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Jah­res­pla­nung für das Leis­tungs­fach, Klas­sen 11/12

Über­ar­bei­te­te Fas­sung vom 08.03.2022 (V2)


In­halts­ver­zeich­nis


1. Vor­wort zu den Jah­res­pla­nun­gen

Um die Funk­ti­on von Jah­res­pla­nun­gen zu ver­ste­hen, ist eine Ver­or­tung im Ge­samt­kon­text der An­ge­bo­te, die den Bil­dungs­plan 2016 flan­kie­ren, sinn­voll. Dies wird im Fol­gen­den durch eine Be­griffs­de­fi­ni­ti­on und -ab­gren­zung zen­tra­ler Ter­mi­ni vor­ge­nom­men (vgl. hier­zu auch https://​km-​bw.​de/​Kul​tusm​inis​teri​um,Lde/Start­sei­te/Schu­le/Neue+Seite+_+Glos­sar).

Bil­dungs­stan­dards sind Vor­ga­ben, die de­fi­nie­ren, wel­che Kom­pe­ten­zen Schü­le­rin­nen und Schü­ler zu einem fest­ge­leg­ten Zeit­punkt er­reicht haben müs­sen. Sie wer­den über­wie­gend im Zwei­jah­res­rhyth­mus aus­ge­wie­sen.

  • Das Kern­cur­ri­cu­lum um­fasst die Summe der ver­bind­li­chen In­hal­te der baden-würt­tem­ber­gi­schen Bil­dungs­stan­dards, die in 3/4 der zur Ver­fü­gung ste­hen­den Un­ter­richts­zeit zu er­rei­chen sind.

  • Das Schul­cur­ri­cu­lum um­fasst 1/4 der zur Ver­fü­gung ste­hen­den Un­ter­richts­zeit, z. B. zur Ver­tie­fung und Er­wei­te­rung der Vor­ga­ben der baden-würt­tem­ber­gi­schen Bil­dungs­stan­dards.

  • Die Bei­spiel­cur­ri­cu­la bis Klas­se 10, die flan­kie­rend zum baden-würt­tem­ber­gi­schen Bil­dungs­plan 2016 ent­wi­ckelt wur­den, stel­len auf dem Bil­dungs­plan ba­sie­ren­de Bei­spie­le von Kern­cur­ri­cu­la dar; Ideen und Im­pul­se für die An­bin­dung an das Schul­cur­ri­cu­lum sind - so­fern vor­han­den - er­gän­zend aus­ge­wie­sen. Bei­spiel­cur­ri­cu­la zei­gen somit eine Mög­lich­keit auf, wie aus dem Bil­dungs­plan un­ter­richt­li­che Pra­xis wer­den kann. Sie er­he­ben hier­bei kei­nen An­spruch einer nor­ma­ti­ven Vor­ga­be, son­dern die­nen viel­mehr als bei­spiel­haf­te Vor­la­ge zur Un­ter­richts­pla­nung und -ge­stal­tung, indem sie ex­em­pla­risch dar­le­gen, wie der im Bil­dungs­plan vor­ge­se­he­ne Kom­pe­tenz­auf­bau in­ner­halb einer Stan­dard­stu­fe im Un­ter­richt um­ge­setzt wer­den kann.

  • Die hier vor­lie­gen­den Jah­res­pla­nun­gen für die Kurs­stu­fe zei­gen Mög­lich­kei­ten auf, wie die im Bil­dungs­plan für die Kurs­stu­fe be­schrie­be­nen in­halts- und pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen sinn­voll an­ge­legt und ver­netzt wer­den kön­nen.

Diese Kom­pe­ten­zen wer­den dabei kon­kre­ten The­men­be­rei­chen und In­hal­ten zu­ge­ord­net und ein zeit­li­cher Rah­men wird je­weils für die The­men­be­rei­che vor­ge­schla­gen. Um­set­zungs­ide­en geben einen Ein­blick, wie diese In­hal­te im Un­ter­richt kon­kret um­ge­setzt wer­den könn­ten.

2. Ex­em­pla­ri­sche Jah­res­pla­nung Bio­lo­gie

2.1 Fach­spe­zi­fi­sche Rah­men­be­din­gun­gen

2.1.1 Stun­den­um­fang im Ba­sis­fach Bio­lo­gie

Für den Un­ter­richt im Leis­tungs­fach Bio­lo­gie ste­hen in der Kurs­stu­fe 1 etwa 36 Un­ter­richts­wo­chen, d.h. etwa 180 Un­ter­richts­stun­den zur Ver­fü­gung. In der Kurs­stu­fe 2 ver­blei­ben bis zum schrift­li­chen Ab­itur etwa 24 Un­ter­richts­wo­chen, d.h. 120 Un­ter­richts­stun­den. Damit steht ein Ge­samt­vo­lu­men von etwa 300 Stun­den (inkl. Leis­tungs­mes­sun­gen) zur Ver­fü­gung. For­mal ent­fal­len 75% die­ser Stun­den (225 Stun­den) auf das Kern­cur­ri­cu­lum und 25% (75 Stun­den) auf das Schul­cur­ri­cu­lum. Es wird drin­gend emp­foh­len, die Stun­den für das Schul­cur­ri­cu­lum wie in der vor­lie­gen­den Jah­res­pla­nung gleich­mä­ßig auf die The­men­be­rei­che zu ver­tei­len und vor­ran­gig für Übun­gen zu nut­zen. Auf die­ser Grund­la­ge gibt die fol­gen­de Ta­bel­le Ab­schät­zun­gen für die Ver­tei­lung der Un­ter­richts­stun­den bzw. Un­ter­richts­wo­chen auf die ein­zel­nen The­men­be­rei­che an:

In­halts­be­reich

Kern­cur­ri­cu­lum

Schul­cur­ri­cu­lum

Un­ter­richts­stun­den

Un­ter­richts­wo­chen

3.5.1 Bio­mo­le­kü­le und mo­le­ku­la­re Ge­ne­tik

ca. 49 Std.

ca. 16 Std.

ca. 65 Std.

ca. 13

3.5.2 Stoff- und En­er­gie­um­wand­lung

ca. 35 Std.

ca. 11 Std.

ca. 46 Std.

ca. 9

3.5.3 Evo­lu­ti­on

ca. 34 Std.

ca. 11 Std.

ca. 45 Std.

ca. 9

3.5.4 Öko­lo­gie

ca. 33 Std.

ca. 11 Std.

ca. 44 Std.

ca. 9

3.5.5 Neu­ro­bio­lo­gie und Hor­mo­ne

ca. 35 Std.

ca. 11 Std.

ca. 46 Std.

ca. 9

3.5.6 An­ge­wand­te Bio­lo­gie

ca. 29 Std.

ca. 10 Std.

ca. 39 Std.

ca. 8

ge­samt

ca. 215 Std.

ca. 70 Std.

ca. 285 Std.

ca. 57

2.1.2 An­ord­nung der The­men­be­rei­che

Der Bil­dungs­plan 2016 (V2) weist für das Leis­tungs­fach die sie­ben The­men­be­reich 3.5.1 bis 3.5.7 aus. Davon sind die The­men­be­rei­che 3.5.1 bis 3.5.6 für das schrift­li­che Ab­itur re­le­vant.

Die The­men­be­rei­che 3.5.1 bis 3.5.6 sind noch­mals in je­weils zwei oder drei Teil­be­rei­che un­ter­glie­dert (z. B. 3.5.3 mit den drei Teil­be­rei­chen "Me­cha­nis­men der Evo­lu­ti­on", "Stam­mes­ge­schich­te und Ver­wandt­schaft" und "Evo­lu­ti­on des Men­schen"). Damit er­ge­ben sich ins­ge­samt 14 Teil­be­rei­che für den Un­ter­richt. Diese Teil­be­rei­che kön­nen als Un­ter­richts­ab­schnit­te auf­ge­fasst wer­den, die auf ver­schie­de­ne Art und Weise kom­bi­niert wer­den kön­nen, auch über Gren­zen der The­men­be­rei­che hin­weg. Die ge­schätz­ten Stun­den­um­fän­ge der The­men- und Teil­be­rei­che stel­len le­dig­lich Richt­wer­te dar. Sie kön­nen und müs­sen schon auf­grund schu­li­scher Rah­men­be­din­gun­gen an­ge­passt wer­den (z. B. Zeit­be­darf für Leis­tungs­mes­sun­gen, Ab­schluss eines Teil­be­reichs vor einem Fe­ri­en­block oder vor dem Schul­jah­res­en­de, z. B. Aus­gleich von Un­ter­richts­aus­fäl­len).

