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IMPLEMENTATIONSBRIEF CHEMIE/BIOLOGIE
ZU DEN RAHMENLEHRPLÄNEN GOST (01.08.2011)
LAND BRANDENBURG
Ausschnitt aus der Jahrespartitur des Leibniz-Gymnasiums Potsdam
Hinweise zu Schulinternen Curricula und
Schulinternen Fachplänen in der Sekundarstufe II
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
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Vorwort
Liebe Kolleginnen und Kollegen,
einige Schulen haben die Arbeit an einem schulinternen Curriculum aufgenommen, um die Qualität von Schule und Unterricht konkret zu verbessern. Aber: Was ist eigentlich ein schulinternes Curriculum, wie erstellt man es und worin unter-scheidet es sich von schulinternen Fachplänen? Vor diesen Fragen stehen alle Schulen, die sich auf den Weg machen. Der Arbeitsprozess auf dem Weg zum schulinternen Curriculum muss von der Schulleitung strukturiert und langfristig angelegt werden, denn die Entwicklung eines schulinternen Curricu-lums benötigt Zeit. Da es sich um ein Instrument der Verständigung handelt, das nur wirksam wird, wenn es Ein-fluss auf den Unterricht aller Beteiligten gewinnt, ist der Prozess ebenso wichtig wie das Er-gebnis. Hier liegt eine große Chance, dass sich das Fachkollegium zum Team entwickelt, das gemeinsam Verantwortung für die Bildungsprozesse im jeweiligen Fach oder Lernbereich übernimmt. Nur ein schulinternes Curriculum, das von allen Lehrkräften getragen wird, er-reicht auch die Schülerinnen und Schüler und bedeutet somit einen Zugewinn an Unterrichts-qualität – und vor allem darum geht es. Hinweise dazu findet man auch auf den Seiten des Berlin-Brandenburger Bildungsserver, http://bildungsserver.berlin-brandenburg.de/fileadmin/bbb/schulqualitaet/schulentwicklung /pdf/Schulinternes_Curriculum.pdf, „Schulinternes Curriculum - ein Baustein zur Qualitätsent-wicklung des Unterrichts“, LISUM, 2005 und Bildung für Berlin - Hinweise zur Arbeit am schul-internen Curriculum in der Fachkonferenz, LISUM, 2006.
Nach der Anpassung der Rahmenlehrpläne an die veränderte Stundentafel in der GOST stellte man sich in vielen Kollegien die Frage, wie die in den Rahmenlehrplänen formulierten Stan-dards curricular verankert werden sollen. Dieser Fachbrief soll vor allem Hinweise, Anregungen und Beispiele für die Erarbeitung schulin-terner Fachpläne für die Fächer Chemie und Biologie (Sek. II) geben. Die angefügten Beispiele für schulinterne Fachcurricula wurden von Fachberaterinnen und Fachberatern bzw. Lehrerinnen verschiedener Schulen erarbeitet. Sie haben lediglich empfeh-lenden Charakter und sollen bei der Erarbeitung eigener Pläne helfen.
Dr. Ilona Siehr Referentin für Chemie und Biologie [email protected]
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
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Schul- und fachinterne Curricula
1. Schulinterne Curricula
Das schulinterne Curriculum ist kein fachinterner Arbeits- oder Stoffverteilungsplan, es ersetzt diese auch nicht. Auf der Grundlage der Entwicklungsschwerpunkte des Schulprogramms und der Rahmenlehrpläne/Kerncurricula ist ein schulinternes Curriculum ein Plan zur Festlegung des fachspezifischen Beitrags zu den Entwicklungsschwerpunkten. Das schulinterne Curriculum ersetzt nicht die reguläre Arbeit in den Fachgruppen: Absprachen zu Inhalten, Reihenfolgen, Experimenten, Bewertungsmaßstäben …; die Entwicklungsschwerpunkte und Maßnahmen zu diesen Schwerpunkten sind aber eine Teilmenge der Arbeitspläne der Fachgruppen.
Die folgende Übersicht stellt den Zusammenhang zu den Rahmenbedingungen, dem Schulin-ternen Curriculum und den Schulinternen Fachplänen dar.
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Rahmenbedingungen für Schulinterne Curricula Im „Orientierungsrahmen Schulqualität in Brandenburg, Qualitätsbereiche und Qualitätsmerkmale guter Schulen“ (Dezember 2008) finden Sie auf den Sei-ten 17 – 19 Aussagen zum Qualitätsmerkmal (QM) 2.1: Schulinternes Curriculum: Die Schule verfügt über ein schulinternes Curriculum mit abgestimmten Zielen und Inhalten.
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Auf jeweils den Seiten 8 der Rahmenlehrpläne Sek. I (2008) Chemie, Biologie und Physik des Landes Brandenburg ist folgender Textbaustein zum Schulinternen Curriculum zu finden:
Schulinterne Curricula Der Rahmenlehrplan bietet Orientierung und Raum für die Ge-staltung schulinterner Curricula, in denen auf der Grundlage der Vorgaben des Rahmenlehrplans der Bildungs- und Erziehungsauf-trag von Schule standortspezifisch konkretisiert wird. Dazu wer-den fachbezogene, fachübergreifende und fächerverbindende Entwicklungsschwerpunkte sowie profilbildende Maßnahmen festgelegt. Die Kooperation innerhalb der einzelnen Fachbereich bzw. Fachkonferenzen ist dabei von ebenso großer Bedeutung wie fachübergreifen Absprachen und Vereinbarungen. Bei der Erstellung schulinterner Curricula werden regionale und schulspe-zifische Besonderheiten sowie die Neigungen und Interessenlagen der Lernenden einbezogen. Dabei arbeiten alle an der Schule Beteiligten zusammen und nutzen auch die Anregungen und Koo-perationsangebote externer Partner. Zusammen mit dem Rahmenlehrplan ist das schulinterne Curricu-lum ein prozessorientiertes Steuerungsinstrument im Rahmen von Qualitätsentwicklung und Qualitätssicherung. Wenn in einem schulinternen Curriculum überprüfbare und transparente Ziele formuliert werden, entsteht die Grundlage für eine effektive Selbstevaluation des Lernens und des Unterrichts.
2. Fachinterne Curricula
Fachinterne Curricula sind zugleich Grundlage und Hilfe für die konkrete Unterrichtsplanung der Lehrkräfte. In ihnen werden Wege zur Erreichung der Abschlussstandards des Rahmen-lehrplanes aufgezeigt.
Der fachinterne Plan wird von der Fachkonferenz der Schule erstellt, wobei die Diskussion und der Erfahrungsaustausch in regionalen Fachkonferenzen sinnvoll sind und angestrebt werden sollten.
Die im Plan getroffenen Festlegungen können in sehr unterschiedlicher Tiefe vorgenommen werden. Die Grenze zwischen dem fachinternem Plan und dem pädagogischem Freiraum der einzelnen Lehrkraft sollte einvernehmlich von den Mitgliedern der Fachkonferenz festgelegt werden. Die in einem fachinternen Plan zu berücksichtigenden Aspekte und Bedingungen sind sehr komplex. Das bedeutet, dass es keine einfache Übersicht geben kann, welche alle zuvor besprochenen Punkte angemessen berücksichtigt. Es kommt sicherlich nicht darauf an, alle Einzelheiten des Lernprozesses perfekt schriftlich zu fixieren. Selbst auf der Ebene der Planung kleinster Unterrichtseinheiten ist dies nicht möglich und auch nicht sinnvoll. Es muss pädagogi-scher Entscheidungsspielraum für die einzelne Lehrkraft bleiben. Nur wesentliche Aussagen, die auch tatsächlich geeignet sind, das Handeln der betreffenden Lehrkräfte zu steuern, sollten festgeschrieben werden.
3. Erarbeitungsfragen zu fachinternen Curricula
Auf der Grundlage des Rahmenlehrplans verfasst die Fachkonferenz einen schulinternen Lehr-/Fachplan. Die folgende Übersicht enthält Erarbeitungsfragen, die diesen Prozess unterstützen.
