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Roter Faden

Erste Stun­de:

Den Ein­stieg in die Un­ter­richts­ein­heit Stoff­wech­sel­pro­zes­se bil­det ein in­ter­ak­ti­ves (for­ma­ti­ves) As­sess­ment mit­tels einer H5P-Ak­ti­vi­tät1. Hier wer­den re­le­van­te In­hal­te aus den Stan­dard­stu­fen 7/8 (Zelle und Stoff­wech­sel) und 9/10 (Öko­lo­gie) be­han­delt, um eine An­knüp­fung an die Kurs­stu­fen­stan­dards im Sinne der spi­ral­cur­ri­cu­la­ren An­la­ge des Bil­dungs­plans zu er­leich­tern. Die SuS füh­ren das As­sess­ment on­line durch (unter https://​leh​rerf​ortb​ildu​ng-​bw.​de/​u_​mat­na­tech/​bio/​gym/​bp2016/​fb10/​h5p/ ) und er­hal­ten in­di­vi­du­el­les Feed­back in Form einer Ein­ord­nung der Leis­tung in eine von drei Leis­tungs­stu­fen. Je nach Re­sul­tat er­hal­ten die SuS eine Emp­feh­lung und ggf. Ma­te­ri­al zur Un­ter­stüt­zung (In­fo­gra­fik Grund­la­gen Fo­to­syn­the­se) und durch­lau­fen dann das As­sess­ment ein wei­te­res Mal. Da­nach soll­ten die SuS ihr Vor­wis­sen zur Fo­to­syn­the­se weit­ge­hend re­ak­ti­viert haben, und die He­te­ro­ge­ni­tät in Bezug auf den Wis­sens­stand zum Thema in­ner­halb der Lern­grup­pe soll­te nun mi­ni­miert sein.

Der in­halt­li­chen Ein­stieg schließt sich mit einer Ver­or­tung der ent­schei­den­den Struk­tu­ren an. Die Lo­ka­li­sa­ti­on von Chlo­ro­plast, Thy­la­ko­id­mem­bran, Fo­to­sys­tem und Chlo­ro­phyll­mo­le­kü­len soll im Ver­lauf der Un­ter­richts­ein­heit je­der­zeit prä­sent sein, um die oh­ne­hin kom­ple­xen und abs­trak­ten Stoff­wech­sel­pro­zes­se mit ihren je­wei­li­gen Re­ak­ti­ons­räu­men in Bezug set­zen zu kön­nen.

Zwei­te und drit­te Stun­de (Dop­pel­stun­de):

Im Lauf des Prak­ti­kums ar­bei­ten sich die SuS nun phy­sisch vom Blatt zu den Chlo­ro­phyll­mo­le­kü­len vor, indem sie aus Blät­tern zu­nächst eine Rohchlo­ro­phyll­lö­sung ex­tra­hie­ren und die Blatt­pig­men­te im An­schluss chro­ma­to­gra­fisch tren­nen und sicht­bar ma­chen. Mit der Durch­füh­rung des Prak­ti­kums er­lan­gen die Schü­ler eine kon­kre­te Vor­stel­lung davon, das in den Chlo­ro­plas­ten un­ter­schied­li­che Blatt­pig­men­te vor­han­den sind. Die sich auf­drän­gen­de Frage, wes­halb das so ist, lei­tet un­kom­pli­ziert zur Tat­sa­che über, dass un­ter­schied­li­che Struk­tu­ren (die ver­schie­de­nen Blatt­pig­men­te) auf un­ter­schied­li­che Funk­tio­nen hin­wei­sen (un­ter­schied­li­che Far­ben der Ban­den, un­ter­schied­li­che Lauf­ge­schwin­dig­kei­ten). Diese Er­kennt­nis­se wer­den in der Aus­wer­tung (Ar­beits­blatt) des Prak­ti­kums um­ge­wälzt und ge­si­chert.

Vier­te Stun­de:

In der vier­ten Stun­de wer­den die Prak­ti­kums­in­hal­te noch­mals auf­ge­nom­men, indem mit der Rohchlo­ro­phyll­lö­sung wei­ter­ge­ar­bei­tet wird (De­mons­tra­ti­ons­ver­such). Zu­nächst wird mit Hilfe eines Pris­mas wei­ßes Licht in die Spek­tral­far­ben zer­legt. Wäh­rend das Spek­trum pro­ji­ziert bleibt wird eine dünne Schicht der Chlo­ro­phyll­lö­sung in den Strah­len­gang ge­bracht und die Aus­wir­kung auf das Spek­trum ge­zeigt (be­stimm­ter Spek­tral­be­rei­che sind nicht mehr sicht­bar). So wird das Ab­sorp­ti­ons­spek­trum ein­ge­führt und damit die Grund­la­ge ge­schaf­fen für die an­schlie­ßen­de theo­re­ti­sche Be­ar­bei­tung des En­gel­mann-Ex­pe­ri­ments zum Zu­sam­men­hang von Bak­te­ri­en­wachs­tum in räum­li­cher Nähe zu einer mit Licht un­ter­schied­li­cher Wel­len­län­gen be­strahl­ten Alge. Da­durch kann nun auf das Wir­kungs­spek­trum der Fo­to­syn­the­se ge­fol­gert wer­den. Dies mar­kiert den Über­gang zu einer Serie his­to­ri­scher Ex­pe­ri­men­te zur Auf­klä­rung der Vor­gän­ge bei der Fo­to­syn­the­se (s.u.).

