Der Schwerpunkt der Unterrichtsreihe liegt in der Auseinandersetzung mit dem Aufbau von Biomembranen. Die Schülerinnen und Schüler werden in der heutigen Stunde selbstständig und handlungsorientiert eine erste Modellvorstellung zur Biomembran entwickeln. Dazu sollen sie in arbeitsgleicher Gruppenarbeit anhand von Textinformationen über die Grundannahmen von DAVSON und DANIELLI diese Modellvorstellung zum Aufbau der Biomembran entwickeln und nachvollziehen.
Teillernziele: Die Schülerinnen und Schüler sollen...
- Texte bewusst lesen und dazu passende Abbildungen genau beachten.
- Textinformationen bzw. Beobachtungen und Sachverhalte in ein Modell umsetzen.
- ihre Teamfähigkeit und Kooperationsbereitschaft ausbauen, indem sie innerhalb der Gruppe gemeinsam über verschiedene Lösungsstrategien diskutieren und ein gemeinsames Produkt (die Modellvorstellung einer Biomembran) schaffen.
- (mögliche verschiedene) Modellvorstellungen aufgrund von Annahmen hinterfragen und überprüfen.
- die Fachtermini „peripheres Protein“, „Phospholipid-Doppelschicht“ und „Sandwichmodell“ kennen lernen.
- ihr Modell skizzieren und unter Berücksichtigung der Fachtermini beschriften.
Die Entwicklung dieses Modells ist ein gutes Beispiel dafür, wie Wissenschaftler auf früheren Beobachtungen und Ideen aufbauen und Modelle als Arbeitshypothesen entwickeln. So gewinnen die Schülerinnen und Schüler Einblicke darüber wie naturwissenschaftliche Forschung funktioniert. Sie lernen, dass Modelle/Modellvorstellungen aufgrund neuer Befunde verfeinert oder ersetzt werden müssen.
Inhaltsverzeichnis
Schwerpunkt
Lernziele
Lernausgangslage
Didaktisch-methodischer Kommentar
Literatur
Anhang
Funktion der Phase/didaktischer Kommentar
Zielsetzung & Themen
Das primäre Ziel dieser Unterrichtsstunde ist es, dass die Schülerinnen und Schüler eigenständig eine Modellvorstellung zum Aufbau der Biomembran (nach DAVSON und DANIELLI) entwickeln. Dabei wird insbesondere der Prozess der naturwissenschaftlichen Modellbildung handlungsorientiert erarbeitet und reflektiert, um ein tiefgreifendes Verständnis für den Aufbau von Biomembranen zu schaffen.
- Grundannahmen der Biomembran-Struktur nach DAVSON und DANIELLI
- Methodik der naturwissenschaftlichen Modellbildung
- Zusammenhang von Lipiden, Proteinen und der Membranarchitektur
- Förderung von Teamfähigkeit durch kooperative Gruppenarbeit
- Reflexion über den vorläufigen Charakter wissenschaftlicher Modelle
Auszug aus dem Buch
Didaktisch-methodischer Kommentar
Die Unterrichtsreihe „Kompartimentierung – Aufbau von Biomembranen“ ist durch die Richtlinien und Lehrpläne des Faches Biologie in der Sekundarstufe II – Gymnasium/Gesamtschule in NRW unter dem Fachinhalt „Bau und Funktion von Biomembranen“ (Richtlinien S.20) und durch das schulinterne Curriculum legitimiert. Modelle im Biologieunterricht der gymnasialen Oberstufe sind laut Lehrplan definiert als „eine Einengung und Simulation der Realität zum Zwecke der Veranschaulichung und Erkenntnisgewinnung" (Richtlinien S. 63).
Eines der Erziehungs- und Bildungsziele des Biologieunterrichts nach SPÖRHASE-EICHMANN und RUPPERT lautet, das „Denken in Modellen“ zu fördern. Die Schülerinnen und Schüler sollen Modelle als Repräsentanten der Wirklichkeit verstehen, die in der Naturwissenschaft dazu dienen, Beobachtungen und Sachverhalte zu erklären. Die Autoren definieren Modelle als die vereinfachte Darstellung eines Originals, die nicht alle Eigenschaften des Originals aufweist, sondern auf eine Auswahl von Eigenschaften fokussiert ist (S. 155). Diese Auswahl erfolgt nach LEIBOLD und KLAUTKE ziel- bzw. adressatenorientiert, d.h. im Modell sind diejenigen Eigenschaften des Originals vorrangig repräsentiert, die zu dessen Verständnis notwendig sind. Modelle helfen somit im Erkenntnisprozess, weil die strukturelle Reduktion das Verständnis wesentlich erleichtern.
