Die Klasse 11.1 besteht aus 16 Schülerinnen und 6 Schülern. Seit Februar , zum Halbjahreswechsel, halte ich in dieser Klasse eigenverantwortlichen Unterricht. Ich habe bemerkt, dass der Unterricht häufig durch nur wenige Schüler getragen wird, die sich an Hypothesenbildung und der Überprüfung rege beteiligen. Die Schüler haben durch den, von mir erteilten Unterricht, das forschend- entwickelte Unterrichtsverfahren kennen gelernt und können mit diesem gut umgehen, auch wenn ich anfangs die Schwierigkeit hatte, dass die Schüler nicht verstanden, weshalb ich ihnen nicht einfach die Lösung des Problems präsentiert habe. Die Schüler weisen ein Defizit in der Durchführung von Experimenten auf. In meinem Unterricht übte ich das Verfahren einfacher Versuche, was ihnen nun keine Schwierigkeiten mehr macht. Getragen wird der Unterricht im Wesentlichen durch K., die durch die Teilnahme am Schüleraustausch nicht benotet wird, F.,J.., L. und C.. F. ist sehr bemüht, weil sie zu den Aprilwarnungen 04 Punkte bekam und sich verbessern muss, um versetzt zu werden. W.glänzt häufig durch fehlen, entschuldigt sich aber selbst schriftlich, weil er volljährig ist. Das Potential der Klasse lässt sich steigern, wenn sie durch anschaulichen Unterricht motiviert wird. Passiert das nicht, ist die Klasse träge und der Unterrichtsverlauf zäh.
Inhaltsverzeichnis
1. Thema der Unterrichtseinheit
2. Thema der Unterrichtsstunde
3. Bemerkungen zur Lerngruppe
4. Bemerkungen zum Unterrichtszusammenhang
5. Überlegungen zur Didaktik
5.1 Legitimation
5.2 Motivation
5.3 Sachanalyse
5.4 Transformation
6. Lernziele
6.1 Hauptlernziel der Stunde
6.2 Teillernziele der Stunde
7. Überlegungen zur Methodik
8. Geplanter Unterrichtsverlauf
Zielsetzung & Themen
Die Unterrichtseinheit zielt darauf ab, dass die Schülerinnen und Schüler die Rolle von Urease als Katalysator beim enzymatischen Abbau von Harnstoff verstehen und dabei experimentell die Erkenntnis gewinnen, dass Enzyme während einer Reaktion nicht verbraucht werden. Die Forschungsfrage fokussiert auf das Verständnis des Reaktionsmechanismus und die Bedeutung von Enzymen als Biokatalysatoren.
- Experimentelle Ermittlung der Katalysatorfunktion von Urease
- Phänomenologische Betrachtung von Stoffwechselvorgängen
- Kritisches Hinterfragen und Korrektur von Reaktionsschemata
- Anwendung wissenschaftlicher Nachweisverfahren für chemische Produkte
Auszug aus dem Buch
5.3 Sachanalyse
Enzyme katalysieren die meisten Stoffwechselreaktionen. Dabei werden diese nicht verbraucht. Sie können die selbe Reaktion immer wieder katalysieren. Damit ist ein Enzym kein Edukt, sondern ein Katalysator für eine ganz bestimmte Reaktion. Urease ist ein Enzym zum Harnstoffabbau und kommt in Harnstoff abbauenden Bakterien und vielen Pflanzen vor. Urease spaltet den Harnstoff zu Ammoniak und CO2. Das aktive Zentrum, in dem Nickelionen komplex gebunden sind, ist für die Katalysatorfunktion verantwortlich. Ammoniak steht im chemischen Gleichgewicht mit Ammonium, das alkalisch reagiert. Mit Phenolphthalein lässt sich die Verschiebung des pH- Werts in den alkalischen Bereich durch intensive Rotfärbung nachweisen. Titriert man in die Lösung dann mit stark verdünnter Salzsäure, wird sie wieder Farblos, weil der pH- Wert in den neutralen Bereich verschoben wird. Nach einiger Zeit erkennt man eine erneute Rotfärbung. Das Enzym liefert also Ammonium nach.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Thema der Unterrichtseinheit: Definiert die Einheit als Auseinandersetzung mit dem Thema Enzyme.
