Biologie: Willkommen im Fachportal

In dieser Unterrichtssequenz zum Thema Röntgenkristallographie erarbeiten die Schülerinnen und Schüler anhand eines Videos und eigener Internetrecherchen den Nutzen und das Prinzip der Röntgenkristallographie. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden. Dieses Unterrichtsmaterial leitet die Schülerinnen und Schüler zur Erarbeitung wesentlicher Informationen über die Röntgenkristallographie an. Dazu werden zwei zentrale Fragen an die Lernenden gestellt, deren Beantwortung anhand eines Lehrvideos und einer selbstständigen Recherchearbeit erfolgen soll. Für die Recherchearbeit werden hilfreiche Internetadressen angeboten. 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 Röntgenkristallographie im Unterricht Die "Röntgenkristallographie" oder auch "(Röntgen-)Strukturanalyse" kann im Zusammenhang mit verschiedensten Themen im naturwissenschaftlichen Unterricht angesprochen werden. Durch die Behandlung dieses Themas gewinnen die Schülerinnen und Schüler einen Einblick in naturwissenschaftliche Arbeitsmethoden sowie ein realistisches Verständnis über die mühsame Aufklärung von Molekülstrukturen, die im Unterricht ganz selbstverständlich genutzt werden. Vorkenntnisse Da dieses Thema in mehreren Unterrichtsreihen der naturwissenschaftlichen Fächer eingegliedert werden kann, wird für das Unterrichtsmaterial kein spezielles Vorwissen vorausgesetzt. Die Konzipierung der Unterrichtsstunde ermöglicht den Lernenden eine Recherche entsprechend ihrem individuellen Leistungsstand und Vorwissen. Somit kann diese Unterrichtsstunde – im Biologie-, Chemie- oder Physik-Unterricht der Sekundarstufen – in jeder Klassenstufe und Schulart eingesetzt werden. Es wird allerdings eine hohe Kompetenz im Umgang mit dem Internet vorausgesetzt. Didaktische Analyse Das Interesse der Schülerinnen und Schüler an der Röntgenkristallographie kann anhand einer einführenden Frage über die Aufklärung von Strukturen (bio-)chemischer Moleküle – wie beispielsweise ein Molekül, das in der Vorstunde besprochen wurde – geweckt werden. In der anschließenden Erarbeitungsphase fokussieren sich die Schülerinnen und Schüler auf die Beantwortung zwei wesentlicher Fragen, um das Thema in seiner Komplexität einzugrenzen. Die Sicherungsphase kann entsprechend der Klassenstufe oder dem Leistungsniveau durchgeführt werden, hierzu macht das Material keine Vorgaben. Methodische Analyse Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtsstunde zur Röntgenkristallographie wird eine hohe Schüleraktivität erreicht. Die selbstständige Recherchearbeit und das Medium Video erhöhen die Lernbereitschaft und das Interesse am Thema. Die Erarbeitungsphase soll möglichen heterogenen Vorkenntnissen und Leistungen gerecht werden: Durch selbstständige Recherchearbeiten können die Aufgaben entsprechend der individuellen Leistung bearbeitet werden. Hierfür bietet sich Einzelarbeit an, jedoch kann eine Partnerarbeit aufgrund der Komplexität des Themas durchaus sinnvoller sein. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten den Nutzen und das Prinzip der Röntgenkristallographie. stellen ihre Ergebnisse schlüssig und unter Gebrauch der Fachsprache dar. erhalten einen Einblick in naturwissenschaftliche Arbeitsweisen und reflektieren den selbstverständlichen Gebrauch naturwissenschaftlicher Ergebnisse. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können das in einem Video dargestellte Wissen nach Relevanz filtern und strukturiert wiedergeben. üben sich darin, aus komplexen und informationsreichen Internetquellen wesentliche Sachverhalte herauszuschreiben. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv und kooperativ in Paararbeit. stärken ihr Selbstkonzept durch die geschützte Atmosphäre in der Paararbeitsphase. Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit anschauen.

