Unterrichtsmaterialien → Biologie Sekundarstufen

Tipp der Redaktion

Biochemie

In dieser bilingualen Einheit erkennen die Lernenden die Anordnung von Phospholipiden im wässrigen Medium und übertragen dies auf die Biomembran.

Tipp der Redaktion

Immunsystem

Der Online-Kurs zeigt Lernenden, wie das Immunsystem funktioniert und was sie tun können, um es für den Kampf gegen Krankheitserreger fit zu halten.

  • Schulstufe 2
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Wassertransport in Pflanzen digital verstehen

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Wassertransport in Pflanzen" lernen die Schülerinnen und Schüler, wie man ein mobiles digitales Endgerät nutzt, um den Wassertransport in einer Pflanze besser zu verstehen. Dafür legen sie ein digitales Protokoll an und erstellen schrittweise einen passenden Lehrfilm.Das Thema Wassertransport beziehungsweise Wasserhaushalt der Pflanze wird in den Jahrgangsstufen 7 oder 8 in Verbindung mit dem Aufbau der Blütenpflanze und der Fotosynthese unterrichtet. Ziel ist es, den Schülerinnen und Schülern in Grundzügen die Wasseraufnahme, -weiterleitung und -abgabe zu verdeutlichen. Ein möglicher Weg ist es, getrennt auf die Grundorgane Wurzel, Sprossachse und Blatt einzugehen. Hierzu werden in der Regel mikroskopische Präparate der Grundorgane hergestellt oder auf fertige Präparate zurückgegriffen. Von den Schülerinnen und Schülern wird erwartet, das durch das Mikroskop Gesehene abzeichnen zu können, um ein Protokoll anzufertigen. Dies gestaltet sich sehr zeitintensiv und führt dazu, dass die Lernenden den Überblick über die Zusammenhänge sowie die Motivation verlieren. Das geht besser mit Tablets, einem digitalem Stift und passenden Apps. Das digitale Anfertigen eines zusammenhängenden Protokolls mit Aufnahmen des mit der App Flora Icognita bestimmten Realobjektes, die in der Erstellung eines auf dem Tablet selbst gezeichneten Lehrfilmes – hierfür bietet sich die kostenlose App FlipAClip an – münden, unterstützt die Schülerinnen und Schüler dabei die Zusammenhänge spielend zu erkennen und zu verstehen. Es werden so neben den Medienkompetenzen die Fachkompetenzen gefördert. Hinzu kommt, dass diese produktorientierte und kreative Herangehensweise die intrinsische Motivation der Schülerinnen und Schüler stärkt, schließlich wollen alle Schülerinnen und Schüler am Ende ein gutes Produkt abliefern, was die Durchdringung des Themas voraussetzt. Um diese Motivation weiter zu steigern, kann der beste Lehrfilm auch im Rahmen einer "Bio-Oscar"-Verleihung prämiert werden. Weil die so erstellten Ergebnisse digital gespeichert sind, bleiben sie für die Schülerinnen und Schüler jahrelang verfügbar: einerseits, um sich auf Lernkontrollen vorzubereiten, andererseits, um in höheren Jahrgangsstufen den "alten" Lehrfilm mithilfe der neu gewonnenen Erkenntnisse weiter zu bearbeiten und zu erweitern. Die Nutzung des Samsung Classroom Management, mit dem man die Arbeitsfortschritte der Schülerinnen und Schüler direkt sehen kann und die Ergebnisse blitzschnell auf die Geräte der anderen Schülerinnen und Schüler der Lerngruppe oder auf einen Bildschirm/Beamer übertragen kann, hilft ungemein, die Motivation aufrecht zu