Fachbereich Biologie
Grundlagen für den Biologieunterricht
Kompetenzbereiche in der Biologie/
Basiskonzepte und Prinzipien:
Hier findet Ihr den Kern bzw. die Kerne des Unterrichtfaches Biologie.
Klingt kompliziert, ist es aber nicht, jedenfalls nicht lange. Auch in der Biologie gibt es bestimmte „Grundgesetze“, welche sich in allen möglichen Bereichen wieder finden. Wer das hat, hat schon eine ganze Menge.
Operatoren:
Hier findet Ihr Hinweise zum besseren Verständnis und besseren Lösen der Aufgabenstellung.
Zum Beispiel: Was ist eigentlich „Erklären“. Was muss ich da machen? Was ist der Unterschied zum „beschreiben“? Wann muss ich Sätze formulieren und wann reichen Stichpunkte, ...?
Umgang mit dem Mikroskop
Hier findest Du eine Anleitung zur Benutzung des Mikroskops.
Mikroskope sind meist sehr empfindliche und teure Geräte. Mikroskopieren macht den meisten Schülern Spaß und sie sollen deswegen auch oft genutzt werden. Somit ist ein vorsichtiger Umgang unbedingt notwendig. Zudem ist ein scharfes Bild im Okular der Lohn für die richtige Handhabung. Den hier vorgestellten Ablauf solltest Du immer einhalten, nicht nur in der Schule sondern auch beim Studium und im Beruf.
Mikroskopische Zeichnungen
Hier findest Du eine Anleitung zur Erstellung mikroskopischer Zeichnungen.
Mikroskopische Zeichnungen haben mit Malen, Kunst und auch Kreativität nichts zu tun. Es sind selbst gefertigte wissenschaftliche Abbildungen von sichtbaren Objekten. Die Zeichnungen sollen zum Zwecke der Erkenntnisgewinnung vergleichbar sein und unterliegen somit allgemein gültigen Regeln.
Kriterien für einen Schülervortrag
Hier findest Du eine Anleitung zum Erstellen von Schülervorträgen.
Schülervorträge sind in der Schülerschaft sehr beliebt. Mit Vorträgen kann man sein ganz spezielles Wissen präsentieren und seine Interessen stärker zu Ausdruck bringen als im normalen Unterricht. Manchmal kann man sogar die Note eines missglückten Testes wieder ausgleichen. Doch ein Schülervortrag wird leicht unterschätzt und eine Gute Note ist keineswegs garantiert.
Kriterien für eine Facharbeit Klasse 9
Hier findest Du eine Anleitung zur Erstellung von Facharbeiten in der Biologie.
Die Facharbeit ist Eure erste wissenschaftlich anspruchsvollere eigene Arbeit größeren Ausmaßes in einem Fach Eurer Wahl. Hierbei sollte man unbedingt Fehler vermeiden, auch weil die Facharbeit eine höhere Gewichtung als einfache Tests für die Zeugnisnote hat. Bei der Facharbeit kann man schon eine erste Vorstellung erlangen, ob man das Zeug zu Höherem hat. Allerdings macht eine gute oder schlechte Facharbeit noch lange keine endgültige Beurteilung möglich. Habt Mut!
Kompetenzbereiche in der Biologie
Basiskonzepte und Prinzipien:
In der Biologie werden vier Kompetenzbereiche unterschieden:
Fachwissen – Erkenntnisgewinnung – Kommunikation - Bewertung
Kompetenzbereich Fachwissen: ohne Wissen geht nichts.
Wissen sollte man: Regeln und Prinzipien in der Biologie
Elementares Grundwissen in der Biologie
Verschiedenste Erklärungsformen: Operatoren
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung: Wie wurden die heutigen Kenntnisse ermittelt? und: Die Forschung geht weiter!
Was sollte man können: ordnen, bestimmen, vergleichen, zeichnen
beobachten und beschreiben
Erkenntniswege kennen
Experimente: planen, durchführen, beobachten, auswerten,
Fehler analysieren
Quellen erschließen, Daten auswerten
Erklärungsformen anwenden
Systemebenen unterscheiden
biospezifische Arbeitstechniken und Methoden anwenden
mit/an Modellen arbeiten
Kompetenzbereich Kommunikation: Im einsamen Studierzimmer nützt die beste Erkenntnis nichts. Sie muss raus in die Welt!