Die An­ord­nung im Bil­dungs­plan ist keine Vor­ga­be für die Rei­hung der In­halts­be­rei­che und Teil­be­rei­che. In der vor­lie­gen­den Jah­res­pla­nung wer­den ex­em­pla­risch fünf Rei­hun­gen skiz­ziert (s. un­ten­ste­hen­den Ab­schnitt 2.2). Dar­über hin­aus sind wei­te­re Rei­hun­gen mög­lich. Bei der Er­stel­lung von Rei­hun­gen soll­te Fol­gen­des be­ach­tet wer­den:

The­men­be­reich 3.5.1 Bio­mo­le­kü­le und mo­le­ku­la­re Ge­ne­tik: In die­sem The­men­be­reich wird die mo­le­ku­la­re Be­trach­tungs­ebe­ne an ver­schie­de­nen Zu­sam­men­hän­gen er­schlos­sen (u.a. Pro­te­ine, En­zy­matik, Mem­bra­nen, DNA und Pro­te­in­bio­syn­the­se, Mu­ta­tio­nen). Da diese In­hal­te und das Ver­ständ­nis von mo­le­ku­la­ren Ab­läu­fen für alle fol­gen­den In­halts­be­rei­che eine wich­ti­ge Lern­vor­aus­set­zung dar­stel­len, wird die­ser In­halts­be­reich als Auf­takt für die Kurs­stu­fe emp­foh­len. In­ner­halb die­ses The­men­be­reichs be­ste­hen die viel­fäl­tigs­ten Mög­lich­kei­ten zum Ex­pe­ri­men­tie­ren, wes­halb be­son­de­res Au­gen­merk auf die Schu­lung von Kom­pe­ten­zen aus dem Kom­pe­tenz­be­reich Er­kennt­nis­ge­win­nung ge­legt wer­den muss.

The­men­be­reich 3.5.2 Stoff- und En­er­gie­um­wand­lung: Die­ser The­men­be­reich ist wegen sei­ner bio­che­mi­schen Aus­rich­tung und des abs­trak­ten En­er­gie­kon­zep­tes her­aus­for­dernd. Lern­vor­aus­set­zun­gen aus der Kurs­stu­fe Che­mie sind wün­schens­wert; daher emp­fiehlt sich eine Ab­stim­mung mit dem Fach Che­mie. In­ner­halb des The­men­be­reichs soll­te der ab­bau­en­de, he­te­ro­tro­phe Stoff­wech­sel vor dem auf­bau­en­den, au­to­tro­phen Stoff­wech­sel be­han­delt wer­den, da En­er­gie­be­reit­stel­lung aus ex­er­go­nen Stoff­wech­sel­pro­zes­sen sich leich­ter an le­bens­welt­li­che Er­fah­run­gen an­bin­den las­sen. Mem­bran­bio­che­mi­sche Pro­zes­se und en­er­ge­ti­sche Be­trach­tun­gen fal­len daran leich­ter und ent­las­ten das Ver­ständ­nis der Ab­läu­fe beim au­to­tro­phen Stoff­wech­sel. Wegen der abs­trak­ten en­er­ge­ti­schen Be­trach­tun­gen in der Öko­lo­gie ist es zweck­mä­ßig, den The­men­be­reich 3.5.2 Stoff- und En­er­gie­um­wand­lung vor dem The­men­be­reich 3.5.4 Öko­lo­gie zu be­han­deln.

The­men­be­reich 3.5.3 Evo­lu­ti­on: Nach der Be­hand­lung von 3.5.1 sind alle Grund­la­gen für die­sen The­men­be­reich ge­schaf­fen. Da keine be­son­de­ren Vor­aus­set­zun­gen aus af­fi­nen Fä­chern nötig sind und mit der Evo­lu­ti­ons­theo­rie ein zen­tra­les Er­klä­rungs­mo­dell für bio­lo­gi­sche Phä­no­me­ne er­ar­bei­tet wird, bie­tet sich eine mög­lichst frühe Stel­lung im Un­ter­richts­gang an. Dabei soll­ten die Teil­be­rei­che "Me­cha­nis­men der Evo­lu­ti­on" und "Stam­mes­ge­schich­te und Ver­wandt­schaft" nach­ein­an­der be­ar­bei­tet wer­den. Da das ei­gent­li­che Er­klä­rungs­mo­dell für die evo­lu­ti­ve Ent­ste­hung von An­ge­passt­hei­ten und Arten im Teil­be­reich "Me­cha­nis­men der Evo­lu­ti­on" er­ar­bei­tet wird, soll­te die­ses Er­klä­rungs­mo­dell dem Teil­be­reich "Stam­mes­ge­schich­te und Ver­wandt­schaft" vor­an­ge­stellt wer­den (vgl. die Rei­hun­gen und An­mer­kun­gen in den un­ten­ste­hen­den Ab­schnit­ten 2.2 und 3.2). Der Teil­be­reich "Evo­lu­ti­on des Men­schen" kann hin­ge­gen her­aus­ge­löst wer­den (vgl. die Rei­hun­gen und An­mer­kun­gen in den un­ten­ste­hen­den Ab­schnit­ten 2.2 und 3.3 mit einer al­ter­na­ti­ven An­bin­dung an "3.5.6 An­ge­wand­te Bio­lo­gie").

The­men­be­reich 3.5.4 Öko­lo­gie: In die­sem The­men­be­reich ste­hen öko­lo­gi­sche An­ge­passt­hei­ten und Ein­ni­schun­gen und damit in Ver­bin­dung Arten- und Na­tur­schutz sowie der Stoff- und En­er­gie­haus­halt von Öko­sys­te­men im Mit­tel­punkt. Daher sind Kennt­nis­se aus den The­men­be­rei­chen 3.5.2 Stoff- und En­er­gie­um­wand­lung und 3.5.3 Evo­lu­ti­on wün­schens­wer­te Vor­aus­set­zun­gen. Um Frei­land­un­ter­su­chun­gen und Ex­kur­sio­nen sinn­voll zu er­mög­li­chen, ist zu­min­dest eine teil­wei­se Be­ar­bei­tung in der Ve­ge­ta­ti­ons­pe­ri­ode, also z. B. zum Schul­jah­res­en­de er­for­der­lich. Der The­men­be­reich be­steht aus den zwei Teil­be­rei­chen "Struk­tu­ren und Zu­sam­men­hän­ge in Öko­sys­te­men" und "Öko­sys­te­me unter dem Ein­fluss des Men­schen". Zwi­schen bei­den Teil­be­rei­chen und auch in­ner­halb der Teil­be­rei­che gibt Mög­lich­kei­ten, In­hal­te an­ders zu kom­bi­nie­ren oder auch aus­zu­la­gern. Im The­men­be­reich 3.5.4 Öko­lo­gie be­ste­hen viel­fäl­ti­ge Mög­lich­kei­ten zur Be­ar­bei­tung von Ent­schei­dungs­kon­flik­ten aus der Um­welt­ethik, wes­halb be­son­de­res Au­gen­merk auf die Schu­lung von Kom­pe­ten­zen aus dem Kom­pe­tenz­be­reich Be­wer­tung ge­legt wer­den muss.

The­men­be­reich 3.5.6 An­ge­wand­te Bio­lo­gie: Die Stel­lung die­ses The­men­be­reichs ist eben­falls wenig ein­ge­schränkt. Er kann sich di­rekt an 3.5.1 Bio­mo­le­kü­le und mo­le­ku­la­re Ge­ne­tik an­schlie­ßen und die mo­le­ku­la­re Ge­ne­tik wei­ter­füh­ren und auch ganz am Ende der Kurs­stu­fe 2 ste­hen. Die bei­den Teil­be­rei­che "Mo­le­ku­lar­bio­lo­gi­sche Ver­fah­ren und Gen­tech­nik" und "Chan­cen und Ri­si­ken bio­me­di­zi­ni­scher Ver­fah­ren" sind von­ein­an­der ab­lös­bar. Mit dem Teil­be­reich "Evo­lu­ti­on des Men­schen" aus 3.5.3 Evo­lu­ti­on er­gibt sich eine Kom­bi­na­ti­ons­mög­lich­keit (vgl. die Rei­hun­gen und An­mer­kun­gen in den un­ten­ste­hen­den Ab­schnit­ten 2.2 und 3.3). Im The­men­be­reich 3.5.6 An­ge­wand­te Bio­lo­gie be­ste­hen viel­fäl­ti­ge Mög­lich­kei­ten zur Be­ar­bei­tung von Ent­schei­dungs­kon­flik­ten aus der Um­welt­ethik oder Me­di­zi­nethik, wes­halb be­son­de­res Au­gen­merk auf die Schu­lung von Kom­pe­ten­zen aus dem Kom­pe­tenz­be­reich Be­wer­tung ge­legt wer­den muss.

