M1b Leh­rer­in­fo

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

Modul 1b: Die SuS kön­nen Er­klä­rungs­an­sät­ze für un­ter­schied­li­che Ern­te­er­trä­ge bei Kar­tof­feln mit Hilfe ex­pe­ri­men­tel­ler Daten be­wer­ten

In Modul 1b wer­den die Er­klä­rungs­an­sät­ze der SuS aus 1a ex­pe­ri­men­tell über­prüft. Dazu wird der Er­kennt­nis­weg in den Na­tur­wis­sen­schaf­ten (1. Be­ob­ach­tung/Frage, 2. Ver­mu­tung, 3. Ex­pe­ri­ment, 4. Aus­wer­tung) ein­ge­führt. Er soll­te im Fol­ge­un­ter­richt wei­ter kon­se­quent ver­wen­det wer­den.

Die in der UE Fo­to­syn­the­se vor­ran­gig be­rück­sich­tig­ten Er­kennt­nis­we­ge be­zie­hen sich auf das Ex­pe­ri­men­tie­ren und damit auf das Auf­de­cken kau­sa­ler Zu­sam­men­hän­ge, wie sie im Be­reich der Phy­sio­lo­gie (und in den Nach­bar­dis­zi­pli­nen Phy­sik und Che­mie) ty­pisch sind. Die drei an­de­ren Er­kennt­nis­we­ge der Bio­lo­gie (Be­ob­ach­ten, Ver­glei­chen, Ord­nen) de­cken kor­re­la­ti­ve Zu­sam­men­hän­ge auf und sind eher für an­de­re Teil­be­rei­che der Bio­lo­gie ty­pisch (Öko­lo­gie, Mor­pho­lo­gie, Evo­lu­ti­on). Sie kön­nen hier daher keine Be­rück­sich­ti­gung fin­den.

Jün­ge­re em­pi­ri­sche Un­ter­su­chun­gen (z.B. Grube 2010, Well­nitz & Mayer 2008, 2012 ^[1] ) legen nahe, dass der Be­reich der Er­kennt­nis­ge­win­nung für alle vier bio­lo­gi­schen Er­kennt­nis­we­ge in vier un­ab­hän­gig för­der­ba­re Teil­kom­pe­ten­zen zer­leg­bar ist, näm­lich [1] Fra­ge­stel­lung, [2] Hy­po­the­se, [3] Pla­nung von Ex­pe­ri­men­ten und [4] Aus­wer­tung. Diese Zer­le­gung in Teil­kom­pe­ten­zen ist gleich­zei­tig ein mög­li­cher An­satz für un­ter­richt­li­che Dif­fe­ren­zie­run­gen im An­for­de­rungs­ni­veau (siehe Ta­bel­le 1). [de­tail­lier­te In­for­ma­tio­nen s. 201_201_Pra­e­sen­ta­ti­on_U­E_­Fo­to­syn­the­se.pptx]

Ta­bel­le 1 : Mög­li­che An­for­de­rungs­ni­veaus im Be­reich Er­kennt­nis­ge­win­nung (Bei­spie­le). „Denk­an­stö­ße“ kön­nen Im­pul­se sei­tens der Lehr­kraft, z.B. in Form von „Hil­fe­kärt­chen“ sein.

Ni­veau­stu­fe	Fra­ge­stel­lung	Hy­po­the­se	Pla­nung	Aus­wer­tung
sehr hoch	ohne Vor­ga­ben	ohne Vor­ga­ben	ohne Vor­ga­ben	ohne Vor­ga­ben
hoch (Bei­spiel I)	mit Denk­an­stoß	mit Denk­an­stoß	ohne Vor­ga­ben	ohne Vor­ga­ben
hoch (Bei­spiel II)	vor­ge­ge­ben	mit Denk­an­stoß	ohne Vor­ga­ben	ohne Vor­ga­ben
mit­tel (Bei­spiel I)	mit Denk­an­stoß	mit Denk­an­stoß	mit Denk­an­stoß	ohne Vor­ga­ben
mit­tel (Bei­spiel II)	mit Denk­an­stoß	mit Denk­an­stoß	vor­ge­ge­ben	ohne Vor­ga­ben
ge­ring (Bei­spiel I)	mit Denk­an­stoß	mit Denk­an­stoß	mit Denk­an­stoß	mit Denk­an­stoß
ge­ring (Bei­spiel II)	mit Denk­an­stoß	vor­ge­ge­ben	mit Denk­an­stoß	mit Denk­an­stoß
nied­rig (Bei­spiel I)	vor­ge­ge­ben	vor­ge­ge­ben	mit Denk­an­stoß	mit Denk­an­stoß
nied­rig (Bei­spiel II)	vor­ge­ge­ben	vor­ge­ge­ben	vor­ge­ge­ben	ohne Vor­ga­ben