In dieser Unterrichtssequenz zum Thema Kohlenstoff erarbeiten die Lernenden in verschiedenen Sozialformen und anhand eines Erklärvideos die Besonderheit und Bedeutung von Kohlenstoff, dem chemisch vielseitigsten Element. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten anhand dieses Unterrichtsmaterials die Besonderheit des Elements Kohlenstoff. Dazu betrachten sie den Atombau, die Vielfalt an Bindungsmöglichkeiten und Verbindungen und die Allotrope von Kohlenstoff. Im Anschluss kann optional der Kohlenstoffkreislauf erarbeitet werden. Durch das Erklärvideo zum Kohlenstoff, auf dessen Inhalt dieses Material basiert, erhalten die Schülerinnen und Schüler auch einen Einblick in die Arbeitsweise der dort vorgestellten Nobelpreisträger. 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 Kohlenstoff im Unterricht Das Thema Kohlenstoff ist für jeden Unterricht, der Aspekte aus der organische Chemie behandelt, grundlegend und damit besonders relevant für das Schulfach Chemie. Als Grundbaustein aller organischen Stoffe, die in unserem Alltag in vielseitiger Weise vertreten sind, kann den Lernenden auch die Alltagsrelevanz von Kohlenstoff aufgezeigt werden. Vorkenntnisse Die Schülerinnen und Schüler sollten das Schalenmodell nach Bohr kennen und für jedes Element zeichnen können. Die Oktettregel und Kenntnisse zur Bindigkeit werden zur Lösung der Aufgaben benötigt. Die Schülerinnen und Schüler sollten des Weiteren in der Lage sein, zu einer Summenformel mögliche Strukturformel zu zeichnen. Der Begriff der Allotropie wird im Material verwendet und knapp erläutert; er wird also nicht als Grundwissen vorausgesetzt. Didaktische Analyse Das Arbeitsmaterial ist als erste fachliche Konfrontation der Schülerinnen und Schüler mit dem Thema Kohlenstoff konzipiert. Die Lernenden gewinnen neben fachlichen Grundlagen zu dem Element (Atombau, Bindungsmöglichkeiten und Allotrope) einen Eindruck der Bedeutung und Besonderheit von Kohlenstoff. Dies wird dadurch erreicht, dass eine zentrale Fragestellung diesbezüglich den Rahmen des Unterrichts bildet und nach (fast) jeder Aufgabenstellung aufgegriffen wird. Somit erkennen die Lernenden die hohe Fachrelevanz des Themas. Methodische Analyse Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtssequenz wird eine hohe Schüleraktivität erreicht. Verschiedene Sozialformen regen die Lernenden zu Austausch und Diskussionen an. Das Video als Medium erhält das Interesse am Thema aufrecht. Schwierige Arbeitsaufträge werden durch Partnerarbeiten aufgefangen. Durch Vertiefungsaufgaben kann eine Binnendifferenzierung erfolgen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten die Besonderheit von Kohlenstoff durch Reflexion ihrer Ergebnisse aus verschiedenen Aufgabenstellungen. zeichnen unter Verwendung ihres Vorwissens zum Schalenmodell nach Bohr sowie zu der Oktettregel das Atommodell von Kohlenstoff und seine Bindungsmöglichkeiten. stellen den Kohlenstoffkreislauf schlüssig und unter Gebrauch der Fachsprache dar. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können das in einem Video dargestellte Wissen nach Relevanz filtern und strukturiert wiedergeben. üben sich darin, Informationen aus geschriebenen Sätzen in einer schematischen Darstellung wiederzugeben. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv und kooperativ in Partner- oder Gruppenarbeit. stärken ihr Selbstkonzept durch die geschützte Atmosphäre in den Partnerarbeitsphasen. diskutieren in Partner- oder Gruppenarbeit und äußern dabei ihre Meinung unter Nutzung ihrer fachlichen Kenntnisse. Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit anschauen.

Lehrvideos für den Biologie-Unterricht in den Sekundarstufen finden Sie hier. Die Videos decken eine große Bandbreite an Themengebieten ab, wie Anatomie, Zoologie, Sexualbiologie und Evolution.