2.2 The­men­be­rei­che mit Stun­den­ver­tei­lung

Un­ter­richts­se­quenz Bil­dungs­plan­be­zü­ge UStd.
Kurs­stu­fe 1 (ca. 36 Un­ter­richts­wo­chen; ge­samt ca. 180 UStd. (135 Std. KC zzgl. 45 Std. SC)
Mo­le­ku­lar­bio­lo­gie der Zelle 3.4.1 (1) - (7) Bau und Funk­ti­on von Bio­mo­le­kü­len ca. 35
3.4.1 (8) - (12) Mo­le­ku­la­re Ge­ne­tik ca. 27
Me­cha­nis­men der Evo­lu­ti­on 3.4.3 (1) - (5) Me­cha­nis­men der Evo­lu­ti­on ca. 22
Stam­mes­ge­schich­te und Ver­wandt­schaft 3.5.3 (7) - (9) Stam­mes­ge­schich­te und Ver­wandt­schaft ca. 12
En­er­gie­be­reit­stel­lung in Zel­len 3.4.2 (1) Grund­la­gen der Stoff- und En­er­gie­um­wand­lung
ca. 16
3.4.2 (6) - (7) Ab­bau­en­der Stoff­wech­sel (Dis­si­mi­la­ti­on)
Licht­ener­gie als Grund­la­ge aller Le­bens­pro­zes­se 3.4.2 (2) - (5) Auf­bau­en­der Stoff­wech­sel (Fo­to­syn­the­se) ca. 26
Struk­tu­ren und Zu­sam­men­hän­ge in Öko­sys­te­men* 3.4.4 (1) - (4) Struk­tu­ren und Zu­sam­men­hän­ge in Öko­sys­te­men* ca. 26
Öko­sys­te­me unter dem Ein­fluss des Men­schen 3.5.4 (7) - (10) Öko­sys­te­me unter dem Ein­fluss des Men­schen ca. 16
Kurs­stu­fe 2 (ca. 30 Un­ter­richts­wo­chen; ge­samt ca. 120 UStd. (90 Std. KC zzgl. 30 Std. SC)
Neu­ro­bio­lo­gie 3.5.5 (1) - (10) Neu­ro­bio­lo­gie ca. 34
Hor­mo­ne 3.5.5 (11) - (13) Hor­mo­ne ca. 12
En­er­gie­be­reit­stel­lung in Zel­len 3.5.3 (10) - (11) Evo­lu­ti­on des Men­schen ca. 15
3.5.6 (1) - (4) Mo­le­ku­lar­bio­lo­gi­sche Ver­fah­ren und Gen­tech­nik ca. 23
3.5.6 (5) - (7) Chan­cen und Ri­si­ken bio­me­di­zi­ni­scher Ver­fah­ren ca. 16
Ver­fü­gungs­stun­den ca.20
Schrift­li­ches Ab­itur
frei wähl­bar zum Bei­spiel 3.5.7 (1) - (4) Im­mun­sys­tem ca. 20

Nach­fol­gend ist die obige ta­bel­la­ri­sche Dar­stel­lung in gra­fi­scher Form als Rei­hung wie­der­ge­ge­ben. In Er­gän­zung sind zwei wei­te­re mög­li­che Rei­hun­gen gra­fisch wie­der­ge­ge­ben. Keine die­ser drei Rei­hun­gen kann alle in Ab­schnitt 2.1.2 ge­nann­ten Emp­feh­lun­gen er­fül­len. Dar­über hin­aus sind wei­te­re Rei­hun­gen mög­lich. Für Kri­te­ri­en und Emp­feh­lun­gen zur mög­li­chen An­ord­nung von The­men­be­rei­chen be­ach­ten Sie die Aus­füh­run­gen zu den The­men­be­rei­chen in Ab­schnitt 2.1.2.

Bei­spiel­rei­hung 1: Diese Rei­hung ent­spricht der Dar­stel­lung in der Ta­bel­le (siehe oben).

ZPG Bio­lo­gie: Bei­spiel­rei­hung 1

ZPG Bio­lo­gie: Bei­spiel­rei­hung 2

ZPG Bio­lo­gie: Bei­spiel­rei­hung 3

3. Ex­em­pla­ri­sche Un­ter­richts­se­quen­zen

3.1 „Me­cha­nis­men der Evo­lu­ti­on“ (Teil­be­reich aus The­men­be­reich 3.5.3 Evo­lu­ti­on)

3.1.1 Di­dak­ti­sche Über­le­gun­gen

Die Evo­lu­ti­ons­theo­rie ist neben der Zell­theo­rie die zen­tra­le Er­klä­rungs­theo­rie bio­lo­gi­scher Phä­no­me­ne. Mit der Evo­lu­ti­ons­theo­rie er­langt die Bio­lo­gie in­ner­halb der Na­tur­wis­sen­schaf­ten eine Son­der­stel­lung, da sie zwei Arten von Kau­sa­l­er­klä­run­gen lie­fert. Eine ak­tu­al-kau­sa­le (pro­xi­ma­te) Er­klä­rung er­klärt Phä­no­me­ne mit ak­tu­ell be­ob­acht­ba­ren und ex­pe­ri­men­tell er­mit­tel­ba­ren Ur­sa­chen (z. B. Hor­mon­wir­kung; Wir­kung eines Gen­pro­dukts usw.). Mit der Evo­lu­ti­ons­bio­lo­gie tritt nun eine zwei­te, näm­lich his­to­risch-kau­sa­le (ul­ti­ma­te) Er­klä­rung hinzu, die bio­lo­gi­sche Phä­no­me­ne aus den Se­lek­ti­ons­be­din­gun­gen in der Ver­gan­gen­heit her­aus er­klärt. Der Evo­lu­ti­ons­bio­lo­gie kommt als Dis­zi­plin mit erd­ge­schicht­li­cher Per­spek­ti­ve daher auch eine zen­tra­le Stel­lung in einem na­tur­wis­sen­schaft­lich ge­präg­ten Welt­bild zu.

Die Evo­lu­ti­ons­theo­rie um­fasst zwei zen­tra­le Säu­len, die Se­lek­ti­ons­theo­rie und die Des­zen­denz­theo­rie. Nur die Se­lek­ti­ons­theo­rie lie­fert ein Er­klä­rungs­mo­dell für Ver­än­de­run­gen im Ver­lau­fe vie­ler Ge­ne­ra­tio­nen. Die Des­zen­denz­theo­rie prüft Ver­wandt­schafts­be­zie­hun­gen zwi­schen Arten und setzt daher das Er­klä­rungs­mo­dell der Se­lek­ti­ons­theo­rie zwin­gend vor­aus. Al­lein aus der Des­zen­denz­theo­rie her­aus lässt sich keine Er­klä­rung für evo­lu­ti­ve Trans­for­ma­tio­nen ab­lei­ten. Fol­ge­rich­tig soll­te daher die Se­lek­ti­ons­theo­rie ("Me­cha­nis­men der Evo­lu­ti­on“) am Be­ginn der Aus­ein­an­der­set­zung mit Evo­lu­ti­on ste­hen und eine ul­ti­ma­te Er­klä­rung für das Ent­ste­hen von An­ge­passt­hei­ten lie­fern.

Für das Ver­ständ­nis evo­lu­ti­ver Pro­zes­se ist die po­pu­la­ti­ons­bio­lo­gi­sche Be­trach­tungs­ebe­ne (Al­lel­häu­fig­kei­ten) von zen­tra­ler Be­deu­tung. Der be­wuss­te Wech­sel von der Ebene der In­di­vi­du­en auf diese Be­trach­tungs­ebe­ne wird als in­itia­ler Lern­pro­zess an den Be­ginn der Un­ter­richts­se­quenz ge­setzt. Im wei­te­ren Ver­lauf ist ins­be­son­de­re dar­auf zu ach­ten, dass le­bens­welt­li­che Vor­stel­lun­gen (z. B. la­mar­ck­is­ti­sche, fi­na­lis­ti­sche oder te­leo­lo­gi­sche Vor­stel­lun­gen; ak­ti­ve An­pas­sung) als Lern­chan­ce ge­nutzt, zu fach­li­chen Vor­stel­lun­gen in Bezug ge­setzt wer­den (zu­fäl­li­ge Mu­ta­ti­on und ge­rich­te­te Se­lek­ti­on) und mit sen­si­bler Fach­spra­che be­schrie­ben wer­den (z. B. "Arten wer­den an­ge­passt"; Ver­mei­dung von An­thro­po­mor­phis­men; kon­se­quen­te Un­ter­schei­dung von Gen und Allel). Im Ver­lauf des Un­ter­richts lie­fert die Se­lek­ti­ons­theo­rie ul­ti­ma­te Er­klä­run­gen für zu­neh­mend kom­ple­xe­re Bei­spie­le (z. B. Koe­vo­lu­ti­on, Trade-offs, Ko­ope­ra­ti­on und Al­tru­is­mus).