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Checkliste zur Erstellung eines schulinternen Lehrplans
Thema erledigt
Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit:
Umfeld der Schule
Ressourcen
Größe und Ausstattung der Schule
Unterrichtstaktung
Stundenverortung und Lehrkräfte
Bezug zu curricular relevanten Aspekten des Schulprogramms
Beitrag zur Erreichung der Erziehungsziele der Schule
Fachspezifische Ziele und Schwerpunkte der Fachgruppenarbeit
Unterrichtsvorhaben:
Zuordnung obligatorischer Unterrichtsvorhaben zu den Jahrgangsstufen
Thema
Kompetenzen
Inhaltsfelder
Inhaltliche Schwerpunkte
Zeitbedarf
Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit:
Fächerübergreifende Aspekte
Geeignete Problemstellungen
Schülernähe
Individuelle Lernwege
Einhaltung des Ordnungsrahmens
…
Fachspezifische Aspekte
Anbindung der Kompetenzen an Fachinhalte
Anknüpfung an Interessen und Erfahrungen
Einbeziehung externer Fachleute
…
Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung:
Verbindliche Absprachen zur Durchführung von
schriftlichen Parallelübungen
Herstellung eines Medienprodukts
Kurzvorträgen
Projekten
Hausarbeiten
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praktischen Arbeiten
…
Verbindliche Instrumente
Arbeitsmappe
Portfolio
Kurze Hausarbeit
Schriftliche Überprüfung
…
Übergeordnete Kriterien für die Bewertung
Konkretisierte Kriterien für die Bewertung der schriftlichen und mündlichen Leis-tungen
Grundsätze der Leistungsrückmeldung und Beratung
Lehr- und Lernmittel
Zuordnung zu den Jahrgangsstufen
Hinweise zur Ausgabe und Behandlung
Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen:
Überfachliche Absprachen
Zusammenarbeit mit anderen Fächern
Fächerübergreifende Jahrgangspartitur
Kooperation mit außerschulischen Partner
Nutzung außerschulischer Lernorte
Verknüpfungen mit dem Ganztagsangebot
Qualitätssicherung und Evaluation
Aufgabenverteilung innerhalb der Fachkonferenz
Plan zur regelmäßigen fachlichen Qualitätskontrolle
Überprüfung des schulinternen Lehrplans
Schließlich muss eine Form gefunden werden, die in der Praxis handhabbar und erweiterbar ist. Ausgehend von den oben genannten Punkten wird eine grobe Struktur für Unterrichtsein-heiten entwickelt. Hierbei sind wesentliche Aspekte der Kompetenzentwicklung zu verdeutli-chen. Im Fokus steht dabei der Bezug der Kompetenzen auf die Kerninhalte bzw. auf die Wahl-themen. Eine bloße Stoffverteilung genügt hier nicht. Eine mögliche Struktur ist nachfolgend dargestellt.
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Chemie: grundlegendes Anforderungsniveau 11/I
Zeit Thema Inhalt Prozess- und inhaltsbezogene Kompetenzen Vernetzungen Experimente/Bemerkungen
Energetik und Gleichgewichtsreaktionen in Natur und Technik
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Thermodynamik
Erster Hauptsatz der Ther-modynamik (Energieerhal-tungssatz)
Enthalpie als Reaktionswär-me bei konstantem Druck (Lösungsenthalpie, Verbren-nungsenthalpie, Bildungsent-halpie)
Ermitteln der Reaktionswär-me durch Kalorimetrie
Berechnung der Enthalpie nach dem Satz von HESS
Die Schülerinnen und Schüler…..
beschreiben und erläutern Phänomene der Stoff- und Energieumwandlung bei chemischen Reaktionen und erklären diese Phänomene auf der Grundlage von Teilchen- und Bindungsmodellen,
wenden den Ersten Hauptsatz der Ther-modynamik auf chemische Reaktionen an und bestimmen Reaktionswärmen expe-rimentell und mathematisch,
planen Experimente zur Ermittlung von Reaktions-enthalpien und führen diese durch,
bewerten die Bedeutung energetischer Betrachtungen chemischer Reaktionen z. B. anhand der Heizwerte von Energieträ-gern und der Brennwerte von Lebensmit-teln,
Bio P2 7/8 Fette, Kohlenhydrate, Eiweiße - Ener-giegehalt von Lebensmitteln (kalorimetrische Bestimmung durch einfache Experimente)
PH P3 7/8: Temperatur, thermische Energie und Wärme
Experimente
Kalorimetrische Ermitt-lung von Lösungs- oder Reaktionsenthalpien
2 Festigung und Lernerfolgskontrolle
14
Kinetik
Reaktionsgeschwindigkeit und deren Beeinflussung
Merkmale des chemischen Gleichgewichtes
Massenwirkungsgesetz, Be-rechnungen von KC bzw. der Konzentrationen der Stoffe im Gleichgewicht für Δν = 0
beschreiben Gleichgewichtszustände chemischer Reaktionen und erklären die Beeinflussbarkeit chemischer Gleichge-wichte,
formulieren mithilfe des Massenwir-kungsgesetzes (MWG) quantitative Aus-sagen zur Lage von Gleichgewichtsreakti-onen,
beurteilen unter Nutzung des MWG be-
Bio, Sek. II, RLP 4.1 und 4.5: Enzyme als Biokatalysatoren im menschli-chen Organis-mus (z. B. Kata-lase)
PH P6 7/8:
Modell-Experiment zur Veranschaulichung des chemischen Gleichge-wichtes
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
Anwendung des Prinzips von LE CHATELIER
Wirtschaftlichkeit (einschließ-lich technologischer Prinzi-pien: Gegenstromprinzip, kontinuierliche und diskonti-nuierliche Arbeitsweisen, Kreislaufprinzip) und ökologi-sche Folgen einer ausgewähl-ten technischen Synthese
deutende großtechnische Synthesen, wie z. B. das HABER-BOSCH-Verfahren, hin-sichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit,
wenden das MWG auf Gleichgewichte in wässrigen Lösungen an,
Gleichförmige Bewegungen
2 Festigung und Lernerfolgskontrolle
12
Säure-Base-Gleichgewichte
Säure-Base-Theorie nach BRÖNSTED als Donator-Akzeptor-Reaktion
Ionenprodukt des Wassers
pH-Wert, Berechnung für sehr starke Protolyte
Säure-Base-Titration sehr starker Protolyte
stellen den Zusammenhang von Ionen-produkt des Wassers und pH-Wert dar,
berechnen pH-Werte und stellen die Bedeutung des pH-Wertes in Alltag und Technik dar,
führen selbstständig Säure-Base-Titrationen durch,
planen zunehmend selbstständig, welche Experimente zu welchem erkenntnisthe-oretischen Zweck eingesetzt werden können, um eigene Fragestellungen in Bezug auf ein naturwissenschaftlich-chemisches Problem zu beantworten,
diskutieren die Aussagekraft von Nach-weisreaktionen
Bio P4 7/8 Säu-re-Base-Haushalt des Blutes (Puffer-systeme)
Bio P3 7/8 // P1 9/10 Zellatmung und Kohlen-stoffdioxid
Titration sehr starker einprotoniger Säuren und sehr starker ein-wertiger Base
Ermitteln von pH-Werten von Protolyt-Lösungen
Ionen-Nachweise: Ha-logenid-, Sulfat-, Car-bonat-, Ammonium– Titration sehr starker einprotoniger Säuren und sehr starker ein-wertiger Base
Ermitteln von pH-Werten von Protolyt-Lösungen
Ionen-Nachweise: Ha-
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logenid-, Sulfat-, Car-bonat-, Ammonium
2 Festigung und Lernerfolgskontrolle
41/44 Gesamtstundenzahl im Halbjahr
Chemie: grundlegendes Anforderungsniveau 11/II
Zeit Thema Inhalt Prozess- und inhaltsbezogene Kompetenzen Vernetzungen Experimente/Bemerkungen
Elektrochemie in Alltag und Technik
4
Atombau/PSE
Elektronenkonfiguration der Haupt- und Nebengruppen-elemente
Die Schülerinnen und Schüler…..
6
Redoxreaktionen Redoxreaktionen als Donator-Akzeptor-Reaktionen
beschreiben Redoxreaktionen als Donator-Akzeptor-Reaktionen und entwickeln für ausgewählte Reaktionen Teil- und Ge-samtgleichungen,
vergleichen Säure-Base- und Redoxreak-tionen nach selbst gewählten Kriterien,
erkennen und beschreiben von Redox-reaktionen im Alltag (z. B. Hochofenpro-zess)
Bio P2 7/8 Re-duzierende Wirkung der Glucose (FEHLINGsche Probe)
Experimente:
Nachweisreaktionen: Fe3+/Fe2+/Cu2+-Ionen,
Thermitversuch
2 Festigung und Lernerfolgskontrolle
20
Elektrochemie Elektrochemische Span-nungsreihe
Prinzipieller Bau und Ar-beitsweise einer galvanischen Zelle
dokumentieren chemische und technische Grundlagen der Umwandlung von chemi-scher in elektrische Energie und umge-kehrt,
wenden die elektrochemische Spannungs-
Experimente:
Zementation
Bau eines galvanischen Elementes und Messung der Zellspannung
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Berechnung der Zellspannung unter Standardbedingungen
Elektrochemische Korrosion, Korrosionsschutz
Elektrolyse an einem ausge-wählten Beispiel
Vergleich Elektrolysezelle und galvanische Zelle
reihe an, um Redoxreaktionen vorauszu-sagen und Zellspannungen unter Stan-dardbedingungen zu ermitteln,
erklären die Wirkung elektrochemischer Spannungsquellen und Korrosionsvorgän-ge sowie die Vorgänge der Elektrolyse,
führen Experimente zum Erkunden elekt-rochemischer Sachverhalte durch, die sie selbstständig planen und auswerten,
beurteilen elektrochemische Prozesse in Technik und Alltag unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit,
beschreiben und bewerten die gesell-schaftliche Relevanz und Bedeutung der angewandten Chemie für die Sicherung der Energieversorgung,
diskutieren die Problematik der zukünfti-gen Energieversorgung und verschiedene Energiekonzepte.