Was sollte man können: Fachsprache, Fachsymbole
Dokumentation seiner Tätigkeiten
Veranschaulichung von Messdaten und Ergebnissen
Präsentation von Ergebnissen
Zusammenarbeit
Querverbindungen zu andren Beiträgen schaffen
Kompetenzbereich Bewertung: Auch andere sind fleißig und forschen. Nicht alle sind gut und ehrlich. Was ist von den Ergebnissen anderer zu halten? Wie sind meine eigenen Leistungen und Ergebnisse zu bewerten?
Was sollte man können: Probleme und Entscheidungssituationen erkennen
Unterscheidung zwischen fachwissenschaftlichen Erkenntnissen
und normativen Abhängigkeiten
relevante Sachinformationen erkennen und reflektieren nach Werten und Normen
Strategien zur Bewertung
Stellung nehmen und begründen
Fremdperspektiven einnehmen
Folgen des eigenen Handelns beachten
Kritische Reflexion der Entscheidungsfindung
Die Kenntnis der Basiskonzepte erleichtert das Verständnis vieler biologischer Zusammenhänge.
Basiskonzepte der Biologie
Liebe Schülerinnen und Schüler, im Biologieunterricht an der Grundschule und auch bei uns habt ihr sicher schon von den Merkmalen des Lebens gehört. An Hand der Merkmale des Lebens lassen sich Lebewesen von nicht lebenden Gegenständen unterscheiden. Dazu gehören zum Beispiel Fortpflanzung, Wachstum, Entwicklung, Bewegung und Vererbung. Wissenschaftler reden von nichts anderem, benutzen aber etwas kompliziertere Fachbegriffe, die Basiskonzepte. Zudem werden die einzelnen Basiskonzepte noch in Prinzipien untergliedert. Dadurch entsteht ein System von Fachbereichen der Wissenschaft. Damit Ihr später in der Bio – Wissenschaft mitreden könnt sollt Ihr diese Begriffe und Inhalte kennen lernen. Es sind somit wesentliche Themen im Biologieunterricht. Je ein Prinzip wird in kurzer Form näher erklärt. Lest Euch doch mal ein, so schlimm wird es nicht.
Die Basiskonzepte in der Sekundarstufe I und Sekundarstufe II unterscheiden sich.
Sekundarstufe I
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Basis-konzept |
System/Prinzipien |
Erklärungen |
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Struktur und Funktion |
Beweglichkeit Gegenstromprinzip Prinzip der Oberflächenvergrößerung Gegenspielerprinzip Schlüssel – Schloss – Prinzip Röhrenprinzip |
Gegenspielerprinzip: Wenn ihr einen Fußball kicken wollt, dann müsst ihr zuerst mit dem Bein ausholen und dann das Bein schnell strecken. Für beide Bewegungen sind unterschiedliche Muskeln zuständig: Beuger und Strecker. Weil diese Muskeln genau entgegengesetzt arbeiten werden sie Gegenspieler genannt. Weil diese entgegen gesetzte Wirkung oft im Körper vorkommt, spricht man vom Gegenspielerprinzip. |
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Reproduktion |
Unsterblich? Männlich – weiblich Viren lassen sich fortpflanzen Geschlecht nach Bedarf Fortpflanzungsstrategien Empfängnisregelung |
Es gibt im Prinzip unsterbliche Organismen. Bakterien teilen sich zur Vermehrung in der Mitte durch. Das „Mutterbakterium“ hört somit auf zu existieren, stirbt aber nicht. Mit der Vielzelligkeit bei höheren Organismen funktioniert das nicht mehr. Bakterien sterben natürlich auch. Sie sterben bei ungünstigen Lebensbedingungen, z.B. bei Hitze, Nahrungsmangel und durch ihre eigenen Ausscheidungen. |
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Entwicklung |
Entwicklung aus dem Ei Metamorphose Wechselseitige Beziehungen Entwicklung aus dem Samen Sukzession Entwicklungslinien |