Die Se­lek­ti­ons­theo­rie ist eine na­tur­wis­sen­schaft­li­che Theo­rie und soll­te daher so­weit mög­lich im Un­ter­richt an ex­pe­ri­men­tel­le Daten (z. B. po­pu­la­ti­ons­ge­ne­ti­sche Daten, Le­der­berg­scher Stem­pel­ver­such) und Si­mu­la­ti­ons­mo­del­le (z. B. re­pro­duk­ti­ve Fit­ness; Spiel­theo­rie) an­ge­knüpft wer­den.

Die Se­lek­ti­ons­theo­rie er­klärt Ver­än­de­run­gen in Po­pu­la­tio­nen und damit auch Auf­spal­tung einer Stam­mart in zwei Schwes­ter­ar­ten durch Ent­ste­hung einer re­pro­duk­ti­ven Bar­rie­re zwi­schen Po­pu­la­tio­nen. Die­ser As­pekt bil­det die Schnitt­stel­le zur Des­zen­denz­theo­rie (vgl. un­ten­ste­hen­den Ab­schnitt 3.2.2).

Ta­bel­la­ri­sche Dar­stel­lung der Un­ter­richts­se­quenz „Me­cha­nis­men der Evo­lu­ti­on“

Pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen In­halts­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen Un­ter­richts­ver­lauf Be­mer­kun­gen

2.1 Er­kennt­nis­ge­win­nung

2. Mor­pho­lo­gie und Ana­to­mie von Le­be­we­sen und Or­ga­nen un­ter­su­chen

3. Le­be­we­sen kri­te­ri­en­ge­lei­tet ver­glei­chen und klas­si­fi­zie­ren

13. Wech­sel­wir­kun­gen mit­hil­fe von Mo­del­len oder Si­mu­la­tio­nen er­klä­ren

2.2 Kom­mu­ni­ka­ti­on

3. In­for­ma­tio­nen aus Tex­ten, Bil­dern, Ta­bel­len, Dia­gram­men oder Gra­fi­ken ent­neh­men

4. bio­lo­gi­sche Sach­ver­hal­te unter Ver­wen­dung der Fach­spra­che be­schrei­ben oder er­klä­ren (ul­ti­mat und pro­xi­mat)

3.4.3 Evo­lu­ti­on

Me­cha­nis­men der Evo­lu­ti­on:

(1) Än­de­run­gen der Al­lel­häu­fig­kei­ten im Gen­pool einer Po­pu­la­ti­on mit unter-schied­li­cher re­pro­duk­ti­ver Fit­ness be­grün­den (ul­ti­ma­te, his­to­risch-kau­sa­le Er­klä­rung)

(2) evo­lu­ti­ve An­pas­sungs­pro­zes­se nach der syn­the­ti­schen Evo­lu­ti­ons­theo­rie er­klä­ren (ge­ne­ti­sche Va­ria­bi­li­tät durch Mu­ta­ti­on und Re­kom­bi­na­ti­on, Se­lek­ti­on, Iso­la­ti­on, Gendrift)

(5) pro­xi­ma­te und ul­ti­ma­te Er­klä­run­gen un­ter­schei­den

(4) Koe­vo­lu­ti­on als wech­sel­sei­ti­gen An­pas­sungs­pro­zess zwei­er Arten an einem Bei­spiel dar­stel­len

(6) den ad­ap­ti­ven Wert von Ver­hal­ten an einem Bei­spiel be­grün­den (Kos­ten-Nut­zen-Ana­ly­se z. B. bei Grup­pen­bil­dung, Ego­is­mus, Al­tru­is­mus, Ag­gres­si­on)

(3) den bio­lo­gi­schen Art­be­griff er­klä­ren und Art­bil­dungs­pro­zes­se er­läu­tern (allo-pa­tri­sche und sym­pa­tri­sche Art­bil­dung, ad­ap­ti­ve Ra­dia­ti­on)

ca. 22 Stun­den

  • Wie­der­ho­lung Ver­er­bungs­re­geln: do­mi­nant-re­zes­si­ver Erb­gang (Be­trach­tungs­ebe­ne der In­di­vi­du­en)

  • Über­gang zu po­pu­la­ti­ons­ge­ne­ti­scher Be­trach­tungs­ebe­ne: Kon­stanz der Al­lel­fre­quen­zen in idea­ler Po­pu­la­ti­on (Hardy-Wein­berg)

  • Fall­bei­spiel: Än­de­rung der Al­lel­fre­quenz durch un­glei­che Fort­pflan­zungs­er­fol­ge (reale Po­pu­la­ti­on); na­tür­li­che Se­lek­ti­on als Evo­lu­ti­ons­fak­tor

  • Se­lek­ti­ons­ty­pen

  • Mu­ta­ti­on als un­ge­rich­te­tes Zu­falls­er­eig­nis; Mu­ta­ti­on als Ur­sa­che für Va­ria­ti­on; ge­ne­ti­sche Viel­falt als Teil­as­pekt von Bio­di­ver­si­tät

  • Di­hy­bri­der Erb­gang: Re­kom­bi­na­ti­on als Evo­lu­ti­ons­fak­tor

  • pro­xi­ma­te vs. ul­ti­ma­te Er­klä­rung

  • Gendrift: Grün­der­ef­fekt und Fla­schen­hals­ef­fekt

  • Koe­vo­lu­ti­on als Er­geb­nis von dop­pel­ter Kon­kur­renz (z. B. Kon­kur­renz zwei­er Pflan­zen um Be­stäu­ber und zwei­er In­sek­ten um Nek­tar)

  • Trade-offs: Evo­lu­ti­on för­dert Kom­pro­miss­lö­sun­gen (z. B. se­xu­el­le Se­lek­ti­on, Ge­le­ge­grö­ße o. a.)

  • Ver­hal­ten: pro­xi­ma­te Er­klä­run­gen vs. ul­ti­ma­te Er­klä­run­gen (evo­lu­tio­nä­rer An­pas­sungs­wert)

  • Fort­pflan­zungs­stra­te­gi­en von Ho­mi­ni­den (ul­ti­ma­te Er­klä­run­gen)

  • Se­lek­ti­ons­theo­re­ti­sche Er­klä­rung kom­ple­xer Ver­hal­tens­wei­sen

  • Al­lo­pa­tri­sche Art­bil­dung: Iso­la­ti­on als Evo­lu­ti­ons­fak­tor (z. B. eis­zeit­li­che Bei­spie­le wie Grün­specht - Graus­pecht; z. B. Schim­pan­se - Bo­no­bo)

  • Sym­pa­tri­sche Art­bil­dung

  • Kom­ple­xe Art­bil­dungsphä­no­me­ne: ad­ap­ti­ve Ra­dia­ti­on

Be­mer­kung

Sprach­sen­si­ble Tren­nung der Be­grif­fe Gen und Allel

z. B. Wird sich eine durch ein do­mi­nant ver­erb­tes Allel be­ding­te Krank­heit in einer Po­pu­la­ti­on aus­brei­ten? (kon­stan­te Al­lel­fre­quenz in idea­ler Po­pu­la­ti­on)

z. B. Bir­ken­span­ner; Ein­satz von Mo­del­len bzw. Si­mu­la­tio­nen (di­gi­tal/ ana­log)

Bei­spie­le für ge­rich­te­te, sta­bi­li­sie­ren­de, dis­rup­ti­ve Se­lek­ti­on

z. B. Le­der­berg­scher Stem­pel­ver­such; Wi­der­le­gung der le­bens­welt­li­chen Vor­stel­lung einer ziel­ge­rich­te­ten An­pas­sung

Bei­spiel und Übun­gen zu pro­xi­mat/ ul­ti­mat

Wi­der­le­gung der le­bens­welt­li­chen Vor­stel­lung einer An­pas­sung an­ein­an­der (Har­mo­nie­den­ken)

Bei­spiel für eine ne­ga­ti­ve Kopp­lung zwei­er Merk­ma­le mög­lichst auf Grund­la­ge ex­pe­ri­men­tel­ler Daten (costs and be­ne­fits; Kos­ten-Nut­zen-Op­ti­mie­rung)

Ein­fa­ches Ein­füh­rungs­bei­spiel (z. B. At­trap­pen­ver­su­che für exo­ge­ne Ur­sa­chen, Hor­mo­ne als en­do­ge­ne Ur­sa­chen für Ver­hal­ten)

Ver­gleich Go­ril­la - Schim­pan­se - Mensch und evo­lu­tio­nä­rer An­pas­sungs­wert

z. B. Ver­wand­ten­se­lek­ti­on; Ko­ope­ra­ti­on, Al­tru­is­mus ("Dar­wins Di­lem­ma": Ver­zicht auf ei­ge­ne Re­pro­duk­ti­on)

Ein­füh­rung von Auf­spal­tungs­dia­gram­men (= Stamm­baum­dar­stel­lun­gen). Die Auf­spal­tung einer Stam­mart in zwei Schwes­ter­ar­ten bil­det den Über­gang zur Aus­ein­an­der­set­zung mit der Stam­mes­ge­schich­te (Ver­wandt­schafts­hy­po­the­sen und Stamm­baum­dar­stel­lun­gen.