Lokalelement
Elektrolyse
2 Festigung und Lernerfolgskontrolle
34 Gesamtstundenzahl im Halbjahr
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Chemie: grundlegendes Anforderungsniveau 12/I
Zeit Thema Inhalt Prozess- und inhaltsbezogene Kompetenzen Vernetzungen Experimente/Bemerkungen
Natürliche Makromolekulare Stoffe
22
Kohlen-hydrate
Kohlenhydrate: Eintei-lung und Bedeutung
Fischer-Projektion am Beispiel von Glucose, Fructose und Aminosäu-ren
Chiralität
Struktur und Eigenschaf-ten von Monosacchariden (Glu-cose, Fructose), Disac-chariden (Saccharose, Maltose), Polysacchari-den (Stärke, Cellulose)
Hydrolyse von natürli-chen Makromolekülen
Die Schülerinnen und Schüler…..
beschreiben die Vielfalt der makromoleku-laren Stoffe auf der Basis der unterschiedli-chen Kombination der Teilchen und deren Wechselwirkung und wenden geeignete Mo-delle zur Beschreibung des Baus dieser Stoffe an,
begründen die Zuordnung der Kohlenhydra-te und Proteine zu Stoffklassen auf der Grundlage von Strukturmerkmalen,
erläutern die Chiralität auf molekularer Ebene,
beschreiben die Bindungen in und zwischen Makromolekülen und leiten daraus Zusam-menhänge zwischen Struktur und Eigen-schaften ab,
führen spezielle Nachweisreaktionen für die natürlichen Monomere sowie deren Poly-mere durch,
beschreiben die Bedeutung von Biopolyme-ren,
schlussfolgern mithilfe von Experimenten auf die Struktur und Eigenschaften von na-türlichen Polymeren,
beschreiben Polymere als makromolekulare Stoffe, die aus gleichen oder verschiedenen Monomeren bestehen können.
Bio P2 7/8 Ernährung und Verdauung
Bio P2 7/8 // P1 9/10 Nähr-stoffnachweise
Bio P1 7/8// P2 9/10 Bau von Samenpflanzen
Bio P1 9/10 Glucose als Reaktionsprodukt der Foto-synthese
Bio P 2 7/8 Aufbau von Makromolekülen aus Monomeren in pflanzlichen und tierischen Organismen
Bio P3 7/8 Biologische Oxi-dation
Experimente:
Nachweisreaktionen: FEHLING-,TOLLENS-, LUGOL-, SELIWANOW-Reaktion
Hydrolyse eines Koh-lenhydrats mit Nach-weis der Spaltprodukte
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Proteine Aminosäuren: Bedeu-tung, Einteilung, Struk-tur, Eigenschaften und Nachweis, Peptidbildung
Proteine: Bedeutung, Einteilung, Struktur, Ei-genschaften und Nach-weisreaktionen, Hydroly-se
Bio P1 9/10// Bio, Sek. II, RLP 4.1 und 4.5: Enzyme als Biokatalysatoren im menschlichen Organismus
Bio P3 9/10 // Bio, Sek. II, RLP 4.1 und 4.7: Proteinbio-synthese
Bio P6 7/8 Immunabwehr
Bio P4 7/8 Blutgruppenei-genschaften
Experimente:
Nachweisreaktionen: Biuret-Xanthoprotein-, Ninhydrin- Reaktion
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
6 Festigung und Lernerfolgskontrolle
44/44 Gesamtstundenzahl im Halbjahr
Chemie: grundlegendes Anforderungsniveau
12/II: Anwendung chemischer Kenntnisse im Alltag
Aus den 5 Wahlthemen: Kunststoffe, Farbstoffe, Waschmittel, Komplexbildungsreaktionen, Ausgewählte Probleme des Umweltschutzes muss der Fachzirkel der Schule sich für ein Thema in Absprache mit den Schülerinnen und Schülern entscheiden und die Planung vornehmen.
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
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Chemie: erhöhtes Anforderungsniveau 11/I
Zeit Thema Inhalt Prozess- und inhaltsbezogene Kompetenzen Vernetzungen Experimente/Bemerkungen
Energetik und Gleichgewichtsreaktionen in Natur und Technik
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Thermo-dynamik
Erster Hauptsatz der Ther-modynamik (Energieerhal-tungssatz)
Enthalpie als Reaktions-wärme bei konstantem Druck (Lösungsenthalpie, Neutralisationsenthalpie, Verbrennungsenthalpie, Bil-dungsenthalpie)
Ermitteln der Reaktions-wärme durch Kalorimetrie
Berechnung der Enthalpie nach dem Satz von HESS
Entropie, freie Enthalpie (Berechnung mit GIBBS-HELMHOLTZ -Gleichung), Ab-leitung von Aussagen zum freiwilligen Ablauf chemi-scher Reaktionen
Die Schülerinnen und Schüler…..
erklären makroskopische Erscheinungen der chemischen Reaktion mithilfe der submik-roskopischen Betrachtungsweise (Merkmale einer chemischen Reaktion),
beurteilen chemische Reaktionen energe-tisch unter Nutzung des Ersten Hauptsatzes der Thermodynamik,
definieren Enthalpie als Reaktionswärme bei konstantem Druck,
unterscheiden Enthalpiearten (Reaktions-, Bildungs-, Verbrennungs- und Lösungsent-halpie) sowie molarer und nichtmolarer Größen,
wenden die Kalorimetrie als Methode zur Bestimmung von Reaktionsenthalpien an und planen die entsprechenden Experimen-te,
nutzen tabellierte Daten zur Berechnung von Standardreaktionsenthalpien aus Standardbildungsenthalpien
bewerten die gesellschaftliche Relevanz verschiedener Energieträger
berechnen Reaktionsentropien und leiten Aussagen aus den Werten ab,
leiten Voraussagen über den freiwilligen
Bio P2 7/8 Fette, Koh-lenhydrate, Eiweiße - Energiegehalt von Le-bensmitteln (kalori-metrische Bestimmung durch einfache Expe-rimente)
PH P3 7/8: Tempera-tur, thermische Ener-gie und Wärme
Experimente endo- und exotherme Lö-sungsvorgänge von Salzen oder Neutralisationsreakti-onen im Kalorimeter
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
Verlauf chemischer Reaktionen ab und be-stimmen den Wahrheitsgehalt dieser Aussa-gen mittels der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung
2 Festigung und Lernerfolgskontrolle
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Kinetik
Reaktionsgeschwindigkeit und deren Beeinflussung
Merkmale des chemischen Gleichgewichtes
Massenwirkungsgesetz
Berechnungen von KC bzw. der Konzentrationen der Stoffe im Gleichgewicht für Δν = 0
Anwendung des Prinzips von LE CHATELIER)
Wirtschaftlichkeit (ein-schließlich technologischer Prinzipien: Gegenstrom-prinzip, kontinuierliche und diskontinuierliche Arbeits-weisen, Kreislaufprinzip) und ökologische Folgen ei-ner ausgewählten techni-schen Synthese
vergleichen den Geschwindigkeitsbegriff in Alltags- und Fachsprache,
erkennen und beschreiben die Bedeutung unterschiedlicher Reaktionsgeschwindigkei-ten alltäglicher Prozesse,
planen geeignete Experimente zur Überprü-fung von Hypothesen zum Einfluss von Fak-toren auf die Reaktionsgeschwindigkeit und führen diese durch,
begründen die Einflüsse verschiedener Fak-toren auf die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen
recherchieren zu Katalysatoren und beurtei-len deren Einsatz in technischen Prozessen,
erläutern die Merkmale des chemischen Gleichgewichtes,
beschreiben das chemische GG auf Stoff-und Teilchenebene,
formulieren Aussagen zur Lage des chemi-schen Gleichgewichtes anhand der GG-Konstante,
berechnen Kc bzw. die Konzentrationen der Stoffe im Gleichgewicht für Δν = 0 und nut-zen das Massenwirkungsgesetz unter ande-rem zur Diskussion der Reaktionsführung technischer Synthesen,
formulieren Voraussagen über die Änderung
Enzyme als Biokataly-satoren im menschli-chen Organismus (z. B. Katalase) (Bio, RLP 4.1 und 4.5)
PH P6 7/8: Gleichförmige Bewe-gungen
Experiment zur Verschiebung der Lage des chemischen Gleichge-wichtes
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
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der Gleichgewichtslage durch Druck-, Tem-peratur- und Konzentrationsänderung (Prin-zip von LE CHATELIER),
beschreiben und erläutern Möglichkeiten der Steuerung chemischer Reaktionen durch Variation von Reaktionsbedingungen,
beurteilen die Bedeutung der Beeinflussung von Gleichgewichten in der chemischen In-dustrie und in der Natur
erläutern Durchführung und technische Prinzipien einer ausgewählten technischen Synthese (z. B. das HABER BOSCH-Verfahren),
diskutieren die Wirtschaftlichkeit und ökolo-gische Folgen einer ausgewählten techni-schen Synthese,
2 Festigung und Lernerfolgskontrolle
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Säure-Base-Gleichge-wichte
Säure-Base-Theorie nach BRØNSTED als Donator-Akzeptor-Reaktion
Ionenprodukt des Wassers
pH-Wert und Indikatoren
Berechnungen von pH-Werten sehr starker, star-ker und schwacher Protolyte sowie von Salz-Lösungen
Puffersysteme (qualitative Betrachtungen)
Säure-Base-Titrationen, einschließlich Auswertung
recherchieren zu Säuren und Basen in Alltags- Technik- und Umweltbereichen und präsentie-ren ihre Ergebnisse,
beschreiben die Säure-Base-Theorie nach BRØNSTED als Donator-Akzeptor-Reaktion,
leiten das Ionenprodukt des Wassers aus der Autoprotolyse des Wassers her,
definieren den Begriff pH-Wert und erläutern den Zusammenhang zum Ionenprodukt des Wassers,
berechnen pH-Werte sehr starker, starker und schwacher Protolyte sowie pH-Werte von Salz-Lösungen und ermitteln diese experimentell unter Verwendung geeigneter Indikatoren,
Bio P4 7/8 Säure-Base-Haushalt des Blutes (Puf-fersysteme) Bio P3 7/8 // P1 9/10 Zellatmung und Kohlenstoff-dioxid
Titration einprotoniger Säuren und einwertiger Ba-sen
Ermitteln von pH-Werten von Protolyt-Lösungen
Ionen-Nachweise: Haloge-nid-, Sulfat-, Carbonat-, Hydronium-, Hydroxid- und Ammonium-Ionen
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
von Titrationskurven (star-ke und schwache einprotonige / einwertige Protolyte)
reflektieren die Bedeutung von pH-Wert-Angaben in ihrem Alltag,
recherchieren exemplarisch zu Puffergleich-gewichten in Umwelt und biologischen Syste-men und präsentieren ihre Ergebnisse,
führen Säure-Base-Titrationen durch und be-rechnen Konzentrationen, Massen und Stoff-mengen der Titranden,
werten Titrationskurven aus.