Zu Be­ginn der Kom­pe­tenz­ent­wick­lung im Be­reich Er­kennt­nis­ge­win­nung ist es rat­sam, den SuS die Teil­schrit­te des Er­kennt­nis­we­ges auf einem mög­lichst nied­ri­gen An­for­de­rungs­ni­veau zu ver­deut­li­chen. Die nach­fol­gend be­schrie­be­nen Ma­te­ria­li­en kön­nen als An­halts­punk­te für die Ar­beit im Un­ter­richt die­nen. Das kon­kre­te Vor­ge­hen muss aber an die von den SuS er­ar­bei­te­ten Er­klä­rungs­an­sät­ze (s. Modul 1a, E1- E6) an­knüp­fen.

Bei SuS ist häu­fig die Fehl­vor­stel­lung an­zu­tref­fen, dass Pflan­zen ihre Nah­rung aus dem Boden zie­hen. Sie kann mit dem Ex­pe­ri­ment von van Hel­mont auf­ge­grif­fen wer­den, das hier in einer klas­si­schen und in einer mo­di­fi­zier­ten Va­ri­an­te an­ge­bo­ten wird (s. van_Hel­mon­t_klas­sisch und
van_Hel­mon­t_­mo­di­fi­ziert ). Beide Va­ri­an­ten be­to­nen die Teil­schrit­te der Er­kennt­nis­ge­win­nung. Das Ex­pe­ri­ment kann die Fehl­vor­stel­lun­gen der SuS nicht be­frie­di­gend klä­ren und be­nö­tigt daher ein Fol­ge­ex­pe­ri­ment
(s. van_Hel­mon­t_klas­sich_II bzw. van_Hel­mon­t_­mo­di­fi­zier­t_II ).

Wei­te­re Ex­pe­ri­men­te sol­len die Fo­to­syn­the­se als Er­klä­rungs­mo­dell in den Mit­tel­punkt rü­cken. Dazu kann der Er­kennt­nis­weg an den fol­gen­den drei Fra­gen be­ar­bei­tet wer­den:

1. Pro­du­zie­ren Pflan­zen die Stär­ke in den Blät­tern?
   (siehe dazu Stär­ke­pro­duk­ti­on_im_­Blatt )
2. Be­nö­ti­gen Pflan­zen Licht zur Pro­duk­ti­on von Stär­ke?
   (siehe dazu Lich­t_zu­r_­Stär­ke­pro­duk­ti­on )
3. Hängt die grüne Farbe der Pflan­zen mit der Pro­duk­ti­on von Stär­ke zu­sam­men? (siehe dazu Blatt­grün_un­d_­Stär­ke­pro­duk­ti­on )

Für alle drei Fra­gen kann das­sel­be ex­pe­ri­men­tel­le Sys­tem ver­wen­det wer­den. Siehe dazu Leh­rer­hin­weis_Sta­er­ke­nach­weis .

zu 1. Stär­ke­nach­weis in grü­nen Blät­tern
(siehe dazu Stär­ke­pro­duk­ti­on_im_­Blatt ). Die­sem Ex­pe­ri­ment kann eine Or­ga­ni­zer­funk­ti­on zu­kom­men. Es greift auf eine der An­fangs­be­ob­ach­tun­gen an der Kar­tof­fel zu­rück (Je bes­ser die ober­ir­di­schen Pflan­zen­tei­le ent­wi­ckelt sind, desto mehr Kar­tof­fel­knol­len ern­tet man.) und ent­wi­ckelt davon aus­ge­hend die Ver­mu­tung „Der Pro­duk­ti­ons­ort für die Stär­ke sind die Blät­ter. Sie wird in den Knol­len ein­ge­la­gert“. Mit die­sen Vor­ga­ben führt kann das Ex­pe­ri­ment als De­mons­tra­ti­ons­ver­such eine Tech­nik zum Nach­weis von Stär­ke in grü­nen Blät­tern ein­füh­ren. Mit den um­fang­rei­chen Vor­ga­ben hat das Ex­pe­ri­ment ein ge­rin­ges An­for­de­rungs­ni­veau. Es ist daher ge­eig­net, den SuS noch­mals bei­spiel­haft den Er­kennt­nis­weg auf­zu­zei­gen. Die SuS könn­ten an der Ver­mu­tung und der Pla­nungs­idee für das Ex­pe­ri­ment (Nach­weis der Stär­ke durch Lugol’sche Lö­sung) be­tei­ligt wer­den, da sie den Stär­ke­nach­weis be­reits ken­nen (siehe Modul 1a).