Rück­griff dis­rup­ti­ve Se­lek­ti­on, Bei­spiel über Weib­chen­prä­fe­renz

Öko­lo­gi­sche "Plan­stel­len" als Vor­aus­set­zung; al­lo­pa­tri­sche und sym­pa­tri­sche Art­bil­dungs­me­cha­nis­men

3.2 „Stam­mes­ge­schich­te und Ver­wandt­schaft“ (Teil­be­reich aus The­men­be­reich 3.4.3 Evo­lu­ti­on)

3.2.1 Di­dak­ti­sche Über­le­gun­gen

Nach­dem ein Er­klä­rungs­mo­dell für eine Art­auf­spal­tung vor­liegt (vgl. oben­ste­hen­den Ab­schnitt 3.1.1), kön­nen auch Ab­fol­gen meh­re­rer Art­auf­spal­tun­gen be­ar­bei­tet wer­den (Ver­wandt­schafts­ana­ly­sen). Hier­bei wird die Ebene der Po­pu­la­ti­on und der Art ver­las­sen und häu­fig auf der Ebene von Ver­wandt­schafts­grup­pen ar­gu­men­tiert. Diese Abs­trak­ti­on kann be­wusst voll­zo­gen wer­den, wenn eine erste Ver­wandt­schafts­ana­ly­se an kon­kre­ten Arten (z. B. vier Arten der Ho­mi­ni­dae) und nicht an Ver­wandt­schafts­grup­pen be­ar­bei­tet wird. Dabei muss auch das Lesen von Ver­wandt­schafts­dia­gram­men (Stamm­bäu­men) und die Fach­spra­che (ur­sprüng­lich, ab­ge­lei­tet, Schwes­ter­ar­ten, Stam­mar­ten) ein­ge­übt wer­den. Die Ver­wandt­schafts­ana­ly­se mit DNA-Se­quenz­da­ten er­folgt in prin­zi­pi­ell glei­cher Weise.

Im Rah­men von Ver­wandt­schafts­ana­ly­sen sind Stamm­bäu­me als kon­kur­rie­ren­de Ver­wandt­schafts­hy­po­the­sen aus­zu­fas­sen, die ge­gen­ein­an­der ge­tes­tet wer­den. Diese ver­glei­chen­de Ar­beits­wei­se un­ter­schei­det sich prin­zi­pi­ell nicht von der na­tur­wis­sen­schaft­li­chen Ar­beits­wei­se, je­doch wer­den Hy­po­the­sen über Vor­gän­ge in der Ver­gan­gen­heit be­ar­bei­tet. Dabei bil­det der Ver­gleich ho­mo­lo­ger Merk­ma­le, das Spar­sam­keits­prin­zip und der Au­ßen­grup­pen­ver­gleich den Kern der Ver­wandt­schafts­ana­ly­sen. Die Evo­lu­ti­ons­ge­schich­te ho­mo­lo­ger Merk­ma­le wird in die Ar­beit mit Stamm­bäu­men in­te­griert. Durch die kon­se­quent his­to­ri­sche Be­trach­tung von Merk­ma­len kann an Bei­spie­len ge­zeigt wer­den, dass evo­lu­ti­ve Lö­sun­gen keine Op­ti­mal­lö­sun­gen sind, son­dern durch kon­struk­ti­ve Zwän­ge ein­ge­schränk­te Kom­pro­miss­lö­sun­gen.

Schöp­fungs­my­then wer­den als nicht-wi­der­leg­ba­re und daher nicht-na­tur­wis­sen­schaft­li­che Denk­wei­sen iden­ti­fi­ziert und müs­sen daher ka­te­go­risch von na­tur­wis­sen­schaft­li­chen Denk­wei­sen ge­trennt wer­den. Sie lie­gen au­ßer­halb des Gel­tungs­be­reichs na­tur­wis­sen­schaft­li­cher Aus­sa­gen und kön­nen somit per se auch keine Er­klä­rungs­al­ter­na­ti­ve zur Evo­lu­ti­ons­theo­rie dar­stel­len. Der An­spruch nicht-na­tur­wis­sen­schaft­li­cher Denk­wei­sen wie Krea­tio­nis­mus und In­tel­li­gent De­sign, die Evo­lu­ti­ons­theo­rie mit Schöp­fungs­my­then zu wi­der­le­gen, muss daher als un­zu­läs­sig zu­rück­ge­wie­sen wer­den.

3.2.2 Ta­bel­la­ri­sche Dar­stel­lung der Un­ter­richts­se­quenz „Stam­mes­ge­schich­te und Ver­wandt­schaft“

Pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen In­halts­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen Un­ter­richts­ver­lauf Be­mer­kun­gen

2.1 Er­kennt­nis­ge­win­nung

2. Mor­pho­lo­gie und Ana­to­mie von Le­be­we­sen und Or­ga­nen un­ter­su­chen

3. Le­be­we­sen kri­te­ri­en­ge­lei­tet ver­glei­chen und klas­si­fi­zie­ren

2.2 Kom­mu­ni­ka­ti­on

3. In­for­ma­tio­nen aus Tex­ten, Bil­dern, Ta­bel­len, Dia­gram­men oder Gra­fi­ken ent­neh­men

4. bio­lo­gi­sche Sach­ver­hal­te unter Ver­wen­dung der Fach­spra­che be­schrei­ben oder er­klä­ren (ul­ti­mat und pro­xi­mat)

7. kom­ple­xe bio­lo­gi­sche Sach­ver­hal­te mit­hil­fe von Sche­ma­ta, Gra­fi­ken, Mo­del­len oder Dia­gram­men an­schau­lich dar­stel­len

8. adres­sa­ten­ge­recht prä­sen­tie­ren

3.4.3 Evo­lu­ti­on

Stam­mes­ge­schich­te und Ver­wandt­schaft:

(7) Merk­ma­le kri­te­ri­en­ge­lei­tet als ho­mo­log oder nicht ho­mo­log iden­ti­fi­zie­ren und Kon­ver­gen­zen als An­ge­passt­hei­ten auf­grund ähn­li­cher Se­lek­ti­ons­be­din­gun­gen er­klä­ren

(8) ur­sprüng­li­che und ab­ge­lei­te­te Merk­ma­le iden­ti­fi­zie­ren und zur Prü­fung von Stamm­baum­hy­po­the­sen nut­zen (ho­mo­lo­ge mor­pho­lo­gi­sche Merk­ma­le, ho­mo­lo­ge DNA-Se­quen­zen)

(5) pro­xi­ma­te und ul­ti­ma­te Er­klä­run­gen un­ter­schei­den (unter an­de­rem an Bei­spie­len des So­zi­al­ver­hal­tens von Pri­ma­ten)

(9) die Evo­lu­ti­ons­theo­rie als na­tur­wis­sen­schaft­li­che Theo­rie ge­gen­über nicht-na­tur­wis­sen­schaft­li­chen Vor­stel­lun­gen zur Ent­ste­hung von Ar­ten­viel­falt ab­gren­zen

ca. 12 Stun­den

  • Ver­wandt­schafts­ana­ly­se in­ner­halb einer Ar­ten­grup­pe mit­hil­fe von Merk­mals­ver­glei­chen nach dem Spar­sam­keits­prin­zip (Bei­spiel und Übun­gen für mor­pho­lo­gi­sche Merk­ma­le und DNA-Se­quen­zen)

  • Ho­mo­lo­gie­be­trach­tun­gen im Kon­text mit Stamm­bäu­men: Merk­ma­le mit glei­cher ge­ne­ti­scher Grund­la­ge