Unter Metamorphose versteht man den Gestaltwandel. Betrachtet Euch die Entwicklung eines Schmetterlings im Vergleich zum Menschen: Schmetterling: Ei, Raupe, Puppe, Schmetterling – weitgehend unterschiedlich Mensch: Zygote, Embryo, kleiner Mensch, großer Mensch – weitgehend gleich Die Umwandlung von der Raupe zum Schmetterling in der Puppe bezeichnet man als Metamorphose. |
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Stoff- und Energieumwandlung |
Zellatmung Fotosynthese Betriebsstoffwechsel Baustoffwechsel Energieträger Energiebilanz |
Die Energiebilanz, also das Verhältnis von Aufnahme, Gehalt und Verbrauch von Energie, ist entscheidend für die Entwicklung für den Körper. Nimmt ein Mensch dauerhaft mehr Energie auf als abgegeben wird kommt es zur Gewichtszunahme. Alle Lebewesen, auch Pflanzen, verfügen damit über eine entsprechende Energiebilanz. Die Formen und Mengen der Energie sind dabei stoffabhängig und deswegen auch unterschiedlich. |
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Organisationsebene |
Organellen Zelle, Gewebe, Organ Organismus Arten und Populationen Biosphäre |
In allen Zellen befinden sich Organellen. Die können unter anderen der Zellkern, Plastiden und Mitochondrien sein. In den Organellen laufen sehr unterschiedliche, zum Teil genau entgegen gesetzte chemische Reaktionen statt. Damit sich die Reaktionen nicht gegenseitig negativ beeinflussen, sind sie durch die Membrane räumlich voneinander getrennt. Organellen sind somit räumlich weitgehend getrennte Reaktionsräume. Vergleichbar ist dies mit den unterschiedlichen Zimmern in einer Wohnung. Wenn Bad, Küche, Kinderzimmer und Wohnzimmer ein Raum wären und keine Wände und Türen hätten, … |
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Variabilität und Anpassung |
Physiologische Anpassung Grundbaupläne Spezialisierung Organsysteme Bedingungen im Lebensraum Motoren der Veränderung |
Säugetiere erkennt man an ganz typischen Merkmalen und kann sie so von anderen Tiergruppen unterscheiden. Dazu gehört der typische inner Aufbau, also der Grundbauplan. Somit gibt es eine Reihe sehr unterschiedlicher Grundbaupläne. |
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Information und Kommunikation |
Zelluläre Signale Botenstoffe im Organismus Signale und Sinnesorgane Verständigung Sprache Technische Informationsträger |
Vielzellige tierische Lebewesen besitzen oft Sinnesorgane (Aufnahme von Reizen aus der Umwelt und Umwandlung in Impulse) und Nervenzellen (Weiterleitung der Impulse). Bei aller Unterschiedlichkeit der Lebewesen funktionieren die Nervenzellen und Sinnesorgane sehr ähnlich. Deswegen kann man von einem Prinzip sprechen. |
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Steuerung und Regelung |
Hormone Temperatur und Wasserverdunstung Reiz und Reaktion Bewegungsabläufe Leistung nach Bedarf Regulation in der Technik |
Chillen und 3000m Lauf unterscheiden sich nicht nur im Beliebtheitsgrad, sondern auch nach dem Energiebedarf: Würde der Körper immer die gleiche Menge an Energie zur Verfügung stellen, so wäre ein guter Lauf nicht möglich und bei der Erholung würde man Energie verschwenden. Die Energie muss also entsprechend des Bedarfes bereitgestellt werden, damit die Leistungen auch durchgeführt werden können. |
Operatoren
Jede Aufgabe hat ganz spezifische Aufgabenwörter (Arbeitsanweisungen), wie: nennen, beschreiben, erklären, zeichnen, …
Diese klingen recht einfach. Man weiß ziemlich genau, was man tun soll und was der Lehrer von einem erwartet. Das ist wichtig zu wissen, weil die Schülerleistung danach bepunktet und bewertet wird.