2 Festigung und Lernerfolgskontrolle
5 Klausuren
78/82 Gesamtstundenzahl im Halbjahr
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
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Chemie: erhöhtes Anforderungsniveau 11/II
Zeit Thema Inhalt Prozess- und inhaltsbezogene Kompetenzen Vernetzungen Experimente/ Bemerkungen
Elektrochemie in Alltag und Technik
8
Atombau /PSE
Elektronenkonfiguration der Haupt- und Neben-gruppenelemente
Die Schülerinnen und Schüler…..
beschreiben und erläutern den Bau der Atome unter Anga-be von Elektronenkonfigurationen,
PH Sek.II RLP 4.3: Quantenobjekte und atomare Sys-teme
12
Redox-reaktio-nen
Redoxreaktionen als Donator-Akzeptor-Reaktionen, Vergleich mit Säure-Base-Reaktionen
pH-abhängige Redoxreak-tionen
entwickeln Teil- und Gesamtgleichungen für Redoxreaktio-nen (auch pH-abhängig),
wenden Fachbegriffe zur Redoxreaktion an
vergleichen Redox- mit Säure-Base-Reaktionen und inter-pretieren diese als Donator-Akzeptor-Reaktionen,
Experimente: Nachweisreaktio-nen: Fe3+/Fe2+/Cu2+-Ionen
2 Festigung und Lernerfolgskontrolle
40
Elektro- chemie
Elektrochemische Span-nungsreihe
prinzipieller Bau und Ar-beitsweise einer galvani-schen Zelle und deren An-wendung bei einem Pri-mär- und Sekundärelement sowie bei einer Brennstoff-zelle
Berechnung der Zellspan-nung
erläutern chemische und technische Grundlagen der Um-wandlung von chemischer in elektrische Energie und um-gekehrt,
planen Experimente zur Aufstellung der Redoxreihe der Metalle und führen diese durch
leiten aus der elektrochemischen Spannungsreihe begrün-dete Voraussagen über den Verlauf von Redoxreaktionen ab und überprüfen diese experimentell,
beschreiben den Bau und erklären die Arbeitsweise einer galvanischen Zelle, einer Brennstoffzelle und eines Akku-mulators,
Experimente:
Zementation
Bau eines gal-vanischen Elementes und Messung der Zellspannung
Lokalelement (Korrosion)
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
Anwendung der NERNSTschen Gleichung für Metallsalzlösungen der Konzentrationen c < 1 mol · L-1
Elektrochemische Korrosi-on, Lokalelement, Korrosi-onsschutz (aktiv und pas-siv)
Theoretische Grundlagen der Elektrolyse und An-wendung an einem ausge-wählten Beispiel
Vergleich Elektrolysezelle und galvanische Zelle
bestimmen und berechnen die Zellspannung einer galvani-schen Zelle auch unter Verwendung der NERNSTschen Glei-chung,
erläutern die Vorgänge bei der elektrochemischen Korrosi-on unter Verwendung geeigneter Experimente (Ionen-nachweise, Lokalelement) und leiten geeignete Korrosions-schutzmaßnahmen ab,
bewerten wirtschaftliche und ökologische Folgen der Kor-rosion unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit,
erörtern und bewerten Methoden des passiven und akti-ven Korrosionsschutzes,
beurteilen die Elektrolyse als Verfahren zur Gewinnung wichtiger Rohstoffe vor dem Hintergrund knapper wer-dender Ressourcen,
planen und führen selbstständig die Elektrolyse einer Salz-Lösung durch und werten diese aus,
beurteilen und bewerten den Einsatz elektrochemischer Energiequellen.
2 Festigung und Lernerfolgskontrolle
4 Klausuren
68/68 Gesamtstundenzahl im Halbjahr
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
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Chemie: erhöhtes Anforderungsniveau 12/I
Zeit Thema Inhalt Prozess- und inhaltsbezogene Kompetenzen Vernetzungen Experimente/
Bemerkungen
Natürliche Makromolekulare Stoffe
40
Kohlen-hydrate
FISCHER -Projektion am Beispiel von Glucose, Fructose
Chiralität und optische Aktivität
Beschreibung der Um-wandlung von Ketten-form in Ringform (HARWORTH -Formel) anhand gegebener Strukturen
Einteilung und Bedeu-tung von Kohlenhydra-ten
Struktur, Eigenschaften und Nachweisreaktio-nen von Mono-sacchariden (Glucose, Fructose), Disacchari-den (Saccharose, Mal-tose), Polysacchariden (Stärke, Cellulose)
Die Schülerinnen und Schüler…..