  • Kon­ver­gen­zen als funk­ti­ons­glei­che Merk­ma­le mit un­ab­hän­gi­ger Ent­ste­hung auf­grund ähn­li­cher Se­lek­ti­ons­be­din­gun­gen

  • Re­kon­struk­ti­on einer evo­lu­ti­ven Trans­for­ma­ti­on (z. B. Kie­men­at­mung­Luf­tat­mung; Lau­fen-Flie­gen)

  • Bei­spiel für nicht-op­ti­ma­le evo­lu­ti­ve Lö­sung: kon­struk­ti­ve Zwän­ge als Teil einer ul­ti­ma­ten Er­klä­rung (z. B. Keu­zung Nah­rung-Luft­weg, z. B. feh­len­de Kie­men bei Mee­res­säu­gern)

  • Gel­tungs­be­reich na­tur­wis­sen­schaft­li­cher Aus­sa­gen: Wi­der­leg­bar­keit, Re­pro­du­zier­bar­keit; Ab­gren­zung zu nicht wi­der­leg­ba­ren, nicht-na­tur­wis­sen­schaft­li­chen Vor­stel­lun­gen

Be­mer­kung

Ar­beit mit Merk­mals­ma­trix: Au­ßen­grup­pen; ur­sprüng­li­che und ab­ge­lei­te­te Merk­ma­le; hy­po­the­sen­ge­lei­te­tes Ar­bei­ten: Tes­ten kon­kur­rie­ren­der Ver­wandt­schafts­hy­po­the­sen; keine im­mun­bio­lo­gi­schen Ver­fah­ren oder Pro­tein­ver­glei­che (fach­wis­sen­schaft­lich ob­so­let)

her­kunfts­glei­che Merk­ma­le, die ähn­lich oder un­ähn­lich sein kön­nen; je nach ge­wähl­ten Bei­spie­len müs­sen nicht alle drei Kri­te­ri­en be­han­delt wer­den. Ru­di­men­te und Ata­vis­men nicht ver­pflich­tend; ggf. hier an­knüp­fen

Kon­ver­genz­be­griff aus­rei­chend; kein Ana­lo­gie­be­griff (fach­wis­sen­schaft­lich ob­so­let)

Evo­lu­ti­on als Trans­for­ma­ti­ons­pro­zess, der Neues nur auf der Basis von Be­ste­hen­dem ent­wi­ckeln kann; durch kon­struk­ti­ve Zwän­ge in­fol­ge von Vor­läu­fer­struk­tu­ren kann Evo­lu­ti­on keine Op­ti­mal­lö­sung sein

Ana­ly­se nicht-na­tur­wis­sen­schaft­li­cher Aus­sa­gen (z. B. Krea­tio­nis­mus, In­tel­li­gent De­sign), ka­te­go­ria­le Tren­nung von Na­tur­wis­sen­schaft und Glau­be

„Evo­lu­ti­on und Zu­kunfts­fra­gen“ (The­men­be­reich 3.5.3 Evo­lu­ti­on: Teil­be­reich Evo­lu­ti­on des Men­schen und The­men­be­reich 3.5.6 An­ge­wand­te Bio­lo­gie)

Di­dak­ti­sche Über­le­gun­gen

Der Teil­be­reich "Evo­lu­ti­on des Men­schen" ist hier aus dem In­halts­be­reich 3.5.3 Evo­lu­ti­on aus­ge­glie­dert und mit dem In­halts­feld 3.5.6 An­ge­wand­te Bio­lo­gie ver­knüpft. Der Teil­be­reich "Evo­lu­ti­on des Men­schen" ist da­durch auch zeit­lich vom In­halts­be­reich 3.4.3 Evo­lu­ti­on se­pa­riert. Er ließe sich je­doch auch ohne be­deu­ten­de Ab­än­de­rung der un­ten­ste­hen­den ta­bel­la­ri­schen Dar­stel­lung (s. Ab­schnitt 3.3.2) wie­der an den In­halts­be­reich 3.4.3 Evo­lu­ti­on an­glie­dern.

Vor­aus­set­zung für die Be­hand­lung der Hu­ma­ne­vo­lu­ti­on sind die Kennt­nis­se aus den Teil­be­rei­chen "Me­cha­nis­men der Evo­lu­ti­on" und "Stam­mes­ge­schich­te und Ver­wandt­schaft". Sie kön­nen hier in An­sät­zen wie­der­holt wer­den, je­doch geht es im Kern um die Na­tur­ge­schich­te des Men­schen und dar­über hin­aus um die Re­fle­xi­on des Selbst­bilds des Men­schen in mehr­fa­cher Hin­sicht.

Zum einen wird vor­ge­schla­gen, die Un­ter­richts­se­quenz neben den her­kömm­li­chen In­hal­ten (Ver­gleich Mensch-Schim­pan­se, auf­rech­ter Gang, be­deu­ten­de Fos­sil­for­men) auch mit ge­sell­schaft­lich be­deu­ten­den As­pek­ten an­zu­rei­chern. Dazu ge­hört die Wi­der­le­gung des Kon­zep­tes der Men­schen­ras­sen, sowie die kri­ti­sche Aus­ein­an­der­set­zung mit dem Über­le­gen­heits­den­ken be­stimm­ter Men­schen­grup­pen auf bio­lo­gi­scher und bio­geo­gra­fi­scher Grund­la­ge, das bis heute eine Ur­sa­che für Aus­gren­zung und Aus­beu­tung dar­stellt.

Zum an­de­ren macht die kul­tu­rel­le und tech­ni­sche Evo­lu­ti­on deut­lich, dass der Mensch sich vom rei­nen Ob­jekt der Evo­lu­ti­on auch zu einem Sub­jekt der Evo­lu­ti­on ge­wan­delt hat und wie keine an­de­re Art das Bild der Erde ver­än­dert. In die­ses Span­nungs­feld von Ver­ant­wor­tung und Re­spekt ge­gen­über den na­tür­li­chen Ge­ge­ben­hei­ten und Nut­zung von Tech­no­lo­gi­en für das Über­le­ben und Wohl­er­ge­hen von Men­schen fal­len auch Fra­gen der Zu­kunfts­ge­stal­tung mit neuen Tech­no­lo­gi­en wie Gen- und Re­pro­duk­ti­ons­tech­no­lo­gie, die sich an­schlie­ßen las­sen. In die­sen Kon­tex­ten sol­len we­sent­li­che As­pek­te aus dem Kom­pe­tenz­be­reich Be­wer­tung adres­siert wer­den, ins­be­son­de­re Per­spek­tiv­wech­sel, Tren­nung von de­skrip­ti­ven und nor­ma­ti­ven Aus­sa­gen, Hier­ar­chi­sie­rung von Wer­ten und Ent­schei­dungs­stra­te­gi­en bei Wer­te­kon­flik­ten. Für die Un­ter­richts­ge­stal­tung muss die De­tail­tie­fe für mo­le­ku­lar­bio­lo­gi­sche In­hal­te so aus­ge­legt wer­den, dass aus­rei­chend Raum für Be­ar­bei­tung von Be­wer­tungs­si­tua­tio­nen ver­bleibt.

Ta­bel­la­ri­sche Dar­stel­lung der Un­ter­richts­se­quenz „Evo­lu­ti­on und Zu­kunfts­fra­gen“

Pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen In­halts­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen Un­ter­richts­ver­lauf Be­mer­kun­gen

2.1 Er­kennt­nis­ge­win­nung

3. Le­be­we­sen kri­te­ri­en­ge­lei­tet ver­glei­chen und klas­si­fi­zie­ren

11. Struk­tur- und Funk­ti­ons­mo­del­le zur Ver­an­schau­li­chung an­wen­den

2.2 Kom­mu­ni­ka­ti­on

3. In­for­ma­tio­nen aus Tex­ten, Bil­dern, Ta­bel­len, Dia­gram­men oder Gra­fi­ken ent­neh­men

4. bio­lo­gi­sche Sach­ver­hal­te unter Ver­wen­dung der Fach­spra­che be­schrei­ben oder er­klä­ren (ul­ti­mat und pro­xi­mat)

7. kom­ple­xe bio­lo­gi­sche Sach­ver­hal­te mit­hil­fe von Sche­ma­ta, Gra­fi­ken, Mo­del­len oder Dia­gram­men an­schau­lich dar­stel­len

8. adres­sa­ten­ge­recht prä­sen­tie­ren

9. sich selbst und an­de­re in ihrer In­di­vi­dua­li­tät wahr­neh­men und re­spek­tie­ren

10. ihren Stand­punkt zu bio­lo­gi­schen Sach­ver­hal­ten fach­lich be­grün­det ver­tre­ten