Modellbildung und Modellvorstellungen in der gymnasialen Oberstufe haben die Funktion, kausalanalytisch gewonnene Daten zu verknüpfen und übergeordnete Zusammenhänge herzustellen. Die Entwicklung und Anwendung einer Modellvorstellung schult außerdem das abstrakte Denkvermögen und erfordert kreative Vorgehensweisen (Richtlinien S. 6). Über die Vorgaben des Rahmenplans hinaus spricht für den Modelleinsatz, dass Modelle im Unterricht insofern eine besondere Bedeutung zukommt, als dass sie Zugangsweisen für unterschiedliche Lerntypen (haptisch, visuell) bieten.
Zusammenfassung der Kapitel
Schwerpunkt: Definiert die Auseinandersetzung mit dem Aufbau von Biomembranen als Kern der Unterrichtsreihe und erläutert die handlungsorientierte Entwicklung der Modellvorstellung.
Lernziele: Beschreibt die kognitiven und sozialen Kompetenzen, die Schülerinnen und Schüler durch die Erarbeitung des Modells nach DAVSON und DANIELLI erwerben sollen.
Lernausgangslage: Analysiert den Wissensstand der Lerngruppe, ihre Vorerfahrungen mit biologischen Modellen sowie die methodischen Rahmenbedingungen der Gruppenarbeit.
Didaktisch-methodischer Kommentar: Begründet den Einsatz des Modellierens im Biologieunterricht unter Rückgriff auf fachdidaktische Literatur und offizielle Lehrpläne.
Literatur: Listet die verwendeten Quellen und didaktischen Handbücher auf.
Anhang: Bietet eine Übersicht über die verwendeten Materialien, wie Arbeitsblätter und Verlaufspläne.
Funktion der Phase/didaktischer Kommentar: Detaillierter Verlaufsplan der Unterrichtsstunde mit Zuordnung von Inhalten, Aktionsformen und methodischen Begründungen.
Schlüsselwörter
Biomembran, Modellbildung, Phospholipide, Membranproteine, DAVSON und DANIELLI, Sandwichmodell, Lipiddoppelschicht, Hydrophil, Hydrophob, Handlungsorientierung, Gruppenarbeit, Biologieunterricht, Sekundarstufe II, Naturwissenschaftliche Forschung, Fachtermini.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit umfasst die schriftliche Planung einer unterrichtspraktischen Prüfung im Fach Biologie, die sich mit der Entwicklung von Modellvorstellungen zum Aufbau von Biomembranen befasst.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Im Zentrum stehen die Struktur von Biomembranen, die Eigenschaften von Lipiden und Proteinen sowie die methodische Umsetzung der Modellbildung im Unterricht der gymnasialen Oberstufe.
Was ist das primäre Ziel der Unterrichtsstunde?
Das Ziel ist, dass die Schülerinnen und Schüler in arbeitsgleicher Gruppenarbeit auf Basis von Textinformationen ein Modell der Biomembran (Sandwichmodell) entwickeln und nachvollziehen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die zentrale Methode ist die Modellbildung, bei der die Schülerinnen und Schüler wissenschaftliche Erkenntnisse (hier von DAVSON und DANIELLI) in ein gegenständliches Modell übertragen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil beleuchtet die didaktische Begründung der Stundenplanung, die Lernausgangslage der Klasse sowie die methodische Aufbereitung durch Gruppenarbeitsphasen und Magnetmodelle.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Biomembran, Modellbildung, Lipiddoppelschicht, Sandwichmodell und handlungsorientiertes Lernen.
Warum wird das Modell von DAVSON und DANIELLI als Ausgangspunkt gewählt?
Es dient als historisch bedeutendes Beispiel, um den Prinzipcharakter von Modellen in der Naturwissenschaft be-greiflich zu machen und die Notwendigkeit von Modellverfeinerungen durch neue Befunde aufzuzeigen.
Welche Rolle spielt die Gruppenarbeit für den Lernerfolg?
Die Gruppenarbeit soll soziale Kompetenzen fördern und die Schülerinnen und Schüler dazu anregen, durch Diskussion verschiedener Lösungsstrategien ihren Lernprozess aktiv zu steuern.
Wie gehen die Schülerinnen und Schüler mit "neuen" wissenschaftlichen Befunden um?
In einer nachfolgenden Phase wird durch Impulsfragen (Folienschnipsel) reflektiert, ob das entwickelte Modell neuen Daten standhält, was den vorläufigen Charakter wissenschaftlicher Theorien verdeutlicht.
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- Sabrina Engels (Autor), 2007, Unterrichtsstunde Membranaufbau (Biologie 11. Klasse Gymnasium), Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/83666
