Das Lebendige in seiner Vielfalt und Komplexität zu begreifen, ist das Ziel des Biologieunterrichtes. Die lebendige Natur bildet sich in verschiedenen Systemen ab, z.B. in der Zelle, dem Organismus, dem Ökosystem und der Biosphäre. Die Spannung und der Wissenzuwachs liegen dabei darin, die einzelnen Systeme in ihrer Funktionsweise zu verstehen und im nächsten Schritt Zusammenhänge zu erschließen. Welche Eigenheiten kennzeichnen ein Ökosystem und wie sind die jeweiligen Tiere an diesen Lebensraum angepasst? In welcher Form sind die Erbinformationen gespeichert und wie steuern diese unsere Lebensvorgänge?

Diese Zusammenhänge begleiten unsere Schülerinnen und Schüler in den Jahrgängen 5, 6, 7, 9, 10, 11 und 12.

 

Der Biologieunterricht in der Erprobungsstufe

Biologie wird am SteinGy in den Klassen 5 und 6 durchgängig mit zwei Unterrichtsstunden pro Woche unterrichtet. Inhaltlich geht es in der Unterstufe darum, Biologie zunächst als Wissenschaft kennen zu lernen, deren Gegenstand das Leben auf diesem Planeten ist, und – aufbauend auf dem Wissen aus dem Sachkundeunterricht der Grundschule – ein vertieftes Verständnis des Aufbau von und der Vorgänge in Pflanzen, Tieren und Menschen aufzubauen. Diese fachbezogenen Kompetenzen und Kenntnisse sollen die SuS in altersgemäßer Weise gewinnen. Dazu gehört vor allem, erstens Augenmerk zunächst auf die gut sichtbaren und aus dem näheren Umfeld der SuS bekannten Lebewesen zu legen (Schwerpunkte bilden hier die Wirbeltiere, die Blütenpflanzen und der Mensch) und zweitens, diese Erkenntnisse möglichst selbsttätig zu erarbeiten und aus Experimenten, Beobachtungen und Untersuchungen abzuleiten bzw. den Erkenntnisweg nachzuvollziehen. Darüber hinaus ist für unseren Biologieunterricht in den Klassen 5 und 6 leitend, die Sachkenntnisse mit dem Lebensalltag der Schülerinnen und Schüler zu verknüpfen und bei der Planung des Unterrichts von ihrer Neugierde und ihrem Interesse an den biologischen Fragestellungen auszugehen.

Für die neu ankommenden Schülerinnen und Schüler ist Biologie das erste Fach aus dem Bereich der Naturwissenschaften. In diesem Unterricht sollen die Schülerinnen und Schüler so genannte prozessbezogene Kompetenzen erwerben, wie zum Beispiel den Umgang mit dem Mikroskop, die Anlage eines Versuchsprotokolls, die Anfertigung von Zeichnungen zur Dokumentation einer Beobachtung oder die erste Formen des Präsentierens von Ergebnissen. Auf diesen grundlegenden Kompetenzen baut einerseits der Biologieunterricht der folgenden Jahrgänge auf, andererseits auch die beiden anderen naturwissenschaftlichen Fächer, die erst ab Klasse 6 (Physik) bzw. ab Klasse 7 (Chemie) einsetzen.

Begonnen wird in der 5. Klasse mit dem fachübergreifenden Projekt „Ich und meine neue Schule“. Um die eigene Perspektive des neuen Unterrichtsfaches auf das Lebendige und auch die vielfältige „natürliche“ Umgebung rund um das Schulgebäude kennen zu lernen, werden zunächst die Lebensräume rund ums SteinGy mit den in ihnen vorkommenden Lebewesen erkundet.

In den folgenden Wochen des ersten Halbjahres steht dann der Mensch im Fokus der Aufmerksamkeit. Die SuS sollen die Leistungen ihres eigenen Körpers verstehen und achten lernen und damit auch die Erkenntnis gewinnen, wie wertvoll ein gesunder und leistungsfähiger Körper ist und was jeder von ihnen zu Aufrechterhaltung dieser Körperfunktionen, z.B. durch eine gesunde Ernährung oder durch rückenschonendes Verhalten, beitragen kann.

Im zweiten Halbjahr geht es um Pflanzen und Tiere in den verschiedenen Lebensräumen. Ausgehend von den Nutztieren und Nutzpflanzen, die in unser aller Umwelt vorkommen und eine wirkliche Bereicherung darstellen, werden erste Erkenntnisse zum Grundbauplan einer Pflanze und zum Körperbau eines Wirbeltieres gewonnen. In diesem Rahmen wird auch für die bevorstehende sommerliche Vegetationsperiode ein umfangreicher Beobachtungsauftrag gestellt, der die Schülerinnen und Schüler selbstständig ein „Baum-Portfolio“ erstellen lässt: sie suchen sich einen Baum in ihrer Umgebung aus und dokumentieren seine Veränderung über die Zeit von Frühling bis Winter. Hier haben die SuS eine besonders gute Gelegenheit, ihrem Forscherdrang nachzugehen und eigenständig erste ökologische Erkenntnisse aus ihren Beobachtungen abzuleiten. Aus diesem Blick für die Anpassung einer Pflanze an die Jahreszeiten ergibt sich als weitere Fragestellung, wie Tiere an ihre Lebensräume angepasst sind. Der Biologieunterricht leistet in den folgenden Wochen die Erarbeitung eines Überblicks über Gemeinsamkeiten und Unterschiede der fünf verschiedenen Wirbeltiergruppen (Fische, Amphibien, Reptilien, Vögel und Säugetiere) und welche Besonderheiten diesen Tieren ein Überleben in diesem Lebensraum ermöglichen.