Was soll man aber tun, wenn: auswerten, analysieren, untersuchen, …steht. Zudem versteht auch allzu oft der Lehrer etwas anderes unter den Begriffen und hat eigene Vorstellungen. In den einzelnen Fächern können sich die Definitionen unterscheiden. In der Literatur und im Internet wird man leicht fündig. Die Flut von unterschiedlichen Begriffen und Definitionen ist aber eher verwirrend statt hilfreich.
Es gibt nur einen Weg, der Verwirrung Herr zu werden, in zwei Schritten:
1. Das Bildungsministerium hat eine Proschüre herausgegeben. Diese heißt EPA: Einheitliche Prüfungsanforderungen für das Land Brandenburg, Fach Biologie.
Ihr findet diese als pdf – Datei im Netz unter: http://bildungsserver.berlin-brandenburg.de/602.html
2. Zwischen Lehrern und Schülern ist zwingen eine Verständigung notwendig über die zu erbringenden Leistungen bezüglich der einzelnen Operatoren und natürlich etwas Übung.
Aus rechtlichen Gründen darf der Inhalt der EPA nicht einfach vollständig übernommen werden. Deswegen hier nur drei kleine Ausschnitte.
| Operator | Beschreibung der erwarteten Leistung |
| Ableiten | Auf der Grundlage wesentlicher Merkmale sachgerechte Schlüsse ziehen. |
| Analysieren und Untersuchen | Wichtige Bestandteile oder Eigenschaften auf eine bestimme Fragestellung hin herausarbeiten. Untersuchen beinhaltet ggf. zusätzlich praktische Anteile. |
| Auswerten | Daten, Einzelergebnisse oder andere Elemente in einem Zusammenhang stellen und ggf. zu einer Gesamtaussage zusammenfassen. |
| Begründen | Sachverhalte auf Regeln und Gesetzmäßigkeiten bzw. kausale Beziehungen von Ursachen und Wirkung zurückführen. |
| Diskutieren Synonym wird verwendet: Erörtern |
Argumente und Beispiel zu einer Aussage oder These einander gegenüberstellen und abwägen. |
| Erklären | Einen Sachverhalt mit Hilfe eigener Kenntnisse in einen Zusammenhang einordnen sowie ihn nachvollziehbar und verständlich. |
| Erläutern | Einen Sachverhalt veranschaulichend darstellen und durch zusätzliche Informationen verständlich machen. |
| Interpretieren Synonym wird verwendet: Deuten |
Fachspezifische Zusammenhänge in Hinblick auf eine gegebene Fragestellung begründet darstellen. |
| Nennen Synonym wird verwendet: Angeben |
Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten ohne Erläuterungen aufzählen. |
| Protokollieren | Beobachtungen oder die Durchführung von Experimenten detailgenau zeichnerisch einwandfrei bzw. fachsprachlich richtig wiedergeben. |
Umgang mit dem Mikroskop
Das Lichtmikroskop – Teile und Funktionen (Schülermikroskop)
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Teile |
Funktionen |
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1 Okular (mit Glaslinsen) |
Vergrößerung des im Tubus erzeugten Zwischenbildes |
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2 Tubus |
Verbindungsrohr zwischen Objektiv und Okular |
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3 Objektivrevolver |
Wechseln der Objektive |
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4 Objektiv (mit Glaslinsen) |
Erzeugung eines vergrößerten Objektivbildes (Zwischenbild) |
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5 Federn |
Festhalten des Objektpräparates |
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6 Objekttisch |
Auflage für Präparate |
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7 Blende (Lochblende) |
Regulierung der einfallenden Lichtmenge |
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8 Grobtrieb |
Heben und Senken des Objekttisches zur groben Scharfeinstellung |
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9 Feintrieb |
....... zur maximalen Scharfeinstellung |
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10 Hohlspiegel |
Aufnahme und Sammeln des Lichtes einer Strahlungsquelle |
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11 Stativfuß |
Halterung für das Stativ |
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12 Stativ |
Halterung für alle Mikroskopteile |
Wichtige vorbereitende Tätigkeiten:
1. Mikroskop sicher aufstellen.
2. Überprüfen der Arbeitsbereitschaft:
• Vollständigkeit – besonders: Okular, 3 Objektive, 2 Federn
• Funktionsfähigkeit – Schwenken des Spiegels, Triebknopf, Revolver, Blende,
Schwenken des Tubus
• Sauberkeit – Tisch, Stativ, Fuß, Spiegel u.a.