erhalten. Die Lehrkraft kann sich mittels des Tablets einen Überblick über die Fortschritte der Schülerinnen und Schüler verschaffen und kann helfend eingreifen. Man kombiniert so die händische Arbeit des Mikroskopierens und Zeichnens mit der digitalen Welt, ohne Mehraufwand für die Lehrkraft, aber mit immensem Mehrwert für die Schülerinnen und Schüler. Das Thema "Wassertransport in Pflanzen" im Unterricht Pflanzen sind als Produzenten das wichtigste Glied im Kohlenstoffkreislauf. Um zu überleben, benötigen sie Wasser, was aufwändig in der gesamten Pflanze verteilt werden muss. Vorkenntnisse Die Schülerinnen und Schüler kennen bereits aus früheren Jahrgangsstufen den Aufbau einer Blütenpflanze und kennen die Aufgaben der Grundorgane. Die Lernenden benötigen kein Vorwissen bezüglich der Nutzung der digitalen Endgeräte und der verwendeten Anwendungen, diese sind selbsterklärend. Didaktische Analyse Das Zusammenspiel der Grundorgane beim Wassertransport macht Pflanzen so faszinierend. Jedoch sind genau diese Vorgänge komplex und können von einer Lehrkraft in der Zeit, in der man eine Lerngruppe der Sekundarstufe I pro Woche sieht, nur bedingt vermittelt werden. Zudem fällt das Erstellen mikroskopischer Zeichnungen den Schülerinnen und Schülern oft schwer, die Ergebnisse lassen sich nur punktuell teilen. Hier unterstützt die Technik Lernende und Lehrkräfte in hohem Maße. Methodische Analyse Die Nutzung der App "Flora Incognita" hilft bei der Pflanzenbestimmung und gibt einen guten Ansatz, sich mit dem Thema "artificial intelligence", das der App zugrunde liegt, auseinanderzusetzen. Das Anfertigen eines digitalen Protokolls auf einem Tablet mit digitalem Stift unterstützt viele Schülerinnen und Schüler, die in der Regel Probleme mit dem Abzeichnen aus dem Mikroskop haben. Wenn man das zu zeichnende Objekt fotografiert hat und das Bild mittels Multitasking auf dem Tablet gleichzeitig sehen und zeichnen kann, sind die Ergebnisse befriedigender und motivierender. Die Nutzung der Samsung Classroom Management App erlaubt es Lehrkräften, Schülerinnen und Schülern beim Entstehungsprozess zu begleiten und Ergebnisse sekundenschnell zu teilen. Das Erstellen eines Lehrfilms, an dem die Schülerinnen und Schüler nach jedem Schritt weiterarbeiten können, ermöglicht das Verstehen der Zusammenhänge der einzelnen Schritte des Wassertransports, da man einen zusammenhängenden Film vorliegen hat. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verstehen den Wassertransport durch eine Pflanze von der Wurzel bis zum Blatt. kennen den funktionalen Aufbau der am Wassertransport beteiligten Grundorgane einer Pflanze. erkennen die Relevanz von Wasser für Pflanzen. Medienkompetenz (Bereiche der KMK-Strategie Bildung in der digitalen Welt) Die Schülerinnen und Schüler lernen, mit einem mobilen digitalen Endgerät produktorientiert (Protokoll/Lehrfilm) zu arbeiten (Bereich 3). lernen, mithilfe einer Classroom Management Software Produkte auszutauschen (Bereich 2). lernen den Umgang mit einem digitalen Stift (Bereich 5). Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen gemeinsam an einem digitalen Endprodukt zu arbeiten. bewerten ein peer-Produkt nach festgelegten Kriterien.

