Biologie ► Beispiele und Schwerpunkte aus dem Unterricht in der Sek. II

Molekularbiologisches Arbeiten - Mit Gentechnik dem Täter auf der Spur

Immer mehr Straftäter werden durch die Analyse ihres Erbguts überführt. Doch wie funktioniert der "genetische Fingerabdruck"? Dies erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler im Workshop zum "genetischen Fingerabdruck".

Ausgestattet mit Microipetten und Elektrophoresegeräten, DNA und Enzymen sollen die Schüler einen fiktiven Kriminalfall lösen und dabei das Grundprinzip des genetischen Fingerabdrucks in einem Modellexperiment erarbeiten. Sie erhalten dazu einmal DNA vom "Tatort" sowie die Erbsubstanz von fünf "Verdächtigen". Das Experiment wird zeigen, welcher der fünf der Täter ist.

Dass der "genetische Fingerabdruck" zur Lösung von Kriminalfällen oder bei Vaterschaftsnachweisen herangezogen wird, ist inzwischen auch in der breiten Bevölkerung bekannt. Wie das Ganze funktioniert, wissen dagegen nur wenige. Dabei steht die praktische Experimentierarbeit im Vordergrund; die zum Verständnis des Versuchs notwendige Theorie wird im Workshop erarbeitet, wobei an das Vorwissen der Schüler angeknüpft wird.

Mikrobiologisches Arbeiten

In der Jahrgangsstufe Q1 sind für den Leistungskurs Biologie mikrobiologische Experimente vorgesehen. Hierfür verfügt das SGH über eine angemessene Laborausstattung, um allen Schülerinnen und Schülern selbstständiges mikrobiologisches Arbeiten zu ermöglichen.

Inhalte:

1. Prinzipien des sterilen Arbeitens / Herstellung von Agarplatten
2. Nachweis und Auswertung von Luftkeimen
3. Mikroskopieren von Bakterien
4. Färbung von Bakterien
5. Bakterien am Körper und Hygieneregeln
6. Wachstum von Bakterien
7. Wirkung von Antibiotika
   

Gewässerpraktikum

Im Rahmen der Beschäftigung mit dem Thema Ökologie in der Jahrgangsstufe Q1 ist für die Grund- und Leistungskurse die praktische Untersuchung eines Gewässers vorgesehen, um das Wissen um die Zusammenhänge und Wechselbeziehungen eines solchen Ökosystems, die zuvor im Unterricht behandelt wurden, auf ein konkretes Beispiel in der Praxis anzuwenden. Folgende Themen haben sich für die praktische Naturerfahrung in Verbindung mit den technischen Möglichkeiten bewährt:

• Bestimmung der Gewässergüte (biologische, chemische und strukturelle Parameter in Anlehnung an die EU-Wasserrahmenrichtlinie)
• Untersuchung von Lebensgemeinschaften und ihren unbelebten (abiotischen) Faktoren
• Beobachtungen von Anpassungen an den Lebensraum
• Kartierung von Verlandungszonen, Ufersäumen und Kleingewässern

Im Zentrum der Untersuchungen steht dabei exemplarisch die Sieg als Fließgewässer. Daneben wird ein großer Stadtteich als künstliches Gewässer in Schulnähe untersucht.

Als rollendes Klassenzimmer und mobile Umweltstation unterstützt LUMBRICUS - der Umweltbus der Natur- und Umweltschutz-Akademie Nordrhein-Westfalen (NUA) – unsere Gewässerexkursionen in den Leistungskursen.

Primatenevolution im Kölner Zoo

Im Rahmen der Beschäftigung mit der Evolutionstheorie in der Q1 wird in den Biologie-Leistungskursen häufig eine Exkursion in den Kölner Zoo (vgl. http://www.zoo-koeln.de/) durchgeführt, auf der die Schülerinnen und Schülern durch Beobachtung der Anatomie und des Verhaltens verschiedener Affenarten Entwicklungstendenzen innerhalb der Primaten entdecken können. Auf diese Weise gelingt es den Schülerinnen und Schülern einen Modellstammbaum dieser taxonomischen Gruppe zu entwickeln und die Entwicklungstendenzen als Anpassungen an sich verändernde Umweltbedingungen zu analysieren.

Neurobiologisches Arbeiten

"Ionenströme? Potenziale? Ich versteh nur Bahnhof…" Nicht so am SGH, denn hier erhalten die Schülerinnen und Schülern einen lebendigen Einblick in die ansonsten relativ abstrakte Welt der Neurowissenschaft. Dafür stehen einige Schülerversuche zur Verfügung. So können die Schülerinnen und Schüler ihre Reaktionszeiten messen, Selbstversuche zu Reflexen durchführen und deren Neuronale Aktivität messen oder die neuronalen Ströme an einem Regenwurm messen.

Teilnahme an Projekten zu bioethischen Fragestellungen

Nach der Beschäftigung mit den Möglichkeiten der Bio- und Gentechnologie stehen in den Biologie-Kursen der Jahrgangstufe Q1 immer auch ethische Fragestellungen im Mittelpunkt, die sich aus den Möglichkeiten und Risiken der genetischen Forschung ergeben. Regelmäßig nehmen unsere Schülerinnen und Schüler auch an der gesellschaftlichen Diskussion aktiv teil, indem sie sich an Internet-Projekten wie dem 1000-Fragen-Projekt der Aktion Mensch (vgl. www.1000fragen.de ) oder der Biotechnologie-Debatte des Forums Wirtschaft und Wissenschaft (vgl. www.biotechnologie-debatte.de ) beteiligen, das sich speziell an Jugendliche richtet und bei ihnen eine aktive Teilnahme an der Bioethik-Diskussion initiieren will. Ebenso gehören Exkursionen zum Ethikzentrum für Biowissenschaften in Bonn zu diesem Themenfeld.

Biologische Modellbildung

Um den Schülerinnen und Schülern das Verhalten komplexer Öko-Systeme zu verdeutlichen, wird in den Biologie - Leistungskursen der Jahrgangstufe Q1 regelmäßig die Dynamik von Populationen mit Hilfe von Computerprogrammen modelliert. Dabei erfahren sie, dass selbst kleine Veränderungen der Ausgangs- oder Rahmenbedingungen große Auswirkungen auf die Entwicklung einer Population haben können. Die Modelle werden dazu verwendet, um Voraussagen über den Erfolg verschiedener Maßnahmen zur Schädlingsbekämpfung zu machen. Hier können chemische und biologische Strategien miteinander verglichen, ihre Auswirkungen im Modell erfasst und anschließend bewertet werden. Darüber hinaus erfolgt eine intensive Auseinandersetzung mit den grundlegenden Möglichkeiten und Grenzen einer biologischen Modellbildung.

Facharbeiten in Zusammenarbeit mit außerschulischen Einrichtungen

Im Rahmen der Facharbeiten in der Jahrgangsstufe Q1 ist eine experimentelle Arbeit Voraussetzung. Dabei wird u.a. mit außerschulischen Partnern zusammengearbeitet.

In den vergangenen Jahren entstanden z.B. Arbeiten zu folgenden Themengebieten:

• Primatenevolution im Kölner Zoo
• Resistenzbildung von Bakterien gegenüber Antibiotika