MINT: Willkommen im Fachbereich

Mit dieser Unterrichtseinheit erhalten Ihre Schülerinnen und Schüler ein detailliertes Wissen über den universellen Energieträger Adenosintriphosphat, kurz ATP. Zum einen wird auf die Bildung sowie die Funktion des Moleküls eingegangen und zum anderen wird die Bedeutung des Moleküls im menschlichen Körper diskutiert. Adenosintriphosphat ist das wichtigste Molekül, wenn es um die Speicherung und zur Bereitstellung von Energie in Lebewesen geht. Es ist für viele Stoffwechselprozesse von entscheidender Bedeutung und lebensnotwendig. Ohne ATP findet kein Leben statt. Diese Rolle als wichtigster Energielieferanten sollte im Unterricht thematisiert und verdeutlicht werden. In der Unterrichtseinheit beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler zunächst mit dem Aufbau des Moleküls und vergleichen strukturelle Ähnlichkeiten zu den bereits bekannten Nukleinsäuren. Neben dem Aufbau des Moleküls wird der Fokus zunächst auf die Unterscheidung und das Zusammenwirken von endergonischen und exergonischen Stoffwechselprozessen gelegt. Im Anschluss werden im Zuge der chemiosmotischen Theorie der ATP-Synthese, die zur Entstehung eines Protonengradienten notwendigen Stoffwechselprozesse sowie die eigentliche Funktion der ATP-Synthase im Detail besprochen. Zuletzt wird die Wichtigkeit dieses Moleküls für den menschlichen Körper hervorgehoben, indem die verschiedenen Wirkungsorte thematisiert werden. Die Einheit von Dr. Matthias Nolte wurde überarbeitet und im Zusammenhang mit MS Wissenschaft erstellt. Das Unterrichtsmaterial eignet sich für den Unterricht in der gymnasialen Oberstufe im Fach Biologie. Es orientiert sich vor allem an dem Rahmenlehrplan für die Länder Berlin und Brandenburg, lässt sich aber problemlos in alle anderen Rahmenlehrpläne der Bundesländer einbetten. Das Material kann insbesondere für das Thema "Stoffwechsel und Informationsweiterleitung auf zellulärer Ebene" angewandt werden. Die Einheit liefert einen detaillierten Überblick über das Molekül Adenosintriphosphat, dessen Aufbau und Funktion sowie dessen bedeutende Rolle bei biologischen Stoffwechselprozessen. Sie liefert damit einen klaren Lebensweltbezug. Das Material eignet sich für Grundkurse und Leistungskurse, sowie auch für heterogene Lerngruppen. Neben verschiedenen Lernmethoden und Sozialformen stellt die Unterrichtseinheit auch optionale Zusatzaufgaben zur Verfügung. Mit Hilfe der Infotexte können die Aufgabenstellungen in den meisten Fällen selbstständig bearbeitet werden. Einige Aufgaben enthalten eine zusätzliche Aufforderung zur Recherche, sodass ein kritischer Umgang mit Quellen und die eigene Fähigkeit zu recherchieren geschult werden. Vorkenntnisse in Bezug auf das Basiswissen des Stoffwechsels sollten vorliegen. Hierzu gehören beispielweise grundlegende Kenntnisse im Rahmen der Zellbiologie wie der Aufbau von eukaryotischen Zellen sowie insbesondere die Vorgänge an der Doppelmembran (zum Beispiel der aktive und passive Transport durch die Membran). Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erlangen detailliertes Wissen über das Molekül ATP. befassen sich mit dem Aufbau und der Funktion von ATP. lernen die Bedeutung von ATP im menschlichen Körper kennen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen verschiedene Medienangebote für ihre Recherche. wählen digitale Inhalte und Informationen selbstständig aus. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wenden ihr Wissen auf fächerübergreifende Fragestellungen an. bearbeiten Aufgabenstellungen zusammen mit anderen Schülerinnen und Schülern. kommunizieren sachlich und geben ihr Wissen an andere Schülerinnen und Schüler weiter.

