Ver­lauf der UE Fo­to­syn­the­se

1. Modul: Pflan­zen pro­du­zie­ren in grü­nen Pflan­zen­or­ga­nen den Nähr­stoff Stär­ke

In die­sem Modul ver­mu­ten die SuS aus­ge­hend von Be­ob­ach­tun­gen an Kar­tof­fel­pflan­zen einen Zusammen­hang von Stär­ke­pro­duk­ti­on der Pflan­zen und dem Vor­han­den­sein von Licht und grü­nen Pflan­zen­tei­len. Sie prü­fen ihre Ver­mu­tun­gen ex­pe­ri­men­tell (Stär­ke­nach­weis in grü­nen vs. pa­na­schier­ten Blät­tern).

Kom­pe­tenz­be­reich Fach­wis­sen

Kom­pe­tenz­be­reich Er­kennt­nis­ge­win­nung

Mög­li­che As­pek­te der Dif­fe­ren­zie­rung

• Grüne Pflan­zen­tei­le pro­du­zie­ren Stär­ke.
• Dazu ist Licht und Blatt­grün not­wen­dig.

• Die Schrit­te des Er­kennt­nis­we­ges (Frage & Ver­mu­tung, Pla­nung, Er­geb­nis, Aus­wer­tung) wer­den den SuS an Bei­spie­len (z.B. Stär­ke­nach­weis in Blät­tern) vor­ge­führt.
• An wei­te­ren Bei­spie­len (Be­deu­tung des Lichts; Be­deu­tung des Blatt­grüns) wen­den die SuS ein­zel­ne Teil­kom­pe­ten­zen (Pla­nung eines Ex­pe­ri­men­tes, Er­geb­nis, Aus­wer­tung) ei­gen­stän­dig an.

• Pla­ce­mat-Me­tho­de [in­di­vi­dua­li­sier­te An­spra­che] zur Ak­ti­vie­rung der Schü­ler­vor­stel­lun­gen
• ge­stuf­te Hil­fen zum Kom­pe­ten­z­er­werb „Er­kennt­nis­ge­win­nung“

2. Modul: Aus Was­ser und Koh­len­stoff­di­oxid er­zeu­gen grüne Pflan­zen­tei­le Stär­ke und Sau­er­stoff

Aus­ge­hend von ihren Kennt­nis­sen zur Zu­sam­men­set­zung der Luft und zum Gas­wech­sel beim Men­schen  kön­nen die SuS die his­to­ri­schen Ex­pe­ri­men­te von Priest­ley als Hin­wei­se „ent­ge­gen­ge­setz­ten“ Gas­wech­sel bei Pflan­zen deu­ten. Die SuS be­le­gen ihre Deu­tun­gen mit wei­te­ren ex­pe­ri­men­tel­len Be­fun­den (z.B. Nach­weis der Sau­er­stoff­pro­duk­ti­on). Bei allen Lern­schrit­ten ist der Weg der na­tur­wis­sen­schaft­li­chen Er­kennt­nis­ge­win­nung deut­lich und wird ver­tie­fend in ver­schie­de­nen Teil­schrit­ten und Ni­veaus geübt.

Kom­pe­tenz­be­reich Fach­wis­sen

Kom­pe­tenz­be­reich Er­kennt­nis­ge­win­nung

Mög­li­che As­pek­te der Dif­fe­ren­zie­rung

• Bei der Fo­to­syn­the­se er­zeu­gen grüne Pflan­zen­tei­le im Licht aus Was­ser und Koh­len­stoff­di­oxid Stär­ke und Sau­er­stoff. So kann sie in ihrer Bio­mas­se „zu­le­gen“.
• Der Gas­wech­sel bei Pflan­zen lässt sich mes­sen. Die Sau­er­stoff­pro­duk­ti­on von Pflan­zen lässt sich nach­wei­sen.

• Die ein­zel­nen Schrit­te des Er­kennt­nis­we­ges (Frage & Ver­mu­tung, Pla­nung eines Ex­pe­ri­men­tes, Er­geb­nis, Aus­wer­tung) wer­den ge­zielt ein­ge­übt.

• in­halt­lich: SuS kön­nen ge­zielt ein­zel­ne Schrit­te des Er­kennt­nis­we­ges ein­üben.
• Die Übun­gen zu den ver­schie­de­nen Schrit­ten des Er­kennt­nis­we­ges sind in zwei un­ter­schied­li­chen Ni­veaus aus­for­mu­liert.

3. Modul: Der Auf­bau eines Laub­blat­tes passt gut zu den An­for­de­run­gen der Fo­to­syn­the­se

Die SuS er­fah­ren, dass Glu­co­se das ei­gent­li­che Fo­to­syn­the­se­pro­dukt und Stär­ke der Spei­cher­stoff ist. Sie er­ken­nen, dass Struk­tur und Funk­ti­on von Laub­blät­tern zu­sam­men­hän­gen. Die­ses Ziel er­rei­chen die SuS auf selbst ge­wähl­ten Lern­we­gen. Ziel ist der Auf­bau von Fach­kom­pe­tenz, aber auch Kom­pe­tenz im „Be­ob­ach­ten“ und „Ver­glei­chen“ als Er­kennt­nis­we­ge in der Bio­lo­gie. Die er­lern­ten Zu­sam­men­hän­ge wer­den in mo­di­fi­zier­ten Kon­tex­ten ge­fes­tigt (Lern­auf­ga­ben und Übun­gen).  

