der Veröffentlichung des Buches "Schilfgras statt Atom" von Franz Alt als Biomasse-Lieferant in aller Munde. Viele kennen das Gras als Zierpflanze im Garten. Miscanthus ist mehrjährig und zeichnet sich durch eine sehr effektive Photosyntheserate und hohe Biomasseproduktion aus. Das Gras kann an einem einzigen Tag bis zu fünf Zentimeter wachsen. Die Pflanze ist ein ausgesprochenes Multitalent, welches einerseits hohe Erträge liefert und gleichzeitig das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid bindet. Ziel der Unterrichtseinheit ist es, eine allgemeine Übersicht über Nachwachsende Rohstoffe zu geben und anhand des ausgewählten Beispiels von Miscanthus auf einen speziellen Vertreter dieser Pflanzenklasse einzugehen. Forscherinnen und Forscher entwickeln zurzeit immer neue Ideen, wie nachwachsende Rohstoffe im Alltag genutzt werden können. Dank der raschen Entwicklung und der zukünftigen Bedeutung Nachwachsender Rohstoffe kann die Unterrichtseinheit beispielsweise im Fach Biologe im Kontext C3-und C4-Pflanzen eingebettet werden. Die Schülerinnen und Schüler: lernen nachwachsende Rohstoffe als alternative Energiequellen kennen. kennen einen typischen Pflanzenvertreter der Gruppe Nachwachsender Rohstoffe. nennen die Charakteristika von C4-Pflanzen.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt
  • Sekundarstufe II

Die Ernährungspyramide im Unterricht – Unterrichtsmaterial ab Klasse 5

Fachartikel

Die BZfE-Ernährungspyramide ist ein einfaches, didaktisches Modell für unser tägliches Essen und Trinken. Die dazugehörige Materialsammlung bietet veränderbare Arbeitsblätter und Lebensmittelfotos, die Sie auf vielfältige Weise nutzen können: im Unterricht, an Projekttagen oder in AGs.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt / Ernährung & Gesundheit / Gesundheitsschutz / Pflege, Therapie, Medizin
  • Sekundarstufe I

Unterrichtsmaterial und News für das Fach Biologie

Hier finden Lehrkräfte der Sekundarstufen I und II kostenlose und kostenpflichtige Arbeitsblätter, Kopiervorlagen, Unterrichtsmaterialien und interaktive Übungen mit Lösungsvorschlägen zum Download und für den direkten Einsatz im Biologie-Unterricht oder in Vertretungsstunden. Ob Materialien zu Zellbiologie, Botanik, Ökologie, Immunsystem, Neurobiologie oder Tierkunde: Dieses Fachportal bietet Lehrerinnen und Lehrern jede Menge lehrplanorientierte Unterrichtsideen, Bildugnsnachrichten sowie Tipps zu Apps und Tools für ihren Biologieunterricht an Gymnasien, Gesamt-, Real-, Haupt- und Mittelschulen. 

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