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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


Basis-konzept

System/Prinzipien

Erklärungen

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.

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.

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.

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.

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, …

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.

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.

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)


Teile

Funktionen

1 Okular (mit Glaslinsen)

Vergrößerung des im Tubus erzeugten Zwischenbildes

2 Tubus

Verbindungsrohr zwischen Objektiv und Okular

3 Objektivrevolver

Wechseln der Objektive

4 Objektiv (mit Glaslinsen)

Erzeugung eines vergrößerten Objektivbildes (Zwischenbild)

5 Federn

Festhalten des Objektpräparates

6 Objekttisch

Auflage für Präparate

7 Blende (Lochblende)

Regulierung der einfallenden Lichtmenge

8 Grobtrieb

Heben und Senken des Objekttisches zur groben Scharfeinstellung

9 Feintrieb

....... zur maximalen Scharfeinstellung

10 Hohlspiegel

Aufnahme und Sammeln des Lichtes einer Strahlungsquelle

11 Stativfuß

Halterung für das Stativ

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…)

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