An der Rohchlo­ro­phyll­lö­sung wird ab­schlie­ßend noch die Rot­fluo­res­zenz nach Be­strah­lung mit wei­ßem Licht de­mons­triert. Damit soll das kom­ple­xe Kon­zept der „An­re­gung“ des Chlo­ro­phyll­mo­le­küls vi­sua­li­siert und ver­an­kert wer­den, was für das Ver­ständ­nis der Teil­re­ak­tio­nen der Fo­to­syn­the­se not­wen­dig ist. Eine ver­tief­te Kennt­nis der zu­grun­de lie­gen­den phy­si­ka­li­schen Pro­zes­se ist je­doch nicht vor­ge­se­hen und keine not­wen­di­ge Vor­aus­set­zung für die fol­gen­de Dop­pel­stun­de.

Fünf­te und sechs­te Stun­de (Dop­pel­stun­de):

Durch die Wie­der­ho­lung der Er­geb­nis­se der Ex­pe­ri­men­te (Wir­kungs­spek­trum aus En­gel­mann-Ver­such und Rot­fluo­res­zenz) wird zügig auf die Pro­ble­ma­ti­sie­rung hin­ge­ar­bei­tet. Wie ge­lingt es den Pflan­zen, Blät­tern bzw. den Chlo­ro­plas­ten, die ein­ge­strahl­te Licht­ener­gie in stoff­lich ge­bun­de­ner (che­mi­scher) En­er­gie zu spei­chern. Die Er­ar­bei­tung der bei­den Teil­re­ak­tio­nen bie­tet sich grup­pen­tei­lig an, wobei gro­ßer Wert auf die Ver­knüp­fung der bei­den Teil­pro­zes­se ge­legt wird. Dies ge­schieht in der Dar­stel­lung und Vi­sua­li­sie­rung der Vor­gän­ge und in der Bi­lan­zie­rung der Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen der Teil­re­ak­tio­nen in Part­ner­ar­beit.

Ver­tie­fend lie­gen Ma­te­ria­li­en zu wei­te­ren his­to­ri­schen Ex­pe­ri­men­ten zur Er­for­schung der Fo­to­syn­the­se und che­mi­schen Hin­ter­grün­den aus. Lö­sungs­vor­schlä­ge zu den je­wei­li­gen Auf­ga­ben die­ser Ma­te­ria­li­en ste­hen den SuS zur Selbst­kon­trol­le zur Ver­fü­gung.

In der ab­schlie­ßen­den Be­spre­chung sol­len die zen­tra­len In­hal­te im Fokus ste­hen und die Lehr­kraft ge­ge­be­nen­falls bei der Si­che­rung der er­ar­bei­te­ten Er­geb­nis­se be­hilf­lich sein (fo­to­gra­fi­sche Si­che­rung, ggfs. Lö­sungs­vor­schlä­ge zur Ver­fü­gung stel­len). Ein Auf­grei­fen der ver­tie­fen­den In­hal­te in einer wei­te­ren Stun­de oder z.B. bei der Be­hand­lung der Zel­l­at­mung wäre wün­schens­wert.

Sieb­te und achte Stun­de (Dop­pel­stun­de):

Die bei der Fo­to­syn­the­se ent­ste­hen­den Re­ak­ti­ons­pro­duk­te sind für eine platz­spa­ren­de län­ger­fris­ti­ge Spei­che­rung nicht gut ge­eig­net, da sie os­mo­tisch aktiv sind. Stär­ke ist prak­tisch nicht was­ser­lös­lich und daher os­mo­tisch nicht aktiv. Im Theo­rie­teil wen­den die Schü­le­rin­nen und Schü­ler zum einen ihr Wis­sen über os­mo­ti­sche Vor­gän­ge an und wie­der­ho­len den As­pekt der en­er­ge­ti­schen Kopp­lung. Im Pra­xis­teil der Dop­pel­stun­de steht das Ex­pe­ri­ment zur Stär­ke­syn­the­se in Kar­tof­fel­knol­len im Zen­trum.

 

1 In­for­ma­tio­nen zum di­dak­ti­schen Ge­brauch sowie zur tech­ni­schen Um­set­zung der Be­nut­zung und Er­stel­lung von H5P-In­hal­ten gibt es auf den Sei­ten des Lan­des­bil­dungs­ser­vers unter https://​www.​schu­le-​bw.​de/​the­men-​und-​im­pul­se/​med​ienb​ildu​ng/​in­ter­ak­tiv/​an­lei­tung-​h5p

 

Vor­be­mer­kun­gen: Her­un­ter­la­den [docx][441 KB]

Vor­be­mer­kun­gen: Her­un­ter­la­den [pdf][277 KB]

 

Wei­ter zu Bil­dungs­plan­be­zug