erklären Stoffeigenschaften anhand ihrer Kenntnisse über intra- und intermolekulare Wechselwirkungen
diskutieren Reaktionsmöglichkeiten funktioneller Gruppen
erkennen und beschreiben die Bedeutung von Kohlenhydra-ten und Proteinen in ihrer Lebenswelt
erörtern und bewerten die Nutzung nachwachsende Rohstof-fe vor dem Hintergrund knapper werdender Ressourcen
beschreiben die Chiralität als Ursache für die optische Aktivi-tät,
begründen die Zuordnung und die Einteilung der Kohlenhyd-rate auf der Grundlage von Strukturmerkmalen,
geben die Strukturformeln der Monosaccharide Glucose und Fructose als Grundbausteine biologisch wichtiger Makromo-leküle in der FISCHER- und HARWORTH-Projektion an,
untersuchen die chemischen Eigenschaften von Kohlenhydra-te,
wenden das Prinzip der Kondensationsreaktion an und erläu-tern die glykosidische Bindung unter Verwendung von HARWORTH-Projektionsformeln,
beschreiben das Vorkommen und die Bedeutung von Stärke und Cellulose und untersuchen deren Eigenschaften,
führen experimentell eine Hydrolyse durch und weisen die Spaltprodukte nach,
Bio P2 7/8 Ernährung und Verdauung
Bio P2 7/8 // P1 9/10 Nährstoffnachweise
Bio P1 7/8// P2 9/10 Bau von Samenpflan-zen
Bio P1 9/10 Glucose als Reaktionsprodukt der Fotosynthese
Bio P 2 7/8 Aufbau von Makromolekülen aus Monomeren in pflanzlichen und tieri-schen Organismen
Bio P3 7/8 Biologi-sche Oxidation
Experimente:
Nachweisre-aktionen: FEHLING-, TOLLENS-, SELIWANOW-Reaktion
Hydrolyse eines Koh-lenhydrats mit Nach-weis der Spaltproduk-te
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
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Proteine Aminosäuren: Eintei-lung, Struktur, Eigen-schaften (einschließlich Bildung von Zwitter-Ionen, Pufferwirkung und Peptidbildung) und Nachweis
Proteine: Einteilung, Struktur, Denaturie-rung und Nachweisre-aktionen
Kondensation und Hyd-rolyse
leiten die Eigenschaften ausgewählter biogener Aminosäuren ab (optische Aktivität, Schmelztemperatur, Löslichkeit, Säure-Base-Eigenschaften, Pufferwirkung, Ninhydrin-Reaktion),
stellen die Primärstruktur eines Peptids aus vorgegebenen Aminosäuren dar und erläutern die Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur von Proteinen,
führen Nachweisreaktionen für Proteine durch,
erklären Denaturierungsvorgänge und deren Bedeutung auf-grund experimenteller Untersuchungen,
begründen die Funktion biologisch wichtiger Stoffe aus dem räumlichen Bau ihrer Moleküle (Stärke, Cellulose, Enzyme) kennzeichnen Polymere als makromolekulare Stoffe, die aus gleichen oder verschiedenen Monomeren bestehen können,
Bio P1 9/10// Bio, Sek. II, RLP 4.1 und 4.5: Enzyme als Bio-katalysatoren im menschlichen Orga-nismus
Bio P3 9/10 // Bio, Sek. II, RLP 4.1 und 4.7: Proteinbiosyn-these
Bio P6 7/8 Immun-abwehr
Bio P4 7/8 Blutgrup-peneigenschaften
Experimente:
Nachweisre-aktionen: Biuret-, Xanthoprotein-, Ninhydrin- Reaktion
Ausgewählte Experimente zur Denatu-rierung von Eiweißen
6 Festigung und Lernerfolgskontrolle
4 Klausur
82/82 Gesamtstundenzahl im Halbjahr
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
22
Chemie: erhöhtes Anforderungsniveau 12/II
Zeit Thema Inhalt Prozess- und inhaltsbezogene Kompetenzen Vernetzungen Experimente/ Be-
merkungen
Indikatorfarbstoffe
12
Licht und Farbe
Licht und Farbe (elekt-romagnetisches Spekt-rum, Komplementär-farbe, additive und sub-traktive Farbmischung)
Zusammenhang zwi-schen Struktur und Far-be (Theorie nach WITT)
Die Schülerinnen und Schüler…..
wenden geeignete Modelle zum Beschreiben und Erklä-ren der Zusammenhänge zwischen Licht und Farbe an und diskutieren die Grenzen der Anwendbarkeit von Modellen,
leiten begründete Voraussagen über die Farbigkeit der Stoffe auf der Grundlage ihrer Struktur ab,
erläutern mithilfe des Chromophor- und Mesomerie-modells Beziehungen zwischen chemischer Struktur und Farbigkeit anhand gegebener Strukturen,
PH Sek.II RLP 4.3: Quantenobjekte und atomare Systeme 4.6: Elektromagneti-sche Induktion, Schwingungen und Wellen 4.7: Quantenobjekte und atomare Systeme
Experimente:
Flammfärbung
18
Säure-Base-Indikato-ren
Anwendung der Farb-theorie auf Indikatoren
Säure-Base-Indikato-ren: Phenolphthalein und Methylorange
Redoxindikator: Methy-lenblau
beschreiben Indikatoren als schwache Säuren und Basen
beschreiben Funktion von Säure-Base-Indikatoren
nutzen Tabellen zur Auswahl eines geeigneten Indikators für Titration
führen qualitative Untersuchungen mit Indikatorfarbstof-fen durch,
begründen die Farbänderungen von Indikatorfarbstoffen bei Donator-Akzeptor-Reaktionen.
Experimente:
Einfluss von Säu-ren und Basen auf Indikatorfarb-stoffe
Blue-Bottle-Experiment
4 Festigung und Lernerfolgskontrolle
6 Klausur unter Abiturbedingungen
40/40 Gesamtstundenzahl im Halbjahr
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
Grundlagen zur Erstellung fachinterner Curricula im Fach Biologie (Gymnasien 4+ 2 Modell)
(erarbeitet durch die Fachberater im Land Brandenburg)
Erhöhtes Anforderungsniveau
11/1 Physiologische Grundlagen ausgewählter Lebensprozesse am Beispiel der Nervenzelle (60 Stunden)
Inhalte Kompetenzentwicklung Std. Notizen / Bemer-kungen
1. Aufbau lebender Organismen aus Zellen
Schülerinnen und Schüler
beschreiben die historische Entwicklung des Zellmodells
beschreiben den Aufbau lebender Organismen aus Zellen, Geweben, Organen und Organsystemen am Beispiel des Nervensystems
beschreiben den Aufbau der Nervenzelle
erläutern das Prinzip der Zelldifferenzierung am Beispiel der Entstehung einer Nervenzelle aus einer undiffrenzierten Zelle
fertigen Frischpräparate an, mikroskopieren pflanzliche und tierische Zellen, fertigen mikroskopische Zeichnungen an
(pflanzlich: Wasserpest, Liguster, Rhoeo discolor; tierisch: Dauerpräparate z.B. Darmschleimhaut, Nervenzellen) und erläutern den Zusammenhang zwischen Bau und Funktion,
erkennen die Zellorganellen unter dem Mikroskop
ordnen den Zellorganellen die Funktionen zu
vergleichen Procyte und Eucyte und erläutern die Bedeutung der Kompartimentierung
15
2. Vorgänge an Bio-membranen
Schülerinnen und Schüler
erläutern historische (Sandwich-) und aktuelle (Flüssig- Mosaik-) Modellvorstellungen zur Biomembran
erklären Modellbildung als Methode des wissenschaftlichen Erkenntnisgewinns
beschreiben und vergleichen aktive und passive Transportprozesse durch Biomembranen
10
(15)
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
24
führen Versuche zur Plasmolyse und Deplasmolyse durch und erklären die Beobachtungen
3. Enzyme und ihre Bedeutung
Schülerinnen und Schüler
beschreiben Bau und Raumstruktur von Eiweißen
beschreiben Bau und Wirkungsweise von Enzymen
planen Experimente zur Beeinflussbarkeit enzymatischer Reaktionen, führen diese durch und protokollieren sie (z.B. Temperatur- und pH- abhängigkeit, Substratspezifität, Substratkonzentration)
15
(10)
Proteasen, Lactase
Mögliche Kontexte: Wie Enzyme unseren Alltag erleichtern
4. Informationsleitung, -verarbeitung und -übertragung im Ner-vensystem
Schülerinnen und Schüler
beschreiben den Aufbau von Ruhe- und Aktionspotenzialen an Nervenzellmembranen
erklären die Weiterleitung von Aktionspotenzialen an marklosen und markhaltigen Nerven
beschreiben Bau und Funktion chemischer Synapsen (EPSP und IPSP)
vergleichen interneuronale und neuromuskuläre Synapsen
recherchieren und präsentieren Erkenntnisse über die Wirkungsweise neurobiologisch wirksamer Substanzen ( z.B. Atropin) und verwenden dabei die Fachsprache angemessen,
bewerten den Einsatz neurobiologisch wirksamer Substanzen (auch Drogen),
erklären die Verarbeitung von Informationen auf der Ebene des Nervensystems
20
Mögliche Kontexte: Opiate – notwendig, aber auch gefährlich Lernen lernen Hirnforschung – wie Computer Gedanken lesen
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
11/2 Ökologie und Nachhaltigkeit (60 Stunden )
Inhalte Kompetenzentwicklung Std. Notizen/Bemerkungen
1. Einfluss abiotischer Faktoren auf Lebewesen
Umweltfaktor Temperatur
Schülerinnen und Schüler
erstellen Toleranzkurven aus gegebenen Zahlenwerten und interpretieren diese (stenök, eury-ök),
erläutern die Begriffe physiologische und ökologische Potenz,
erklären mithilfe der Klimaregeln Anpassungen von Tieren in warmen und kalten Gebieten
wenden die RGT (van´t Hoffsche) Regel zur Erklärung der Temperaturabhängigkeit physiologi-scher Prozesse und ihre Grenzen an
erklären Zusammenhänge zwischen Körperbau, Temperatur und Aktivität der Stoffwechselpro-zesse bei gleichwarmen und wechselwarmen Tieren
15
Umweltfaktor Wasser
mikroskopieren den Blattquerschnitt eines Mesophyten
vergleichen die Angepasstheit von Pflanzen am Beispiel der Mesophyten, Hydrophyten, Hygrophyten und Xerophyten
erklären die Angepasstheit an den Umweltfaktor Wasser am Beispiel von Feucht- und Trockenlufttieren
Blattquerschnitt wie-derholen
Umweltfaktor Licht • vergleichen den anatomischen und morphologischen Bau von Licht- und Schattenblättern
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
26
2. Beziehungen zwischen Lebewesen
Schülerinnen und Schüler