  • Biologie
  • Sekundarstufe I

Der Storchenzug im Internet

Unterrichtseinheit

Der Zug der Weißstörche fasziniert alle Altersgruppen. Im Internet kann man die Vögel auf ihrer Reise von Norddeutschland nach Afrika oder nach Spanien verfolgen. Auf hochauflösenden Karten sieht man, wo sie sich gerade befinden. Die Vergleiche verschiedener Individuen und ihrer Zugwege aus verschiedenen Jahren zeigen spannende Abweichungen vom klassischen Schulbuchwissen und liefern viele Anregungen für eigene Fragestellungen und Untersuchungen.Was suchen Störche aus deutschen Feuchtgebieten am Südrand der Sahara? – Im Storchenzug-Projekt werden Weißstörche auf ihrem Flug nach Afrika und zurück über die Satellitentelemetrie verfolgt. Mithilfe kleiner Sender auf dem Rücken und GPS (Global Positioning Systems) werden die Tiere tagesaktuell geortet. Der NABU beziehungsweise die NAJU bieten darüber hinaus einen täglichen Blog mit Kommentaren und viele geografische und landestypische Informationen zur Reiseroute an. Die in dieser Unterrichtseinheit vorgestellten Materialien und Arbeitsblätter geben Anregungen zur offenen Erforschung des Vogelzugs für Schülerinnen und Schüler verschiedener Klassenstufen: Für die Klassen 5 und 6 kann man eher phänomenologisch affektive Lehrziele verfolgen, in der Oberstufe systematisch ökologischen, verhaltens- und evolutionsbiologischen Fragen nachgehen. Einsatz der Arbeitsblätter und Inhalte Bei den hier angebotenen Materialien handelt sich um offene Arbeitsblätter , die zu differenzierter Arbeit mit dem Thema Storchenzug anregen sollen. Ausgehend von konkreten Fragen oder offenen Problemstellungen wird erwartet, dass sich die Lernenden eigene Wege suchen, die Fragen zu beantworten und weitere Fragen zu stellen. Endgültige Antworten und abschließende "Merksätze" sind nicht beabsichtigt. Die Lehrkraft muss sich in die Rolle des "Mitforschers" begeben und allenfalls Hilfen geben, einen Gedanken zu formulieren und Ergebnisse als solche zu erkennen, wie zum Beispiel diese: "Der Weg nach Südafrika kann direkt oder über den Tschad führen." "Auf dem Wegzug machen die Störche im Tschad oder im Sudan drei bis vier Wochen Pause, auf dem Rückzug geht es in einem Rutsch nach Hause." "Penelope zog in den drei beobachteten Jahren jedes Mal auf einem etwas anderen Weg." Mögliche Themen Der Vogelzug kann in verschiedenen inhaltlichen Zusammenhängen behandelt werden, darunter die folgenden: Überwinterung Arten- und Biotopschutz Orientierung Methoden der Erforschung von Tierwanderungen Flugleistungen Das Storchenzugprojekt bietet in außergewöhnlich anschaulicher und ansprechender Weise eine Fülle aktueller Daten über den Vogelzug. Die Probleme der "wandernden Tiere", der Energieeffizienz beim Fliegen, der Evolution des Zugverhaltens können damit vertiefend behandelt werden. Affektive Lehrziele und neue Medien – virtuelle Begleitung vertrauter Individuen Ein emotionaler Aspekt der Vogelkunde kam bisher bei den traditionellen Unterrichtsmethoden durch die Winterfütterung oder durch die Beobachtung von wegziehenden und heimkehrenden Arten ins Spiel. Mit der Online-Verfolgung von Störchen kann man nun einen unmittelbaren Bezug zu einzelnen Tieren aufbauen, der an die Alltagserfahrung Jugendlicher anknüpft: Man "begleitet" namentlich bekannte Individuen auf ihrer Reise. Seit der Saison 2009/2010 wird während der Brutzeit an einem Storchennest eine Webcam eingerichtet. Die Schülerinnen und Schüler können sich mit "ihrem Patentier" somit schon im Sommer anfreunden. Auf der Website Storchennest.de bietet der NABU (Naturschutzbund Deutschland e. V.) ausführliches Bildmaterial an. So können mit der virtuellen Begleitung alle oben genannten Themen behandelt und mit affektiven Lehrzielen verbunden werden. Überraschende Ergebnisse Die Störche verhalten sich überhaupt nicht schematisch, sondern bieten zahlreiche Anlässe zu Fragen: "Warum biegt Penelope nach Westen in Richtung Tschad ab?" "Peterchen macht zwei Wochen Pause – was findet er während dieser Zeit zu fressen?" "Welche Rolle spielt das Wetter?" Die von den Lernenden untersuchten Daten sind authentisch und die Ergebnisse zum Teil auch für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neu ( Berthold, Querner 2002 ). Wetter, physische Geographie und politische Situation Wichtige Zusatzinformationen können von den Lernenden über das Internet gesammelt und ausgewertet werden, zum Beispiel Wetterdaten oder Satellitenbilder. Entfernungen können mithilfe von Online-Flugstreckenrechnern bestimmt werden. Geografische Fragen stellen sich fast automatisch bei der Verfolgung der Störche. So können politische und physische Themen aufgegriffen werden. Das zeigt die Aussage eines am Telemetrieprojekt beteiligten Forschers: "Mit Sendern versehene Störche sind im Libanon, in Israel und in Ägypten besonders gefährdet, da sie wegen der kleinen Antennen als 'Spione' angesehen und beschossen werden". Höhenkarten, Wetterdaten und Geoinformationssysteme (GIS) werden als Werkzeuge benutzt, um die Biologie "unserer Störche" zu verstehen.Die Schülerinnen und Schüler vollziehen die Zugwege von Oststörchen und Weststörchen mit ihren Varianten nach. erforschen die Unterschiede zwischen Individuen und Zugjahren. übertragen die Zugstrecken genau und differenziert in Karten – und dies unter Beachtung von Meerengen und Gebirgspässen! bestimmen die Leistungen der Störche auf ihrem Zug: Höhen, Strecken, Geschwindigkeiten. nehmen Entfernungsschätzungen und -messungen mithilfe des Atlas und von Entfernungsrechnern aus dem Internet vor. gewinnen einen Bezug zur physischen und politischen Geografie des Zugwegs. gehen mit geografischen Längen und Breiten um. stellen Bezüge zwischen dem Verhalten der Störche und ihren Lebens- und Ruheräumen her.