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler, wie Kochsalzkristalle aufgebaut sind und welche Eigenschaften diese haben. Mithilfe von fünf Quizzen, einem Arbeitsblatt und einer Einstiegspräsentation können die Schülerinnen und Schüler einzelne Lernziele dieser Unterrichtseinheit erarbeiten. Die Lehrkraft unterstützt mithilfe der Einstiegspräsentation und Unterrichtsgesprächen. Als Highlight erstellen die Lernenden eigene Ionengittermodelle. Zu Beginn zeigt die Lehrkraft ein Bild eines Corona-Virus. Die Schülerinnen und Schüler sammeln Symptome einer Corona-Infektion, die visualisiert werden, und besprechen Ageusie (Geschmacksverlust). Dann zeigt die Lehrkraft Zucker und Salz in Kristallform und fragt, wie man die Stoffe ohne Geschmackssinn unterscheiden kann. Im ersten Teilziel mikroskopieren die Schülerinnen und Schüler Zucker und Salz und dokumentieren ihre Erkenntnisse. Sie erkennen, dass Zucker monokline und Salz würfelförmige Kristalle bildet. Die Schülerinnen und Schüler untersuchen den Kristallaufbau von Salz und beobachten die Kristallisation per H5P-Bilderfolge. Sie lernen, dass Kochsalz aus Ionen besteht, und arbeiten dies in einem Lückentext aus, der mit einem weiteren H5P-Quiz überprüft wird. Anschließend erstellen die Schülerinnen und Schüler mit Zahnstocher und Gummibärchen ein NaCl-Ionengittermodell und diskutieren dessen Schwächen. Schließlich lesen die Schülerinnen und Schüler über drei Eigenschaften von NaCl (hoher Schmelzpunkt, spröde, elektrische Leitfähigkeit) und notieren diese. Zum Abschluss lösen sie ein zusammenfassendes Quiz. Im Unterrichtsgespräch unterstützt durch eine Präsentation leitet die Lehrkraft zur folgenden Frage über: Wie könnte man Zucker und Kochsalz unterscheiden, wenn man an Ageusie leidet? Naturwissenschaftlich erarbeiten die Schülerinnen und Schüler in Paararbeit beziehungsweise Gruppenarbeit die unterschiedlichen Kristallstrukturen von Zucker und Kochsalz durch Mikroskopieren. Beim Zeichnen sollte die Lehrkraft dazu ermutigen, einen aussagekräftigen Kristall möglichst genau zu zeichnen. Bei digitalen Heften kann auch mit dem digitalen Endgerät, zum Beispiel Tablet durch das Okular des Mikroskops fotografiert werden und die Fotos in das Heft eingefügt werden. Mit Hilfe des H5P-Quiz "Infografik-Zucker-Salz" beobachten die Schülerinnen und Schüler selbstständig die Bilderfolge zur Kristallisation. Beim Erstellen der Modelle in Gruppenarbeit muss die Lehrkraft eventuell mit Hinweisen unterstützen und den Schülerinnen und Schüler den Tipp geben, dass sie mit einer einzigen Ionenschicht beginnen sollen. Des Weiteren können Hinweise zur Anzahl der Ionen in einer Schicht gegeben werden. Vor dem Ausfüllen und Lesen des Textes über das Modell von NaCl im Unterrichtsgespräch (im Anschluss an die Gruppenarbeit) kann die Lehrkraft, falls Bedarf besteht, mit Hilfe der Folie die NaCl-Struktur erklären. Nach dem Erarbeiten der Eigenschaften bietet sich ein weiteres zusammenfassendes Unterrichtsgespräch an, indem die Eigenschaften durch die Klasse in eigenen Worten erklärt werden. Die Einheit ist so gestaltet, dass die Schülerinnen und Schüler möglichst viel selbstständig und eigenverantwortlich erarbeiten. Sie könnte mit einigen Hinweisen auch als Arbeitsauftrag für eine Lerngruppe durchgeführt werden. Sollte die Lerngruppe noch nicht in Berührung mit H5P-Formaten gekommen sein, so müsste die Lehrkraft hier eventuell unterstützen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden Kochsalz und Zucker mikroskopisch. erklären die Entstehung und erstellen das Modell eines Ionengitters von NaCl. erklären drei Eigenschaften von NaCl mit Hilfe des Ionengitters. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten H5P-Quizze. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler vergleichen eigene Informationen mit Informationen von Mitlernenden. bauen in einer Gruppe ein Modell.