entwickeln zu intra- und interspezifischen Beziehungen eine Übersicht
erläutern das Wesen von Parasitismus und Symbiose an Beispielen
vergleichen die Beziehungen von Lebewesen zur Umwelt
erklären ökologische Nischen als Wechselwirkungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt
erklären das Konkurrenzausschlussprinzip und werten dazu grafische Darstellungen aus
10
3. Populationsökologie
Wachstum einer Population
Schülerinnen und Schüler
Definieren die Begriffe Art und Population
stellen das Wachstum einer Population grafisch dar
vergleichen exponentielles und logistisches Wachstum
stellen r- und K- Strategien gegenüber
10
Regulation der Popula-tionsentwicklung
erklären die Dichteregulation mithilfe der drei Volterraschen Gesetze
führen Simulationen zu Räuber-Beute-Beziehungen in einem Lebensraum durch
bewerten die Anwendbarkeit des Räuber- Beute Modells auf natürliche Lebensräume
erläutern die Regulation der Populationsdichte durch dichteabhängige und dichteunabhängi-ge Faktoren
bewerten dieses Modell
4. Struktur und Funktion eines Ökosystems
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
Struktur Schülerinnen und Schüler
erläutern die Definitionen: Biozönose, Biotop, Ökosystem, Biosphäre
beschreiben die strukturelle Gliederung eines regionalen Ökosystems auch unter dem Aspekt der Kompartimentierung
ordnen Lebewesen des Ökosystems unter systematischen Aspekten
15
Funktion
stellen Nahrungsbeziehungen schematisch dar
vergleichen die Aussagen von Nahrungsketten und Nahrungsnetzen und Nahrungspyramiden
erklären das Zusammenwirken und die Bedeutung von Produzenten, Konsumenten und De-struenten
erläutern mithilfe schematischer Darstellungen den Energiefluss zwischen den einzelnen Trophiestufen
beschreiben den Kohlenstoffkreislauf in der Natur
Stabilität und Dynamik
vergleichen die jahreszeitliche Veränderung in einem Ökosystem
erörtern Sukzession als zeitliche Veränderung
interpretieren grafische und schematische Darstellungen zur Veränderung von Ökosystemen
beschreiben den Prozess der Eutrophierung und beurteilen die Folgen
Nachhaltigkeit
bewerten die Nachhaltigkeit eines regionalen Entwicklungskonzeptes
reflektieren kritisch die besondere Rolle des Menschen, seine Beziehung zur Umwelt und seine besondere Verantwortung auf Grundlage naturwissenschaftlicher Kenntnisse
Mögliche Kontexte: Alles klar in den Brandenburger Seen? Leben nach dem Tagebau In der Spur des Menschen – biologische Invasionen
5. Analyse eines Ökosystems
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
28
Analyse eines Ökosys-tems
Schülerinnen und Schüler
untersuchen in einem regionalen Ökosystem abiotische und biotische Faktoren
beobachten und bestimmen Pflanzen und Tieren
planen selbstständig Freilanduntersuchungen und führen sie durch
präsentieren die Untersuchungsergebnisse mithilfe verschiedener Techniken und Methoden
bewerten dabei die Ergebnisse der Analyse
10
12/1 Grundlagen und Anwendungsfelder der Genetik (60 Stunden)
Inhalte Kompetenzentwicklung Std. Notizen / Bemerkun-gen
1. Grundlagen der Molekulargenetik
SuS erläutern die identi-sche Replikation, Spei-cherung und Realisie-rung und Veränderung der Erbinformationen bei Eukaryoten
Schülerinnen und Schüler
erklären ein Modell zum Aufbau der Chromosomen
mikroskopieren ein Frisch- oder Dauerpräparat eines Riesen-chromosoms und fertigen eine mikroskopische Zeichnung an
extrahieren DNA
analysieren die Versuche von Griffith und Avery
beschreiben die chemische und räumliche Struktur der DNA und RNA
analysieren die Versuche von Meselson und Stahl
interpretieren die Versuchsergebnisse der historischen Experimente
erläutern den Mechanismus der identischen Replikation der DNA und die Funktionen betei-ligter Enzyme
beschreiben die Verfahren PCR und Gelelektrophorese und wenden sie beim genetischen Fingerabdruck an
definieren den Begriff Gen
erläutern die Eigenschaften des genetischen Codes
beschreiben den Verlauf von Transkription und Translation
erläutern den Zusammenhang zwischen Gen und Merkmalsausbildung
wenden den genetischen Codes zur Ermittlung von Aminosäuresequenzen an
25
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
definieren den Begriff Mutation
nennen Mutagene
unterscheiden Mutationsartenerläutern die Auswirkungen von Genmutationen auf die Prote-instruktur
SuS vergleichen die Pro-teinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten
vergleichen die Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten auch unter dem Aspekt der Kompartimentierung
SuS beschreiben Model-le zur Genregulation bei Prokaryoten
erläutern Beispiele zur Genregulation durch Substratinduktion und Endproduktrepression bei Prokaryoten
Mögliche Kontexte:
Gute Gene, schlechte Gene Wir haben alle Mutationen Vom humanen Genomprojekt (HUGO) zur Proteomforschung
2. Anwendungsfeld Gentechnik
SuS erläutern grundle-gende Verfahren der Gentechnik und bewer-ten Chancen und Risiken
Schülerinnen und Schüler
beschreiben den Aufbau und die Lebensweise von Bakterien und Viren unter dem Aspekt ihrer Bedeutung für die Gentechnik
beschreiben prinzipielle Verfahren der Gentechnik am Beispiel des Gentransfers bei Bakteri-en am Beispiel von Humaninsulin
diskutieren die Anwendung gentechnischer Verfahren und bewerten Chancen und Risiken
5
Mögliche Kontexte:
... ganz ohne Gentechnik?
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
30
3. Anwendungsfeld Reproduktionsbiologie
SuS beschreiben Verfah-ren der Reproduktions-biologie und beurteilen die Bedeutung der Ver-wendung von embryo-nalen und adulten Stammzellen
Schülerinnen und Schüler
beschreiben Verfahren der Reproduktionsbiologie: In-vitro-Fertilisation und Embryotransfer am Schema
beschreiben Typen und Besonderheiten von Stammzellen und beurteilen ihre Verwendung
erläutern die Bedeutung der Kernteilungsprozesse für Reproduktionsbiologie und Stammzell-verfahren
15
SuS analysieren Fallbei-spiele von Erbkrankhei-ten unter Verwendung unterschiedlicher Diag-noseverfahren und be-urteilen die Bedeutung der genetischen Bera-tung
begründen die Anwendbarkeit der Mendelschen Gesetze bei der Stammbaumanalyse am Bei-spiel autosomal- dominant, autosomal-rezessiv und X-chromosomal vererbter Krankheiten
vergleichen Methoden zur Erkennung von Erbkrankheiten (Stammbaumanalysen, Karyogramme, PCR und Gelelektrophorese)
beurteilen die Bedeutung der genetischen Beratung
Mögliche Kontexte:
Designer-Baby – Träume von Menschen nach Maß
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
12/2 Evolution und Zukunftsfragen ( 30 Stunden )
Inhalte Kompetenzentwicklung Std. Notizen / Bemerkun-gen
1. Evolutionstheorien, Evolutionsfaktoren
SuS vergleichen histori-sche und aktuelle Evolu-tionstheorien und re-flektieren dabei die Rol-le biologischer Erkennt-nisse SuS erklären die Entste-hung von Arten mithilfe der synthetischen Evolu-tionstheorie und erläu-tern in diesem Zusam-menhang den hypothe-tischen Charakter von Modellen,
Schülerinnen und Schüler • beschreiben die Entstehung einer Art/ eines Merkmals mit Hilfe der Evolutionstheorie von
Lamarck • erläutern die Evolutionstheorien von Darwin an einem ausgewählten Beispiel • entwickeln Fließschemata zum Evolutionsgeschehen nach Lamarck bzw. Darwin • vergleichen die Theorien anhand ausgewählter Kriterien • beurteilen Lamarcks und Darwins Theorien aus wissenschaftlicher Sicht
• begründen die Rolle der Mutation und Rekombination für die Entstehung von Variabilität • beschreiben Gendrift • erklären die Bedeutung von Isolationsmechanismen für die Entwicklung von Populationen • interpretieren das Prinzip der Einnischung als Folge von Wechselwirkungen zwischen Lebewe-
sen und ihrer Umwelt (adaptive Radiation) • vergleichen verschiedene Selektionstypen auch anhand grafischer Darstellungen • erklären das Zusammenwirken der Evolutionsfaktoren bei der Artbildung als hypothetisches
Modell • beschreiben allopatrische und sympatrische Artbildungsprozesse • erläutern das Prinzip der Co-Evolution an einem Beispiel
12
Mögliche Kontexte:
Die Evolution der Evolution
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
32
2. Belege für die syn-thetische Evolutions-theorie
SuS erläutern anatomi-sche, morphologische, zelluläre und molekulare Belege für die syntheti-sche Evolutionstheorie,
Schülerinnen und Schüler • erläutern den Zusammenhang zwischen Bau und Funktion homologer und analoger Strukturen
an Beispielen • nennen die Bedeutung homologer und analoger Strukturen für die Einschätzung von Ver-
wandtschaftsbeziehungen • erklären konvergente Entwicklungen • beschreiben die Entstehung der Eucaryontenzellen mit Hilfe der Endosymbiontentheorie • werten Stammbäume auf der Grundlage biochemischer und molekularbiologischer Erkenntnis-
se und Methoden aus (DNA-/Aminosäuresequenzvergleich und DNA-Hybridisierung)
10
Mögliche Kontexte:
Artenvielfalt und Artensterben
3. Methoden zur Erfor-schung der Stammesge-schichte
SuS erläutern verschie-dene Methoden zur Erforschung der Stam-mesgeschichte des Menschen,
SuS diskutieren Hypo-thesen zur Evolution des Menschen.