3.5.3 Evo­lu­ti­on (Teil­be­reich):

Evo­lu­ti­on des Men­schen:

(10) die stam­mes­ge­schicht­li­che Ver­wandt­schaft und die Aus­brei­tung von Men­schen­ar­ten (Ho­mi­ni­ni) an­hand aus­ge­wähl­ter Fos­sil­fun­de dar­stel­len

(11) Be­son­der­hei­ten der Evo­lu­ti­on des Men­schen er­läu­tern und die Be­deu­tung kul­tu­rel­ler Ent­wick­lun­gen dar­stel­len (zum Bei­spiel auf­rech­ter Gang, Prä­zi­si­ons­griff; Werk­zeug­ge­brauch, Sprach­ent­wick­lung; Wi­der­le­gung des Kon­zepts der Men­schen­ras­sen)

ca. 14 Stun­den

  • Ver­gleich Pan - "Lucy" - Homo: Ske­lett­un­ter­schie­de im Hin­blick auf den auf­rech­ten Gang

  • Kli­ma­wan­del: Pa­r­an­thro­pus bois­ei und Homo spec. als Kon­kur­ren­ten in der Tro­cken­s­a­van­ne

  • Evo­lu­ti­ve "Er­folgs­lö­sun­gen" in der Linie Homo: Ko­ope­ra­ti­on statt Kon­fron­ta­ti­on (Re­duk­ti­on Eck­zäh­ne), auf­rech­ter Gang; Prä­zi­si­ons­griff, gro­ßes Ge­hirn, Spra­che, Werk­zeug­ge­brauch und Kul­tur

  • Ab­gren­zung bio­lo­gi­sche und kul­tu­rel­le Evo­lu­ti­on

  • Aus­wan­de­rungs­wel­len H. erec­tus
    ( Eu­ro­pa: Ne­an­der­ta­ler) und H. sa­pi­ens

  • Pro­ble­ma­tik des Art­be­griffs am Bei­spiel Ne­an­der­ta­ler und H. sa­pi­ens

  • Wie­der­ho­lung der Se­lek­ti­ons­theo­rie an einem Bei­spiel

  • Bio­lo­gi­sche Wi­der­le­gung des Ras­sen­kon­zep­tes beim Men­schen

  • Mi­gra­ti­ons­ge­schich­te von H. sa­pi­ens in Eu­ro­pa

  • Die ra­san­te kul­tu­rell-tech­ni­sche Evo­lu­ti­on in Eu­ra­si­en: Bio­geo­gra­fi­sche Vor­aus­set­zun­gen in Eu­ra­si­en im Ver­gleich zu Ame­ri­ka, Afri­ka, Aus­tra­li­en

Be­mer­kung

Vor­schlag fos­si­le Arten: Aus­tra­lo­pi­the­cus afa­ren­sis ("Lucy"), Pa­r­an­thro­pus bois­ei, Homo erec­tus

H. ha­bi­lis, H. ru­dol­fen­sis, H. er­gas­ter und H. erec­tus als Ver­tre­ter der Linie Homo spec. be­nen­nen, aber nicht ex­pli­zit un­ter­schei­den

Mo­del­le zum ver­glei­chen­den Ar­bei­ten und zur Ver­an­schau­li­chung nut­zen

Keine De­tails zu den ana­to­mi­schen Grund­la­gen von Ge­hirn und Spra­che

aDNA Be­fun­de zur Kreu­zung von Ne­an­der­ta­ler und H. sa­pi­ens als An­lass zur Re­fle­xi­on des Art­sta­tus; ggf. Art­kon­zep­te

ge­eig­ne­tes Bei­spiel zur Wie­der­ho­lung der Se­lek­ti­ons­theo­rie: Haut­far­ben

z. B. Je­na­er Er­klä­rung zum Ras­sen­kon­zept; ge­ne­ti­sche Gra­di­en­ten statt ge­ne­ti­scher Gren­zen wi­der­le­gen das Ras­sen­kon­zept

Zu­wan­de­rung als Chan­ce: z. B. aus Ana­to­li­en (-8.000 J) und Ost­eu­ro­pa (-4.500 J) als Ent­wick­lungs­schü­be für Eu­ro­pa;

Bio­geo­gra­fi­sche Vor­tei­le, nicht "ge­ne­tisch über­le­ge­ne Eu­ro­pä­er" als Ur­sa­che für die ra­san­te kul­tu­rell-tech­ni­sche Evo­lu­ti­on in Eu­ro­pa; Mensch nicht nur als Teil, son­dern als Ge­stal­ter der Um­welt

2.2 Kom­mu­ni­ka­ti­on

1. zu bio­lo­gi­schen The­men in un­ter­schied­li­chen ana­lo­gen und di­gi­ta­len Quel­len re­cher­chie­ren

3. In­for­ma­tio­nen aus Tex­ten, Bil­dern, Ta­bel­len, Dia­gram­men oder Gra­fi­ken ent­neh­men

4. bio­lo­gi­sche Sach­ver­hal­te unter Ver­wen­dung der Fach­spra­che be­schrei­ben oder er­klä­ren (ul­ti­mat und pro­xi­mat)

7. kom­ple­xe bio­lo­gi­sche Sach­ver­hal­te mit­hil­fe von Sche­ma­ta, Gra­fi­ken, Mo­del­len oder Dia­gram­men an­schau­lich dar­stel­len

8. adres­sa­ten­ge­recht prä­sen­tie­ren

10. ihren Stand­punkt zu bio­lo­gi­schen Sach­ver­hal­ten fach­lich be­grün­det ver­tre­ten

2.3 Be­wer­tung

1. in ihrer Le­bens­welt bio­lo­gi­sche Sach­ver­hal­te er­ken­nen

3. die Aus­sa­ge­kraft von Dar­stel­lun­gen in Me­di­en be­wer­ten

4. zwi­schen na­tur­wis­sen­schaft­li­chen und ethi­schen Aus­sa­gen un­ter­schei­den

7. An­wen­dun­gen und Fol­gen bio­lo­gi­scher For­schungs­er­geb­nis­se unter dem As­pekt des Per­spek­ti­ven­wech­sels be­schrei­ben

8. An­wen­dun­gen und Fol­gen bio­lo­gi­scher For­schungs­er­geb­nis­se unter dem As­pekt einer nach­hal­ti­gen Ent­wick­lung be­schrei­ben und be­ur­tei­len

3.5.6 An­ge­wand­te Bio­lo­gie (Teil­be­reich):

Mo­le­ku­lar­bio­lo­gi­sche Ver­fah­ren und Gen­tech­nik:

(1) Werk­zeu­ge und Ver­fah­ren der Mo­le­ku­lar­bio­lo­gie er­läu­tern (Re­strik­ti­ons­en­zy­me, Plas­mi­de, PCR, Ge­l­elek­tro­pho­re­se)

(3) ein Ver­fah­ren zur Her­stel­lung trans­ge­ner Or­ga­nis­men er­läu­tern (Iso­lie­rung und Trans­fer von Genen, Se­lek­ti­on trans­ge­ner Or­ga­nis­men)

(4) Chan­cen und Ri­si­ken der Nut­zung gen­tech­nisch ver­än­der­ter Or­ga­nis­men be­wer­ten (zum Bei­spiel in der Land­wirt­schaft)

(2) eine Me­tho­de zur ge­ziel­ten Ver­än­de­rung von DNA be­schrei­ben (CRIS­PR/Cas9)

ca. 24 Stun­den

  • Re­strik­ti­ons­en­zy­me als Schutz­werk­zeu­ge von Bak­te­ri­en gegen Viren-DNA, die sich als gen­tech­ni­sche Spe­zi­al­werk­zeu­ge nut­zen las­sen

  • Ge­ne­ti­sche Ma­ni­pu­la­ti­on von Bak­te­ri­en zur ge­ziel­ten Ei­weiß­her­stel­lung (Re­strik­ti­on, Re­kom­bi­na­ti­on, Li­ga­ti­on, Se­lek­ti­on, z. B. In­su­lin, Chy­mo­sin)



  • De­fi­ni­ti­on "trans­ge­ner Or­ga­nis­mus (GMO)" und Ab­gren­zung gegen den Be­griff Gen­tech­nik





  • Ge­ne­ti­sche Ma­ni­pu­la­ti­on mehr­zel­li­ger Or­ga­nis­men zur wirt­schaft­li­chen Nut­zung (z. B. Bt-Mais, Gol­den Rice)



  • Be­wer­tung: Zu­las­sung eines GMO zur wirt­schaft­li­chen Nut­zung (z. B. Bt-Mais).