2. Thema der Unterrichtsstunde: Spezifiziert den Fokus auf die Katalysatorfunktion der Urease beim Harnstoffabbau.
3. Bemerkungen zur Lerngruppe: Beschreibt die Zusammensetzung, Arbeitsweise und Leistungsfähigkeit der Klasse 11.1.
4. Bemerkungen zum Unterrichtszusammenhang: Bettet die Stunde in die bisherige Enzym-Thematik ein.
5. Überlegungen zur Didaktik: Begründet die Wahl des Themas und erläutert die fachliche sowie motivationale Herleitung.
6. Lernziele: Definiert das Hauptziel der Katalysatorentdeckung sowie die konkreten Teillernziele.
7. Überlegungen zur Methodik: Erläutert den geplanten Ablauf, die Phasen der Hypothesenbildung und die experimentelle Falsifizierung.
8. Geplanter Unterrichtsverlauf: Detailliert die zeitliche und methodische Struktur der Stunde in tabellarischer Form.
Schlüsselwörter
Enzyme, Urease, Harnstoffabbau, Katalysator, Biokatalysator, Substrat, pH-Wert, Indikator, Phenolphthalein, Ammonium, Ammoniak, Nickelionen, Stoffwechsel, Chemische Reaktion, Problemorientierter Unterricht
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Unterrichtseinheit?
Die Arbeit befasst sich mit der Vermittlung enzymatischer Wirkungsweisen im Biologieunterricht der gymnasialen Oberstufe, konkret am Beispiel des Harnstoffabbaus durch Urease.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Im Zentrum stehen die Eigenschaften von Enzymen, die Bedeutung des aktiven Zentrums, Stoffwechselvorgänge auf molekularer Ebene sowie das forschend-entwickelnde Lernen.
Was ist die zentrale Forschungsfrage des Unterrichts?
Die Schülerinnen und Schüler sollen klären, welche Rolle Urease in der Reaktionsgleichung einnimmt und dabei erkennen, dass das Enzym bei der Reaktion nicht verbraucht wird.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wird ein problemorientiertes, forschend-entwickelndes Verfahren gewählt, bei dem Schüler Hypothesen aufstellen, experimentell überprüfen und ihre Beobachtungen zur Herleitung einer korrekten Reaktionsgleichung nutzen.
Welche Inhalte werden im Hauptteil fokussiert?
Der Hauptteil widmet sich der experimentellen Analyse des Harnstoffabbaus, der Didaktik der Stoffwechselbetrachtung und der methodischen Transformation für den Unterricht.
Welche Schlagworte charakterisieren diese Arbeit?
Die wichtigsten Begriffe sind Urease, Katalyse, experimentelles Lernen, Harnstoff, Enzymkinetik und stoffwechselphysiologische Grundbegriffe.
Warum wird im Unterricht das "Früchtequarkexperiment" erwähnt?
Es dient der Motivation der Lerngruppe und dient als phänomenologischer Einstieg, um das Interesse am Thema Enzyme zu wecken, bevor komplexere Versuche durchgeführt werden.
Warum ist Urease für den Biologieunterricht ein geeignetes Modell?
Urease ermöglicht es, einfache enzymatische Reaktionen bei moderaten Temperaturen experimentell zu untersuchen und dabei den Nachweis von Stoffwechselprodukten wie Ammoniak mittels Indikatoren anschaulich zu führen.
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- Robert Kirchner (Author), 2005, Unterrichtsstunde: Ermittlung der Katalysatorfunktion der Urease beim enzymatischen Abbau von Urease (11. Klasse Gymnasium), Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/40896
