Die Struktur der DNA - virtuelle Moleküle in 3D

Dynamische Arbeitsblätter sind digitale Unterrichtsmedien, die Informationstexte, Aufgabenstellungen, Bilder und dynamische Konstruktionen auf einer Seite miteinander vereinigen. Die hier vorgestellten Arbeitsblätter enthalten Moleküldarstellungen, die es Schülerinnen und Schülern ermöglichen, aktiv mit einem 3D-DNA-Modell zu arbeiten, in dem sie verschiedene Strukturelemente ein- und ausblenden, sowie das Molekül beliebig drehen und wenden können. Technische Grundlage der 3D-Moleküle sind die kostenfrei nutzbaren Molekülbetrachter Jmol (betriebssystemunabhängig) und Chime. Zudem enthält die Lernumgebung eine kleine flash-basierte "Drag & Drop"-Übung.

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

• die Struktur der DNA kennen lernen.
• sich durch eigene Untersuchungen den molekularen Aufbau der DNA aktiv erschließen.
• die Möglichkeiten von Molekülbetrachtern erkennen und den Umgang mit diesen Werkzeugen lernen.
• in einem Ausblick die RNA mit den erworbenen fachlichen und methodischen Kenntnissen als weitere Nukleinsäure identifizieren.

Kurzinformation

Didaktisch-methodischer Kommentar

Die dynamischen Arbeitsblätter zur 3D-Struktur der DNA erlauben eine völlig eigenständige Auseinandersetzung der Schülerinnen und Schüler mit dem molekularen Aufbau des Moleküls. Durch den Einsatz eines Lerntagebuchs zur Sicherung und Dokumentation des Gelernten ist ein Austausch mit Mitschülern, und insbesondere ein Eingreifen durch die Lehrkraft, nicht erforderlich. Im Rahmen der Schulzeitverkürzung nimmt das Selbstlernen der Schülerinnen und Schüler einen immer wichtigeren Stellenwert ein. Der Bedarf an geeigneten Medien steigt. Alternativ zur Bearbeitung im Regelunterricht können die Lernenden die hier vorgestellten Materialien in schulischen Selbstlernzentren, aber auch zu Hause, nutzen, um sich die Struktur der DNA selbstständig zu erarbeiten. Dynamische Arbeitsblätter sind somit eine wichtiges Medium zur geforderten Förderung des eigenständigen Lernens der Schülerinnen und Schüler.

• Didaktische Vorbemerkungen
  Dynamische Arbeitsblätter mit 3D-Molekülen entschärfen Schwächen im räumlichen Vorstellungsvermögen und ermöglichen "selbstständige Entdeckungsreisen".
• Technische Voraussetzungen und Hinführung
  Infos zu Jmol sowie Chime und ein Tipp zum methodischen Einstieg: Eine MindMap zur DNA bietet einen guten Startpunkt für die Arbeit mit dem Lerntagebuch.
• Erarbeitung der Struktur der DNA
  Die Schülerinnen und Schüler sollen mit den Materialien selbstständig und aktiv-entdeckend arbeiten - die Lehrkraft agiert als Berater und Beobachter.
• Eigenständige Erforschung der RNA
  Die Lernenden haben die Möglichkeit, ihr gerade erworbenes Wissen zur DNA auf einzel- und doppelsträngige RNA-Strukturen anzuwenden.

Download

Internetadressen

• 3D-Struktur der DNA (Jmol)
  Lernumgebung zur 3D-Struktur der DNA mit Jmol-Molekülvisualisierungen (plattformunabhängig, Java Runtime Environment und Flash-Player erforderlich).
• 3D-Struktur der DNA (Chime)
  Lernumgebung zur 3D-Struktur der DNA mit Chime-Molekülvisualisierungen (Windows-Rechner, Plugin Chime der Firma MDL und Flash-Player erforderlich).

Zusatzinformationen

• Molekülbetrachter, Dynamische Arbeitsblätter, DNA
  Lehrer-Online-Artikel und weitere Materialien und Ideen für den Unterricht zum Thema DNA im Netz.

Die hier vorgestellten Materialien wurden entwickelt im Rahmen des BMBF-Projektes
Naturwissenschaften entdecken!

Informationen zu den Autoren

Dr. Matthias Nolte ist Lehrer für Biologie und Chemie. Nach ersten Erfahrungen mit dem Einsatz von 3D-Molekülen im Unterricht konzipierte er die hier vorgestellte Lernumgebung zur Struktur der DNA.

• Mehr Infos im Autorenverzeichnis
  Hier können Sie Kontakt mit Herrn Dr. Nolte aufnehmen. Zudem finden Sie hier eine Liste mit weiteren Lehrer-Online-Beiträgen des Autors.

Dr. Thomas Engel studierte Chemie und Lehramt Chemie und Biologie. Seit 2002 engagiert er sich bei den GDCh-Lehrerfortbildungskursen. Er programmierte die Moleküle der Lernumgebung zur DNA-Struktur.

• Mehr Infos im Autorenverzeichnis
  Hier können Sie Kontakt mit Herrn Dr. Engel aufnehmen. Zudem finden Sie hier eine Liste mit weiteren Lehrer-Online-Beiträgen des Autors.

Bertold Durst ist Lehrer für Biologie, Mathematik und Informatik und unterstütze die Entwicklung der Materialien mit vielen wertvollen Anregungen.

• Mehr Infos im Autorenverzeichnis
  Hier können Sie Kontakt mit Bertold Durst aufnehmen. Zudem finden Sie hier eine Liste mit weiteren Beiträgen des Autors.