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)