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Vorbemerkungen

Modelle sind den Schülerinnen und Schülern im Biologieunterricht in der Regel nur als Anschauungsmodelle geläufig. Das Modellverständnis im Zusammenhang mit der wissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung ist nur wenig ausgeprägt. In dieser Unterrichtssequenz wird am Beispiel der Biomembran gezeigt, dass Modellentwicklung eine unverzichtbare Methode der Erkenntnisgewinnung in der Wissenschaft ist. Die historische Entwicklung der Modelle für die Biomembran wird thematisiert bis hin zu aktuellen Membranmodellen. Dabei wird die Bedeutung von Modellen für die Erkenntnisgewinnung aufgezeigt. Modellkompetenz im Biologieunterricht umfasst sowohl Kenntnisse über Modelle, als auch Kompetenzen zur Modellbildung.

In der Unterrichtssequenz wird zunächst die Problemstellung „Chemische Membranbestandteile“ erarbeitet. Erfahrungsgemäß haben zahlreiche Schüler Probleme mit den chemischen Grundlagen, die für ein Verständnis der Eigenschaften von Lipiden, Kohlenhydraten und Proteinen notwendig sind. Es wird deshalb ein „Crashkurs Chemie“ vorgestellt, der zur Diagnose und Förderung eingesetzt werden kann. Mit Hilfe von Anschauungsmodellen (Lipidmoleküle) wird das klassische Experiment von Gorter und Grendel dazu genutzt, ein erstes Membranmodell zu entwickeln. In der Folge wird dann ausgehend von diesem Modell bei der Entwicklung weiterer Mem-branmodelle der wissenschaftliche Erkenntnisweg nachvollzogen. Es wird dabei klar, dass das Fluid-Mosaik-Modell, geläufig aus vielen gängigen Schulbüchern, bestimmten experimentellen Daten widerspricht und deshalb verändert werden muss. Die Schülerinnen und Schüler werden dabei selbst in die Rolle des Modellbildners versetzt und erweitern so ihre Modellkompetenz.

„Modellkompetenz im Biologieunterricht zeigt sich darin, Modelle als Mittel zur Erkenntnisgewinnung anzuwenden. Sie geht damit über eine mediale Perspektive hinaus, in der Modelle als Erfahrungs- und Informationsmittel angesehen werden.“ ¹
Kompetenzmodelle beschreiben die Kategorien „Kenntnisse über Modelle“ und „Modellbildung“. Schülerinnen und Schüler argumentieren auf verschiedenen Niveauebenen: „Niveau I drückt sich durch Argumentieren auf Objektebene aus. Niveau II stellt die Beziehung zwischen Ausgangsobjekt und Modell her..... Niveau III rückt jeweils die Anwendung des Modellobjektes als Modell für etwas in den Fokus.“ ¹ Die ausgearbeitete Doppelstunde „Modelle zur Erkenntnisgewinnung“ ist geeignet, die Modellkompetenz im Sinne eines kumulativen Kompetenzerwerbs zu fördern.

¹ Upmeier zu Belzen Annette, Krüger Dirk, Modellkompetenz im Biologieunterricht, ZfDN 16, 2010)