zu 2. Die­ses Ex­pe­ri­ment nimmt eine wei­te­re Be­ob­ach­tung an der Kar­tof­fel­pflan­ze auf („Je son­ni­ger der Stand­ort für eine Kar­tof­fel, desto bes­ser die Ernte“). Da die SuS nun das ex­pe­ri­men­tel­le Vor­ge­hen zum Stär­ke­nach­weis in Blät­tern ken­nen, kön­nen sie die Pla­nung, Durch­füh­rung und Aus­wer­tung eines Ex­pe­ri­men­tes selb­stän­dig an­ge­hen. Im hohen An­for­de­rungs­ni­veau ge­lingt dies ohne wei­te­re Denk­an­stö­ße; bei Lern­schwie­rig­kei­ten wer­den die SuS durch die vor­be­rei­te­ten „Hil­fe­kärt­chen“ (Denk­an­stö­ße; s. dazu Lich­t_zu­r_­Stär­ke­pro­duk­ti­on ) un­ter­stützt. Zur Ar­beit mit vor­ge­fer­tig­ten Lern­hil­fen siehe Ar­beit_­mit­_Hil­fen .

zu 3. Ähn­lich wie unter 2. kön­nen die SuS mit ihrem Vor­wis­sen auch Ex­pe­ri­men­te mit pa­na­schier­ten Blät­tern ei­gen­stän­dig pla­nen, durch­füh­ren und aus­wer­ten. Im hohen An­for­de­rungs­ni­veau kann dies ohne Hil­fen ge­lin­gen; bei Lern­schwie­rig­kei­ten wer­den die SuS durch die vor­be­rei­te­ten Denk­an­stö­ße (siehe dazu Blatt­grün_un­d_­Stär­ke­pro­duk­ti­on ) un­ter­stützt. Zur Ar­beit mit vor­ge­fer­tig­ten Lern­hil­fen siehe Ar­beit_­mit­_Hil­fen .

zu 2. und 3. Diese Ex­pe­ri­men­te sind auch in ar­beits­tei­li­ger Or­ga­ni­sa­ti­on mög­lich.

Mit den ex­pe­ri­men­tel­len Be­fun­den kann der Pro­zess der Fo­to­syn­the­se vor­läu­fig de­fi­niert wer­den: „In grü­nen Pflan­zen­tei­len wird bei Be­lich­tung Stär­ke pro­du­ziert. Die­sen Pro­zess be­zeich­net man als Fo­to­syn­the­se.“ Im An­schluss kön­nen die SuS mit Cli­cker- Fra­gen zur Fo­to­syn­the­se
(s. Cli­cker_­Fo­to­syn­the­se ) in Vor­be­rei­tung für Modul 2 wei­ter ins Ge­spräch ge­bracht wer­den.

Mit dem Ab­schluss von Modul 1 haben die SuS fol­gen­de Ziele er­reicht: Die SuS kön­nen mit Hilfe ex­pe­ri­men­tel­ler Daten er­läu­tern, dass...

...​Pflan­zen Stär­ke nicht mit Hilfe von Nähr­stof­fen aus dem Boden pro­du­zie­ren.

...​grüne Pflan­zen­tei­le und Licht Vor­aus­set­zun­gen zur Stär­ke­pro­duk­ti­on sind.

 

zu­rück: Modul 1b

wei­ter: M1.3 Leh­rer­in­fo

 

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Modul 1b: Pflan­zen pro­du­zie­ren in grü­nen Pflan­zen­tei­len den Nähr­stoff Stär­ke: Her­un­ter­la­den [docx] [439 KB]

Modul 1b: Pflan­zen pro­du­zie­ren in grü­nen Pflan­zen­tei­len den Nähr­stoff Stär­ke: Her­un­ter­la­den [pdf] [598 KB]