  • CRIS­PR/Cas9 als Ver­fah­ren zur ge­ne­ti­schen Ma­ni­pu­la­ti­on von Zel­len

  • Dis­kus­si­on um recht­li­che Ein­stu­fung von CRIS­PR/Cas9

Be­mer­kung

Ge­lenk­stel­le zur Evo­lu­ti­on: Der Mensch wird zum Ge­stal­ter der Um­welt, der Mensch ge­stal­tet Or­ga­nis­men ge­zielt durch ge­ziel­te Mu­ta­ti­on, Se­lek­ti­on

PCR und Ge­l­elek­tro­pho­re­se kön­nen be­reits in der mo­le­ku­la­ren Ge­ne­tik be­han­delt wer­den (z. B. PCR als "Re­pli­ka­ti­on in vitro")

Se­lek­ti­on via Mar­ker­ge­ne (z. B. Ani­ti­bio­ti­ka oder Blau-Weiß-Ver­fah­ren)

"trans­gen"= "ge­ne­ti­cal­ly mo­di­fied or­ga­nism" (GMO): In­te­gra­ti­on und Ex­pres­si­on art­frem­der Gene, d. h. auf na­tür­li­chem Wege nicht er­reich­bar

"Gen­tech­nik": un­schar­fer, un­de­fi­nier­ter Be­griff, der auch La­bor­me­tho­den (z. B. PCR) mit ein­schließt.

Ti-Plas­mid von Agro­bac­te­ri­um tu­me­fa­ci­ens als ge­ei­gen­ter Vek­tor; Be­son­der­hei­ten der Ma­ni­pu­la­ti­on bei Viel­zel­lern

Ana­ly­se auf der Sa­ch­ebe­ne; Tren­nung von Sach- (de­skrip­ti­ve, na­tur­wiss. Aus­sa­gen) und Wer­te­aus­sa­gen (nor­ma­ti­ve, ethi­sche Aus­sa­gen); Wer­te­kon­flikt, Per­spek­tiv­wech­sel, wer­te­ba­sier­te Ge­wich­tungs­stra­te­gie

Be­hand­lung CRIS­PR/Cas9 ist auch im Kon­text mit Gen­the­ra­pie mög­lich (s. unten)

Pro­ble­ma­ti­sie­rung: CRIS­PR/Cas9 ein "Züch­tungs­ver­fah­ren" oder ein "ge­ne­ti­sches Ma­ni­pu­la­ti­ons­ver­fah­ren"?

2.2 Kom­mu­ni­ka­ti­on

1. zu bio­lo­gi­schen The­men in un­ter­schied­li­chen ana­lo­gen und di­gi­ta­len Quel­len re­cher­chie­ren

10. ihren Stand­punkt zu bio­lo­gi­schen Sach­ver­hal­ten fach­lich be­grün­det ver­tre­ten


2.3 Be­wer­tung

2. Be­zü­ge zu an­de­ren Un­ter­richts­fä­chern her­stel­len

4. zwi­schen na­tur­wis­sen­schaft­li­chen und ethi­schen Aus­sa­gen un­ter­schei­den

7. An­wen­dun­gen und Fol­gen bio­lo­gi­scher For­schungs­er­geb­nis­se unter dem As­pekt des Per­spek­ti­ven­wech­sels be­schrei­ben

9. An­wen­dun­gen und Fol­gen bio­lo­gi­scher For­schungs­er­geb­nis­se unter dem As­pekt der Würde des Men­schen be­wer­ten

11. den ei­ge­nen und auch an­de­re Stand­punk­te be­grün­den

3.5.6 An­ge­wand­te Bio­lo­gie (Teil­be­reich)

Chan­cen und Ri­si­ken bio­me­di­zi­ni­scher Ver­fah­ren:

(5) Prä­na­tal­dia­gnos­tik und Prä­im­plan­ta­ti­ons­dia­gnos­tik ver­glei­chen und an einem Fall­bei­spiel be­wer­ten

(6) Ana­ly­se von Gen­tests und Fa­mi­li­en­stamm­bäu­men er­läu­tern und eine ge­ne­ti­sche Be­ra­tung ab­lei­ten

(7) Mög­lich­kei­ten und Gren­zen der The­ra­pie ge­ne­tisch be­ding­ter Er­kran­kun­gen er­läu­tern (so­ma­ti­sche Gen­the­ra­pie, Keim­bahn­the­ra­pie)

(2) eine Me­tho­de zur ge­ziel­ten Ver­än­de­rung von DNA be­schrei­ben (CRIS­PR/Cas9)

ca. 16 Stun­den

  • Fall­bei­spie­le: Ge­ne­tisch be­ding­te Krank­hei­ten beim Men­schen und ihre Ver­er­bung (z. B. Mu­ko­vis­zi­do­se)

  • Ana­ly­se von Fa­mi­li­en­stamm­bäu­men für diese Fall­bei­spie­le und klas­si­sche ge­ne­ti­sche Be­ra­tung

  • Gen­tests: Ver­fah­ren und Be­ra­tung im Rah­men der Prä­na­tal­dia­gnos­tik

  • Be­wer­tung: Soll Fa­mi­lie XY im Rah­men einer PND einen Gen­test durch­füh­ren las­sen?

  • Prä­im­plan­ta­ti­ons­dia­gnos­tik als Dia­gno­se­ver­fah­ren bei In­vi­tro-Fer­ti­li­sa­ti­on


  • Be­wer­tung: Soll PID als dia­gnos­ti­sches Ver­fah­ren zu­ge­las­sen wer­den?


  • The­ra­pie einer ge­ne­tisch be­ding­ten Er­kran­kung durch so­ma­ti­sche Gen­the­ra­pie

  • Mög­lich­kei­ten der so­ma­ti­schen Gen­the­ra­pie; ein­ge­schränk­te Tei­lungs­po­tenz der meis­ten Ge­we­be als be­gren­zen­der Fak­tor

  • Keim­bahn­the­ra­pie als er­wei­ter­te Mög­lich­keit ge­ne­ti­sche De­fek­te zu "re­pa­rie­ren"

  • Be­wer­tung einer Fik­ti­on: Soll die Keim­bahn­the­ra­pie bei schwe­ren Er­kran­kun­gen zu­ge­las­sen wer­den
    (z. B. Kin­der von zwei Hä­mo­phi­lie-Part­nern oder HIV-Re­sis­tenz bei Kin­dern im­ple­men­tie­ren)?

Be­mer­kung

Aus­wir­kun­gen des Gen­de­fekts auf den Phä­no­typ mög­lichst al­ters­ge­mäß auf mo­le­ku­la­rer Ebene er­klä­ren

Rück­griff auf Ver­er­bungs­re­geln (Kl. 9/10); ein­fa­che do­mi­nant-re­zes­si­ve Erb­gän­ge; keine aus­ge­dehn­ten Fa­mi­li­en­stamm­bäu­me mit vie­len Ge­ne­ra­tio­nen

PCR und Elek­tro­pho­re­se könn­ten be­reits in der mo­le­ku­la­ren Ge­ne­tik be­han­delt wer­den (z. B. PCR als "Re­pli­ka­ti­on in vitro")

Das Er­geb­nis einer Ge­l­elek­tro­pho­re­se muss im Hin­blick auf den Ge­no­typ und Phä­no­typ aus­ge­wer­tet wer­den kön­nen.

Ana­ly­se auf der Sa­ch­ebe­ne; Tren­nung von Sach- (de­skrip­ti­ve, na­tur­wiss. Aus­sa­gen) und Wer­te­aus­sa­gen (nor­ma­ti­ve, ethi­sche Aus­sa­gen); Wer­te­kon­flikt, Per­spek­tiv­wech­sel, wer­te­ba­sier­te Ge­wich­tungs­stra­te­gie

So­ma­ti­sche Gen­the­ra­pie als "Er­satz" be­stimm­ter Zell­po­pu­la­tio­nen mit ge­ne­ti­schem De­fekt durch ge­ne­tisch in­tak­te tei­lungs­fä­hi­ge Stamm­zel­len (z. B. Spen­der­zel­len oder ge­ne­tisch mo­di­fi­zier­te Zel­len); trotz der ku­rier­ten Er­kran­kung wird der ge­ne­ti­sche De­fekt wei­ter­ver­erbt, mög­lichst ak­tu­el­les Bei­spiel oder Bei­spiel in kli­ni­scher An­wen­dung

Evtl. kann CRIS­PR/Cas9 auch in die­sem Kon­text als neu­ar­ti­ge Tech­nik be­han­delt wer­den (s. dazu wei­ter oben)

Zu­rück: Über­sicht