Tätigkeiten bis zum Sehen eines scharfen Bildes
1. Objekttisch mit Grobtrieb maximal senken.
2. Objektiv mit geringster Vergrößerung (rot markiert ) über Objekttischloch schwenken.
3. Blende weit öffnen (Ziffer 5 einstellen).
4. Hohlspiegel am Haltering erfassen und auf eine Lichtquelle (Lampe, Fenster) richten.
5. Durch das Okular sehen und den Spiegel dabei so drehen, dass das Sichtfeld völlig ausgeleuchtet ist,
d.h. eine kreisförmige, gleichmäßig weiße Fläche zu sehen ist.
6. Gesäubertes Präparat mit dem Objekt ins Zentrum des Objekttischloches auflegen.
7. Präparat mit Federn festklemmen.
8. Objekttisch mit Grobtrieb maximal heben.
9. Mit dem linken Auge durch das Okular sehen und mit dem Grobtrieb den Objekttisch senken bis ein scharfes Bild entsteht.
10. Bildschärfe mit Triebknopf, durch Veränderung der Blende, eventuell auch
durch Verschieben des Präparates verbessern.
Mikroskopische Zeichnungen:
Material
- weißes Zeichenpapier, spitze Bleistifte verschiedener Härtegrade, weicher
Radiergummi, Lineal
Gesamteindruck
- A4, Hochformat
- Arbeit generell nur mit Bleistift und Druckschrift
- Rand eingehalten (ca. 2,5 cm rechts und links; Rand nicht zeichnen)
- Zeichnung handtellergroß
- Optimale Blatteinteilung
- Sauberkeit
- Angaben zur Zeichnung entsprechend der Aufgabenstellung im unteren Drittel
(links beginnend) des Blattes
- Objekt: Artname in Deutsch, mikroskopierte Struktur
- Vergrößerung:
- Name des Zeichners:
- Kurs/Klasse:
- Datum:
-Fachliche Beschriftung an der Zeichnung
- rechts neben der Zeichnung, vertikal gleicher Schriftbeginn
- parallele Beschriftungslinien / Beschriftung hinter den Linien
- Beschriftung möglichst an einer rechten Randzelle (oder Zellbestandteil)
Linienführung
- saubere, in sich geschlossene Linien
- Bleistifte mit verschiedenen Härtegraden variieren die Strichdicke
- nicht schraffieren oder ausmalen, kein „Stricheln“
Wissenschaftlichkeit
Objektivität der Darstellung
- Zellform, Proportionen und Lage der Zellbestandteile entsprechend dem
mikroskopischem Bild
- nur tatsächlich beobachtete biologische Strukturen
- Darstellung angrenzender Zellen in der richtigen Form
- Zellen jeweils vollständig zeichnen (außer angrenzende, nur anzudeutende Zellen eines
Gewebes)
Ausschnittwahl
- typischer Ausschnitt
- Gewebedarstellung mit mindestens 3 Zellen
- keine Luftblasen, beschädigte oder nicht gefärbte Zellen
Fachliche Beschriftung
- Name des Objekts, richtig angegeben
- Bestandteile (Fachbegriffe verwenden)
- Rechtschreibung beachten
Kriterien für einen Schülervortrag
Fachlicher Inhalt:
erfasst, vollständig, richtig, angepasster Schwierigkeitsgrad
Methode:
Zielangabe, Gliederung, Visualisierung, Verständlichkeit, Fachsprache, Kontakt zur Lerngruppe – Sicherstellung des Lernerfolges (Mitschreiben, Handout, Lückentext, Kreuzworträtsel, …), Einhaltung der Zeit
Präsentation.
Sicheres Auftreten; freies, deutliches zusammenhängendes Sprechen; wissenschaftsorientierte Wortwahl, Reaktion auf Fragen, Medieneinsatz (Folien, Modell, Tafel, Video…)
