Faszination Bionik

  • Biologie / Physik
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II
  • 6 bis 8 Unterrichtsstunden
  • 5 Arbeitsmaterialien

In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler Grundlagen der Bionik und erforschen Anwendungsgebiete und Nutzen, ehe sie ihr Wissen über Bionik und die eigene Kreativität im Bereich der Mobilität unter Beweis stellen können.

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Bionische Erfindungen sind heute in zahlreichen Produkten zu finden, vom Klettverschluss bis zu selbstreinigenden Oberflächen, von den Tragflächen der Flugzeuge bis zum Leichtbau in Architektur, Automobilbau oder Prothetik. Ihre interdisziplinäre Verbindung von Biologie und Technik ist ebenso faszinierend wie zukunftsweisend. Worin besteht die Faszination der Bionik? In ihrer Vielfalt, ihrer Kreativität, ihrer Lösungskompetenz, ihrer Nähe zur Natur, ihrer Zukunftsfähigkeit? Dieser Frage gehen die Lernenden nach, indem sie einige Argumente für die Faszination der noch relativ jungen Wissenschaft und zahlreiche Beispiele ihrer Arbeit kennen lernen. Dabei beschäftigen sie sich auch mit den Grundlagen der Bionik sowie Entwicklung, Arbeitsweisen und Arbeitsbereichen.

Die Lernenden recherchieren in arbeitsteiliger Gruppenarbeit das gesamte Wissenschaftsgebiet und präsentieren ihre Ergebnisse in einem Bionik Slam. Inwiefern die Bionik effizient, nachhaltig und ökonomisch sinnvoll sein kann, erfahren die Schülerinnen und Schüler unter anderem durch eine Videoreihe von Bremer Bionikstudierenden. Ein Artikel aus der von der Biologin und Unternehmensberaterin Janine M. Beynus gegründeten Bionik-Datenbank "AskNature" eröffnet den Blick auf die ökonomischen Hintergründe. Zudem wenden die Lernenden ihr Wissen über bionische Innovationen an, indem sie wahlweise die Entwicklung eines PKW oder eines Verkehrsflugzeuges simulieren. Dabei steht die Verwendung bionischer Entwicklungen zu Nachhaltigkeit, Funktionalität, Energieeffizienz sowie Materialkosten- und Abfallreduktion im Vordergrund. Inwieweit die Zukunftswissenschaft Bionik für die Lernenden eine berufliche Perspektive darstellen kann, ermitteln sie im Rahmen einer Recherche der Bionik-Studienangebote beziehungsweise der technischen Ausbildungsberufe, die im Rahmen eines dualen Studiums berührt werden.

Unterrichtsablauf

Inhalt
Sozial- / Aktionsform

Didaktisch-methodischer Kommentar

Das Thema Bionik im Unterricht

Unser Alltag und somit auch Gegenstände des Alltags werden immer weiter optimiert. Dabei wird der Ruf nach ökologisch und ökonomisch nachhaltiger Optimierung immer größer. Hier setzt die Bionik an und versucht Techniken und Funktionen aus der Biologie für uns nutzbar zu machen, während gleichzeitig die Umwelt geschont wird. Da diesem technischen Innovations- und Wirtschaftszweig immer mehr Bedeutung zukommt, ist es unverzichtbar, wenn die Lernenden bereits in der Schule damit in Kontakt kommen, um eine Vorstellung der gegenwärtigen und zukünftigen Bedeutung zu erlangen.

Vorkenntnisse

Grundlagen über biologische Systeme und deren Wechselwirkungen untereinander sind vorteilhaft zur Beurteilung der Wirksamkeit bionischer Ideen und Vorhaben. Es sollte zumindest eine grobe Vorstellung vom Begriff "Bionik" vorhanden sein. Eventuell wurden bereits Alltagsbeispiele im Vorfeld besprochen und zum Beispiel der Klettverschluss oder der Lotus-Effekt sind den Schülerinnen und Schülern als Beispiele für bionische Innovationen bekannt. Außerdem sind grundlegende Englisch-Kenntnisse unerlässlich, da einige Materialblätter und Link-Tipps ausschließlich in englischer Sprache sind.

Didaktisch-methodische Analyse

Zum Kompetenz- und Wissenserwerb bietet sich in der Unterrichtseinheit die Gruppenarbeit an. Die Ergebnisse der Arbeit werden anschließend stets im Plenum besprochen oder präsentiert. Lediglich der Rechercheauftrag am Schluss der Einheit kann individuell nach eigenen Interessen und Vorlieben in Einzel- oder Partnerarbeit erfolgen. Dabei erweitern die Schülerinnen und Schüler nicht nur ihre fachlichen Kompetenzen im Bereich Biologie und Technik, sondern fördern und fordern ihre Sozial- und Medienkompetenzen durch vielfältige Präsentations- und Arbeitsformen.

Die Einheit gliedert sich in insgesamt fünf Kapitel. Zu jedem Kapitel gibt es ein Arbeitsblatt und gegebenenfalls Materialblätter mit weiterführenden Informationen zu den Aufgaben des Arbeitsblatts. Prinzipiell lassen sich einzelne Kapitel und Arbeitsblätter auch unabhängig von anderen Kapiteln bearbeiten. Hier ist allerdings darauf zu achten, dass das nötige Vorwissen (beispielsweise Arbeitsblatt 4) in anderer Form bereits erworben wurde. Innerhalb der Einheit bauen die Kapitel jedoch aufeinander auf und sind chronologisch zu bearbeiten.

Zunächst erfolgt der Einstieg über die Klärung des Begriffs und über einen Austausch zu den Grundlagen der Bionik. Verschiedene Bereiche und Teilgebiete werden beleuchtet. Zudem wird erforscht, wie die Bionik für effiziente und nachhaltige Entwicklungen und Innovationen sorgen kann. Das Wissen und die neu erworbenen Kompetenzen wenden die Lernenden schließlich in der Simulation eines Verkehrsmittels an.

Unterrichtsmaterial "Faszination Bionik" zum Download

Vermittelte Kompetenzen

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • übertragen biologische Phänomene auf technische Anwendungen.
  • nutzen ihr Wissen über biologische Systeme und deren technische Nutzung.
  • analysieren biologische Phänomene hinsichtlich ihrer möglichen wirtschaftlichen Bedeutung.
  • entwickeln begründet einen Standpunkt zu aktuellen Forschungstendenzen und -ergebnissen der Bionik.

Medienkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • nutzen verschiedene digitale und analoge Medien zum Erkenntnisgewinn und als Diskussionsgrundlage.
  • präsentieren Ergebnisse in verschiedenen Formaten.
  • recherchieren selbstständig und bewerten Suchergebnisse hinsichtlich ihrer Aussagekraft.

Sozialkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • präsentieren Arbeitsergebnisse adressatengerecht.
  • arbeiten gemeinsam in verschiedenen Sozialformen.
  • nehmen Rücksicht auf die Bedürfnisse anderer und respektieren Meinungen abseits der eigenen.
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In Kooperation mit

DFS Deutsche Flugsicherung

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