  • Biologie  / Geographie
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Informationsweiterleitung im Gehirn

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit erfahren die Lernenden anhand von Videos, aus welchen Bereichen das Gehirn besteht. Sie wiederholen ihr Wissen über Neuronen und die Weiterleitung von Signalen, um sich anschließend genauer über die im Video vorgestellte Patch-Clamp-Technik zu informieren.Die Lernenden erfahren durch das Video "Das Gehirn: Steuerzentrale des Körpers" welche Bereiche es im Gehirn gibt und für welche Sinneswahrnehmungen und Steuervorgänge diese zuständig sind. Danach wiederholen sie mithilfe des Videos "Das Gehirn: Neuronen und Synapsen – Signalverarbeitung im Gehirn" ihr Wissen über Aufbau und Funktion von Neuronen, um sich anschließend selbstständig über die vorgestellte Patch-Clamp-Technik zu informieren. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht . Das Thema "Gehirn und Informationsweiterleitung" im Unterricht Der Bereich Neurobiologie umfasst Prozesse von der systemischen bis zur molekularbiologischen Ebene. Die leicht nachzuvollziehende Aufnahme von Reizen durch die Sinnesorgane ist nur der Anfang von zahllosen Abläufen im Körper, die in einer passenden Reaktion auf die Reize münden. Für die Lernenden ist es interessant zu erfahren, wie ihr Gehirn ihren Körper und ihr Verhalten steuert. Die Vermittlung der Techniken, mit denen in der Neurobiologie geforscht wird, unterstützt das Verständnis und ermöglicht einen Einblick in die Abläufe wissenschaftlicher Arbeit. Vorkenntnisse Die Schülerinnen und Schüler kennen Aufbau und Funktion von Neuronen und wissen wie die Erregungsweiterleitung an Neuronen funktioniert. Didaktische Analyse Das Einstiegsvideo über den Aufbau des Gehirns führt zu der Frage, was mit eingehenden Informationen in unserem Körper auf zellulärer und molekularbiologischer Ebene passiert. Das folgende Video erklärt in kompakter Form die Funktion von Neuronen und Synapsen und schafft eine Grundlage für das Verständnis der wissenschaftlichen Technik, mit der diese Funktion erforscht wird. Zur Vertiefung kann in der folgenden Stunde eine arbeitsteilige Gruppenarbeit zu den Themen "Navigationssystem Gehirn" und "Die Zeit des Gehirns" erfolgen. Methodische Analyse Nachdem das Interesse der Lernenden durch den Einstiegsfilm geweckt ist, arbeiten sie möglichst selbstständig in kleinen Gruppen. Dadurch wird eine hohe Aktivität jedes Einzelnen ermöglicht. Durch die angeleitete Recherche können die Schülerinnen und Schüler selbst herausfinden, wie die Patch-Clamp-Methode grundsätzlich funktioniert. Da dies nicht unkompliziert ist, arbeiten die Lernenden mit Partnern oder in Kleingruppen und können sich gegenseitig unterstützen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen Aufbau und Funktion des Neurons. beschreiben und erläutern biologische Sachverhalte. können Experimente mit komplexen Versuchsplänen und -aufbauten mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen recherchieren, auswählen und vergleichend beurteilen. präsentieren biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten kooperativ in Partner- oder in Kleingruppenarbeit.

  • Biologie
  • Sekundarstufe II

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