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Diese Seite ist Teil einer Materialiensammlung zum Bildungsplan 2004: Grundlagen der Kompetenzorientierung. Bitte beachten Sie, dass der Bildungsplan fortgeschrieben wurde.

5. Modul: Die Fotosynthese hat globale Bedeutung

In diesem Modul wird die globale Bedeutung der Fotosynthese anhand eines Gedankenexperimentes thematisiert. Das Ziel ist es, mit dem Wissen über Fotosynthese und tierische (menschliche) Ernährung ein Raumschiff zu konstruieren, das wie die Erde selbst funktioniert. Dieses „Raumschiff Erde“ ernährt alle seine Bewohner, erhält von außen aber ausschließlich Sonnenenergie.

Der Kasten zeigt einen möglichen Einstieg in das Gedankenexperiment:

Einstiegsszenario:

Die Fotosynthese hat globale Bedeutung

Weltraumexpedition mit dem Selbstversorger-Raumschiff

Als Mitarbeiter der Weltraumbehörde bist Du an Planungen für eine Weltraumexpedition beteiligt. Dazu will die Weltraumbehörde ein Raumschiff konstruieren, in dem die Astronauten sich selbst versorgen können. So sollen die schweren Sauerstofftanks und die Nahrung der Astronauten eingespart werden.

Du kannst auf verschiedene Weise bei dem Projekt mitarbeiten. Wähle eine der Varianten A, B oder C.

A Die Funktionsweise eines Selbstversorger-Raumschiffs erklären (Zusammenwirken der Bauteile bei einem fertigen Raumschiff erkennen und erklären).

B Ein Selbstversorger-Raumschiff aus Fertigbauteilen konstruieren (Konstruktionsaufgabe mit Bauteilen, die schon von Ingenieuren gebaut wurden).

C Ein funktionsfähiges Selbstversorger-Raumschiff planen (eigenständige Planungsaufgabe, bei der den Ingenieuren aufgetragen wird, welche Bauteile sie entwickeln sollen).

Die Anforderungen an die SuS sind in drei Stufen A, B und C differenziert. Für alle drei Stufen ist Vorwissen zur Fotosynthese (Wortgleichung) und Gaswechsel bei Tieren unbedingt notwendig:

A (siehe Raumschiff_Erde_A mit gestuften Hilfen): Die SuS erhalten das fertige Raumschiff und müssen deren Funktionsweise erklären können. Sie beschreiben die Kreisläufe von Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff und Wasser und erklären, warum das Raumschiff als Modell für die Erde angesehen werden kann.

B (siehe Raumschiff_Erde_B mit gestuften Hilfen): zusätzlich zu A : Die SuS müssen anhand vorgegebener Bauteile die Anordnung und das sinnvolle Zusammenwirken der Bauteile erschließen.

C (siehe Raumschiff_Erde_C mit gestuften Hilfen): zusätzlich zu A&B : Die SuS müssen anhand ihres Vorwissens zur Fotosynthese und zum Gaswechsel bei Tieren festlegen, welche Bauteile sie in das Raumschiff einbauen wollen. Sie erhalten die von ihnen nachgefragten Bauteile und konstruieren daraus das „Raumschiff Erde“.

Am fertigen Raumschiff können der Kohlenstoffdioxid-, der Sauerstoff- und der Wasserkreislauf thematisiert werden. Damit werden die in Klasse 10 relevante Auseinandersetzung mit Stoffkreisläufen angebahnt.

Das Thema kann durch einfache Übungen abgeschlossen (oder auch eingeleitet) werden (siehe Biosphaere_Fotosynthese ).

Alternativ zum „Raumschiff ließe sich z.B. das Prinzip eines „Flaschengartens“ theoretisch oder praktisch behandeln (siehe Hinweise dazu im Internet, alternativ auch in Klasse 10).