Schülerinnen und Schüler
• stellen Merkmale und Lebensweise verschiedener fossiler und rezenter Menschenformen ge-genüber
• erläutern Zusammenhänge zwischen Struktur und Funktion am Beispiel der Entwicklung zum aufrechten Gang
• werten Stammbäume auf der Grundlage von Fossilfunden sowie biochemischer und geneti-scher Forschungsergebnisse aus
8
Recherche
und Präsentation
Mögliche Kontexte:
Wie viel Affe steckt in dir?
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
Grundlegendes Anforderungsniveau
11/1 Funktionszusammenhänge und deren molekulare Grundlagen (30 Stunden)
Inhalte Kompetenzentwicklung Std. Notizen / Bemerkun-gen
Aufbau lebender Orga-nismen aus Zellen
Schülerinnen und Schüler
beschreiben den Aufbau lebender Organismen aus Zellen, Geweben, Organen und Organsystemen als Organisationsstufen des Lebens
4
benennen Inhaltsstoffe der Zelle
vergleichen Procyte und Eucyte
erläutern die Bedeutung der Kompartimentierung
mikroskopieren verschiedene Zellstrukturen in unterschiedlichen Präparatearten/-typen 4
fertigen mikroskopische Zeichnungen an
vergleichen klassische und moderne Methoden von mikroskopischen Untersuchungen Möglicher Kontext: Reise durch die Zelle(n)
Vorgänge an Biomemb-ranen
Schülerinnen und Schüler
erläutern eine aktuelle Modellvorstellung zur Biomembran 4
erklären Modellbildung als Methode des wissenschaftlichen Erkenntnisgewinns
beobachten Plasmolyse und Deplasmolyse (SE)
erklären passive Transportprozesse mit Modellvorstellungen
vergleichen aktive und passive Transportprozesse an Beispielen
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
34
Enzyme und ihre Be-deutung im Stoff- und Energiewechsel
Schülerinnen und Schüler
beschreiben Bau und Wirkungsweise von Enzymen am Modell (als Eiweiß)
erklären die Wirkungsweise von Enzymen am Energiediagramm und an Abbildungen
2
planen selbständig ein Experiment zur Beeinflussbarkeit enzymatischer Reaktionen durch äußere Faktoren (z. B. Temperatur oder Schwermetall), führen dieses durch und werten es aus
werten Experimente zur Beeinflussbarkeit enzymatischer Reaktionen durch äußere Faktoren (pH- Wert, Konzentration) anhand von Graphen aus
Möglicher Kontext: Enzyme in der Kartoffel
3
Grundlagen der Mole-kulargenetik
beschreiben den Aufbau der Chromosomen
benennen die Grundbausteine der DNA und RNA und beschreiben die räumliche Struktur der DNA
definieren den Begriff Gen
nennen die Eigenschaften des genetischen Codes
erläutern den Mechanismus der identischen Replikation der DNA und die Funktionen betei-ligter Enzyme
beschreiben den Verlauf von Transkription und Translation anhand von Abbildungen
erklären mithilfe der Proteinbiosynthese bei Prokaryoten den Weg vom Gen zum Merkmal
benennen Mutagene und beschreiben ihre Auswirkungen
Möglicher Kontext: Lebende Maschinen – Zellen mit synthetischem Erbgut
10
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
11/2 Angewandte Biologie – Biologie in Naturwissenschaft, Technik und Forschung (30 Stunden)
Aus den vorgegebenen Inhalten sind zwei auszuwählen.
Inhalte Kompetenzentwicklung Std. Notizen / Bemerkun-gen
1. Gentechnik Schülerinnen und Schüler
definieren den Begriff Gentechnik 1
beschreiben Grundoperationen der Gentechnik am Beispiel des humanen Insulingens 2
vergleichen Verfahren zur klassischen Züchtung und der Gentechnik in der Pflanzenzucht 2
recherchieren Möglichkeiten zur Übertragung von Fremd-DNA 2
erarbeiten in Gruppen Anwendungsmöglichkeiten der Gentechnik aus den Bereichen der Pflanzen- und Tierzüchtung sowie der Medizin zielgerichtet und präsentieren diese medi-engestützt und adressatengerecht
5
beschreiben und bewerten Verfahren der Gentherapie 3
Möglicher Kontext: Dolly – drei Mütter und kein Vater
2. Erbkrankheiten Schülerinnen und Schüler
erläutern die Herstellung eines Karyogramms mithilfe eines Fließschemas
1
vergleichen Chromosomenanomalien und erklären ihre Ursache mit Hilfe von Modell-vorstellungen
2 Mutationsarten
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
36
analysieren Stammbäume (autosomal-dominant und -rezessiv, x-chromosomal) mithilfe der Mendelschen Regeln
recherchieren zu Ursachen, Symptomen und Therapiemöglichkeiten von Erbkrankheiten und präsentieren ihre Ergebnisse
erörtern und bewerten Chancen und Risiken gentherapeutischer Verfahren anhand von Fallbeispielen
7
beschreiben das Verfahren der Fruchtwasseruntersuchung und diskutieren die Anwen-dung von PID
vergleichen und interpretieren Stammbäume, Karyo-gramme und Gelelektrophoresemuster im Zusammenhang
5
3. Reproduktionsbiolo-gie
Schülerinnen und Schüler
erläutern und vergleichen Formen geschlechtlicher und ungeschlechtlicher Fortpflanzung
2
planen ein/mehrere Experiment/e zur ungeschlechtlichen Fortpflanzung bei Pflanzen, führen diese/s durch, protokollieren und werten sie aus
2
recherchieren und erläutern wesentliche Aspekte der Befruchtung, Embryonalentwick-lung und Fetalentwicklung beim Menschen
4
7
arbeiten in Gruppen und präsentieren Sachverhalte mediengestützt und adressatenge-recht zu folgenden Inhalten:
- Hurra ich bin ein Schulkind – Individualentwicklung des Menschen - Ein Kind um jeden Preis – künstliche Befruchtung - Männlich oder weiblich – Zwitterbildung beim Menschen - Geschlechtsausprägung beim Menschen
4. Enzyme in der Biotechnologie
Schülerinnen und Schüler
definieren den Begriff Biotechnologie 1
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
erstellen und überprüfen Hypothesen zur Bedeutung von Mikroorganismen bei der Her-stellung von Lebensmitteln mithilfe von Experimenten, führen diese durch, protokollie-ren sie und werten sie unter Beachtung möglicher Fehlerquellen aus und interpretieren deren Ergebnisse
3
Hefe, Kefir, Joghurt, Käse
wenden Modellvorstellungen zum Ablauf enzymatischer Reaktionen in der Biotechnolo-gie an
2 Labenzym, Chymosin
beschreiben Verfahren zur Herstellung gentechnisch veränderter Enzyme 2
erläutern die Enzymhemmung bei Krankheitserregern 2 Antibiotika
recherchieren zu Einsatzmöglichkeiten von Enzymen zur Diagnose in der Medizin und präsentieren die Ergebnisse
5 Diabetes, Schwanger-schaftstest
Möglicher Kontext: Bunte Biotechnologie
5. Immunbiologie Schülerinnen und Schüler
nennen die Bestandteile des Immunsystems und geben deren Bedeutung an 2 humoral, zellulär
ordnen Zellen des Immunsystems in ein begriffliches System, beschreiben die Funktion der Bestandteile und leiten deren Bedeutung ab
2
erläutern passive und aktive Immunisierung 2
recherchieren Sachinformationen zur spezifischen Immunabwehr 2
entwickeln Modellvorstellungen zur spezifischen Immunabwehr 2
analysieren Experimente PASTEURs mit tollwütigen Hunde und interpretieren deren Er-gebnisse
Z.B.: PASTEURs toll-wütige Hunde
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
38
arbeiten in Gruppen zusammen und präsentieren Sachverhalte mediengestützt und ad-ressatengerecht zu folgenden Inhalten:
- Krebs – Wachstum wider das Leben - AIDS – warum gerade ich - Impfen
Möglicher Kontext: Allergien – wenn das Immunsystem verrückt spielt
5
6. Gehirn und Lernen Schülerinnen und Schüler
Erarbeiten eine Übersicht zum Aufbau des Nervensystems des Menschen 2
Erläutern die Bedeutung des Großhirns für typisch menschliche Fähigkeiten (Denken, Spre-chen, Bewusstsein)
skizzieren den Bau eines Neurons als Grundstruktur des Nervensystems 1
Erläutern die Vorgänge der Erregungsübertragung von Nervenzelle zu Nervenzelle
recherchieren und erklären die Wirkung von Nervengiften, Medikamenten und Suchtmit-teln
2
beschreiben klassische und instrumentelle Konditionierung als Lernformen beim Menschen 3
erklären Modellvorstellungen zum Gedächtnis auf neuronaler Ebene
analysieren Experimente und Versuchsreihen aus den Bereichen der Hirnforschung bzw. Lernforschung und interpretieren deren Ergebnisse
2
arbeiten in Schülergruppen zum Thema Erkrankungen des menschlichen Nervensystems, z. B. Parkinson-Syndrom, Multiple Sklerose, Alzheimer-Krankheit und präsentieren die Ergeb-nisse mediengestützt und adressatengerecht
Möglicher Kontext: Wie lerne ich richtig?