Kom­pe­tenz­be­reich Fach­wis­sen

Kom­pe­tenz­be­reich Er­kennt­nis­ge­win­nung

Mög­li­che As­pek­te der Dif­fe­ren­zie­rung

• Bei der Fo­to­syn­the­se wird trans­port­fä­hi­ge Glu­co­se pro­du­ziert, die als Stär­ke ein­ge­la­gert wer­den kann
• Struk­tur und Funk­ti­on des Blat­tes hän­gen zu­sam­men.
• Wort­glei­chung der Fo­to­syn­the­se

• op­tio­nal: Er­kennt­nis­ge­win­nung durch „Be­ob­ach­ten“ (Mi­kro­sko­pie) und „Ver­glei­chen“ (ver­glei­chen­de Un­ter­su­chung)

• Für die Er­ar­bei­tung des Blatt­auf­baus wer­den den SuS ver­schie­de­ne Lern­we­ge an­ge­bo­ten (ver­schie­de­ne Wege di­rek­ter In­struk­ti­on oder Er­kennt­nis­weg durch Be­ob­ach­tung).
• Mög­li­ches En­rich­ment durch Er­kennt­nis­weg „Ver­glei­chen“: Sto­ma­ta bei ver­schie­de­nen Arten oder zu­sätz­li­che Übun­gen

4. Modul: Die Fo­to­syn­the­se­ra­te hängt von ver­schie­de­nen Fak­to­ren ab

In die­sem Modul un­ter­su­chen die SuS die Ab­hän­gig­keit der Fo­to­syn­the­se­leis­tung von Au­ßen­fak­to­ren am Bei­spiel eine ihnen be­reits be­kann­ten Sys­tems (Was­ser­pest). Die SuS nut­zen ihre Kennt­nis­se aus den vor­an­ge­gan­ge­nen Mo­du­len, um ei­gen­stän­dig einen „For­schungs­auf­trag“ zu be­ar­bei­ten. Dabei kön­nen sie noch­mals die für den hy­po­the­sen­ge­lei­te­ten Er­kennt­nis­weg ty­pi­schen Teil­kom­pe­ten­zen ein­üben. Dabei kön­nen die SuS zwi­schen ver­schie­de­nen Ni­veaus aus­wäh­len: Sie kön­nen den ge­sam­ten Er­kennt­nis­weg ein­üben oder nur Teil­kom­pe­ten­zen. Die so dif­fe­ren­zier­ten Ma­te­ria­li­en sind zu­sätz­lich noch mit Denk­an­stö­ßen („Hil­fe­kärt­chen“) hin­ter­legt

Kom­pe­tenz­be­reich Fach­wis­sen

Kom­pe­tenz­be­reich Er­kennt­nis­ge­win­nung

Mög­li­che As­pek­te der Dif­fe­ren­zie­rung

• Es lässt sich ex­pe­ri­men­tell zei­gen, dass die Fak­to­ren Koh­len­stoff­di­oxid, Wärme und Licht die Fo­to­syn­the­se­leis­tung einer Pflan­zen stei­gern kön­nen.

SuS be­ar­bei­ten einen For­schungs­auf­trag: Sie pla­nen ei­gen­stän­dig Ex­pe­ri­men­te zu den Ein­fluss­fak­to­ren der Fo­to­syn­the­se.

• Die SuS wäh­len das An­for­de­rungs­ni­veau ihres For­schungs­auf­trags: Ihr Auf­trag be­zieht sich auf den ge­sam­ten Er­kennt­nis­weg oder nur auf ein­zel­ne Teil­kom­pe­ten­zen.
• Die Lern­we­ge wer­den in allen Ma­te­ria­li­en durch Denk­an­stö­ße (Hil­fe­kärt­chen) un­ter­stützt. 

5. Modul: Die Fo­to­syn­the­se hat glo­ba­le Be­deu­tung

An­hand eines Ge­dan­ken­ex­pe­ri­men­tes (Das „Raum­schiff Erde“ soll er­fun­den wer­den. Es ist ein Raum­schiff, das nur Son­nen­en­er­gie „tankt“ und seine In­sas­sen kom­plett ver­sorgt) er­schlie­ßen sich die SuS die glo­ba­le Be­deu­tung der Fo­to­syn­the­se. Diese Er­schlie­ßungs­ar­beit wird über den Um­fang der von den SuS zu leis­ten­den Pla­nungs­ar­beit am „Raum­schiff Erde“ in drei Stu­fen dif­fe­ren­ziert. Die Dif­fe­ren­zie­rung reicht von um­fang­rei­chen Pla­nungs­ar­beit bis hin zum vor­ge­ge­be­nen Bau­satz, der nur noch einer Er­klä­rung des Funk­ti­ons­prin­zips be­darf (struk­tu­rel­le und in­halt­li­che Lern­hil­fe).   

Kom­pe­tenz­be­reich Fach­wis­sen

Kom­pe­tenz­be­reich Er­kennt­nis­ge­win­nung

Mög­li­che As­pek­te der Dif­fe­ren­zie­rung

• Tie­ri­sches Leben ist ohne pflanz­li­ches Leben nicht denk­bar.
• Die Fo­to­syn­the­se der Pflan­zen ist durch den Ver­brauch an Koh­len­stoff­di­oxid und die Pro­duk­ti­on von Sau­er­stoff von glo­ba­ler Be­deu­tung für die At­mo­sphä­re.

• keine An­ge­bo­te

• ver­schie­de­ne Grade der ge­dank­li­chen Ver­tie­fung (Pla­nung eines Raum­schiffs vs Bau eines Raum­schiffs) als Lern­auf­ga­be (versch. Kom­pe­ten­zen und versch. An­for­de­run­gen)