5
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
12/1 Vielfalt, Veränderung und Wechselwirkungen der Lebewesen (30 Stunden)
Inhalte Kompetenzentwicklung Std. Notizen/ Bemerkun-gen
Beziehungen von Lebe-wesen zu ihrer Umwelt
Schülerinnen und Schüler
definieren den Begriff Ökologie, unterscheiden Autökologie und Synökologie und erläutern die Begriffe Population, Art, Biotop, Umweltfaktor, Biozönose
1
beschreiben autökologische Untersuchungen zur Wirkung abiotischer Faktoren auf Pflanzen und Tiere, formulieren die wissenschaftliche Fragestellung und bilden Hypothesen zum Ergebnis 2
Temperatur, Licht, Wasser
Gruppenarbeit
unterscheiden Toleranzbereich und Reaktionsnorm (genetischer Rahmen) 1
untersuchen den Einfluss des Temperaturfaktors, formulieren Hypothesen, werten die erhobe-nen Daten aus
2 Praktikum z.B. Larven des Mehlkäfers
entwickeln einfache Modellexperimente zur Darstellung der BERGMANNschen Regel, ALLENschen Regel, RGT-Regel
2 Modellexperimente
erläutern ökologische Nische als System komplexer Wechselwirkungen zwischen Lebewesen einer Art und ihrer Umwelt
2
beschreiben die Entwicklung von Populationen, 2
erklären Räuber Beute Modell anhand von LOTKA-VOLRERRA und diskutieren die Grenzen die-ser Vorstellungen
2
erklären die Regulation der Populationsdichte durch dichteabhängige und dichteunabhängige Faktoren an konkreten Beispielen
Mögliche Kontexte: Nachwachsende Rohstoffe – Energiepflanzen der Zukunft? Klimawandel oder Klimaschwindel? Die Rückkehr der Wölfe in Brandenburg
1
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
40
Synthetische Evolutions-theorie
Schülerinnen und Schüler
vergleichen historische Evolutionstheorien von Lamarck und Darwin
entwickeln Fließschemata zum Evolutionsgeschehen nach Lamarck und Darwin
beurteilen Evolutionstheorien aus wissenschaftlicher Sicht
2
ordnen Lebewesen unter systematischen Aspekten 2 z.B. Wirbeltiere: Wirbellose: Insekten, Weichtiere
beschreiben anatomische, morphologische, zelluläre und (oder) molekulare Belege für die synthetische Evolutionstheorie
Möglicher Kontext: Was Darwin noch nicht wusste
4
Entstehung der Formen und Arten, Variabilität und Angepasstheit
Schülerinnen und Schüler
erklären das Wesen von Mutation, Selektion und Isolation
erklären die Wirkung von Evolutionsfaktoren auf den Genpool einer Population
4
beschreiben die Entwicklung ausgesuchter Organismen unter Einbeziehung des Menschen mithilfe der synthetischen Evolutionstheorie
reflektieren in diesem Zusammenhang die Rolle biologischer Erkenntnisse in der Geschichte.
3 Ausschnitte der Menschheitsentwick-lung, z.B. Sequenzie-rungen
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
12/2 Entstehung und Entwicklung lebender Systeme (grundlegendes Anforderungsniveau) (24 Stunden )
Aus den vorgegebenen Inhalten sind zwei auszuwählen.
Inhalte Kompetenzentwicklung, Std. Notizen / Bemer-kungen
1. Entstehung und Ent-wicklung des Lebens
Schülerinnen und Schüler 12
erläutern Stufen der Entstehung des Lebens ( physikalisch, chemisch, biochemisch, biologisch)
diskutieren die Theorien von Oparin und Miller
diskutieren die Entstehung der Eukaryonten (Endosymbiontenhypothese)
bewerten von Erkenntnissen aus naturwissenschaftlicher Sicht
erörtern und begründen die Entwicklung z.B. vom Ein- zum Vielzeller oder Übergang vom Wasser zum Land
präsentieren einen dieser biologischen Zusammenhänge mediengestützt und adressatenge-recht
Möglicher Kontext:
Am Anfang war… Entstehung des Lebens
2. Stammesentwicklung des Menschen
Schülerinnen und Schüler 12
erstellen Steckbriefe von Hominiden und ihren Vorfahren
erläutern die Bedeutung des aufrechten Ganges
vergleichen Methoden zur Erstellung von Stammbäumen anhand morphologischer, anatomi-scher und molekularer Kriterien
erörtern und begründen die Einordnung von Menschenaffen und Menschen in einen Stamm-baum
diskutieren die Aussagegültigkeit von Stammbäumen
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
42
werten die Begriffe Rasse und Ethnien
Möglicher Kontext: Wir sind alle Afrikaner – Herkunft des Menschen
3. Analyse eines Ökosys-tems
Schülerinnen und Schüler 12
beschreiben und systematisieren die Vielfalt der Ökosystemen
erklären die Vielfalt der Ökosysteme aufgrund der Vielfalt der (ökologischen) klimatischen Bedingungen
planen die Analyse/Aspekte eines (selbst ausgesuchten) Ökosystems
praktische (experimentelle) Analyse eines schulortnahen Ökosystems oder analysieren mit-hilfe der Literatur Zusammenhänge in einem fremden Ökosystem
präsentieren dazu die Ergebnisse und Recherchen mediengestützt und adressatengerecht
erarbeiten in Gruppen eine Bewertung der Erkenntnisse aus biologischer und wirtschaftlicher Sicht zur Notwendigkeit der Erhaltung des Ökosystems
reflektieren ihren eigenen Beitrag zur Erhaltung der (des) Ökosysteme
Möglicher Kontext:
Brandenburg im grünen Bereich?
4. Biodiversität Schülerinnen und Schüler 12
definieren den Begriff Biodiversität
erklären die Vielfalt der Ökosysteme aufgrund der Vielfalt der (ökologischen) klimatischen Bedingungen
systematisieren die Ökosysteme
erklären die Bildung einer ökologischen Nische und deren Besetzung und die Wirkung der Evolutionsfaktoren am Beispiel*
Implementationsbrief, GOST Chemie/Biologie, Brandenburg 2013
präsentieren dazu Recherchen mediengestützt und adressatengerecht
erarbeiten in Gruppen eine Bewertung biologischer Erkenntnisse aus naturwissenschaftli-cher, wirtschaftlicher und ethischer Sicht zur Notwendigkeit der Erhaltung der Biodiversität
diskutieren diese biologische Fragestellung multiperspektivisch
reflektieren ihr eigenes Verhalten unter dem Aspekt ihrer sozialen und ökologischen Verant-wortung zur Erhaltung der Biodiversität
5. Strategien nachhalti-ger Entwicklung von Natur und Umwelt
Schülerinnen und Schüler 12
recherchieren und erläutern den Begriff Nachhaltigkeit und formulieren Kriterien zum Vergleich von (Firmen-)Konzepten
erklären die Notwendigkeit der Entwicklung von Nachhaltigkeitsmanagement auf unter-schiedlichen gesellschaftlichen Ebenen (z.B. Schulen, Unternehmen, Kommunen)
recherchieren dazu in regionalen Unternehmen und Konzepte zum Umweltmanagement (Umgang mit Naturkapital) in Gruppenarbeit
untersuchen Unternehmensstrategien an konkreten Beispielen entsprechend der Ver-gleichskriterien
präsentieren diese Ergebnisse mediengestützt und adressatengerecht
diskutieren Ergebnisse multiperspektivisch aus naturwissenschaftlicher, wirtschaftlicher und ethischer Sicht
Reflektieren die Relevanz eigenen Verhaltens unter dem Aspekt ihrer Verantwortung der Ressourcennutzung
Möglicher Kontext: Alles Öko? Na logisch!
*