Mit diesem Unterrichtsvorhaben sind wichtige Grundlagen gelegt, um die rund um den Schuljahrswechsel stattfindende Klassenfahrt nach Spiekeroog auch unter einem biologischen Blickwinkel begleiten und auswerten zu können. Zur Vor- und Nachbereitung der Klassenfahrt beteiligt sich der Biologieunterricht am „Inselprojekt“ und ermöglicht so Einblicke in den einzigartigen Lebensraum des Wattenmeeres und will ein Bewusstsein für einen nachhaltigen Schutz von derlei Naturschätzen wecken. Im Rahmen dieser Vor- und Nachbereitung werden auch schon Beziehungen zwischen einzelnen Lebewesen in einem Lebensraum und Wechselwirkungen zwischen den Organismen und ihrer Umwelt erarbeitet, so dass ein erstes Verständnis für die Wechselseitigkeit der Beziehungen der Lebewesen angebahnt wird.

Im weiteren Verlauf im Biologieunterricht der 6. Klasse wird es ein wenig abstrakter, will heißen: „mikroskopisch klein“, wenn die SuS den lebensspendenden Prozessen der Fotosynthese auf die Spur kommen und dadurch auch vielfach das Mikroskop zum Einsatz kommt. Die Schülerinnen und Schüler sehen und erschließen dabei, dass alle Lebewesen aus Zellen aufgebaut sind und wie dieser grundlegende Baustein alles Lebendigen grob funktioniert. Zum Abschluss der Unterrichtsreihe erwerben die SuS einen Mikroskop-Führerschein, der die Fähigkeit zum Umgang mit diesem teuren Gerät bescheinigt.

Ein weiteres Highlight des Biologie-Unterrichts in der 6. Klasse sind fächerverbindende Projekte: bereits mehrfach wurde bereits mit dem Fach Physik unter der Überschrift „Kalt und warm – Anpassungen von Tieren an Hitze und Kälte“ kooperiert. Aber auch die besonders praktisch ausgerichtete Stunden wie die Präparation einer Bachforelle machen Schülerinnen, Schülern und Lehrern gemeinsam Freude.

Am Ende der 6. Klasse wird dann abschließend, nachdem auch das Vertrauen zum unterrichtenden Lehrer über fast zwei Jahre gewachsen ist, durch eine bei Schülerinnen und Schülern durchweg beliebte Unterrichtsreihe zur Fortpflanzung und Entwicklung des Menschen ein Beitrag zur Sexualerziehung geleistet. Auch hier werden wieder die Fragen der Schülerinnen und Schüler zum Ausgangspunkt genommen, damit die Unterrichtsreihe der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler und ihren altersentsprechenden Bedürfnissen Rechnung trägt.

Durch diese Themenabfolge in den Klassen 5 und 6 vermittelt der Biologieunterricht am SteinGy:

  • profunde Kenntnisse über grundlegende biologische Sachverhalte,
  • ein durch praktisches Arbeiten angeeignetes Know-how über biologische Fachmethoden im Besonderen bzw. naturwissenschaftliche Methoden im Allgemeinen
  • und eine Handlungskompetenz für einen sorgsamen Umgang mit dem eigenen Körper, mit eigenen Nutzpflanzen oder Haustieren und für persönliche Beiträge zum nachhaltigen Schutz natürlichen Lebensräume, die unser aller Leben erst ermöglichen.

 

Der Biologieunterricht in der Mittelstufe

Der folgende Text wurde auf der Grundlage eines Halbjahresrückblicks einer siebten Klasse zusammengestellt.

Die Schülerinnen und Schüler bekamen die Aufgabe, nach dem ersten Halbjahr Rückschau zu halten. Sie führten sich so vor Augen, welche Unterrichtsinhalte bisher erarbeitet wurden und formulieren, welche Zusammenhänge ihnen in diesem Halbjahr im Biologieunterricht bewusst geworden sind. In diesem Halbjahr haben wir verschiedene Themen zum Thema Wald durchgenommen. Diese kann man kaum trennen, weil sie alle viele Zusammenhänge haben. Bei dem Thema Ökosystem haben wir uns den Wald an der Schule angeschaut und die wichtigsten Dinge kennengelernt und untersucht. Dabei stießen wir dann auf weitere Themen. So fanden wir bei der Untersuchung eines Baumes viele Tiere, die alle voneinander abhängig waren. So fraßen sie sich teilweise gegenseitige und bildeten eine Nahrungskette. Beim näherem Untersuchen der Blätter des Baumes trafen wir auf die Fotosynthese. In der 5. Klasse haben wir das Thema schon einmal durchgenommen, deshalb haben wir über dieses Thema auch einen Test geschrieben. So lernten wir etwas über die Zusammenhänge und die gegenseitige Abhängigkeit der Produzenten, Konsumenten und Destruenten.

Als Beispiel für einen Destruenten haben wir den Regenwurm unter die Lupe genommen. Dazu hat unsere Biologielehrerin uns in 3er Gruppen eingeteilt. In der Gruppe haben wir gut zusammen gearbeitet, sodass wir viele Forschungsaufträge bearbeiten konnten. Mir hat die Gruppenarbeit viel gebracht, weil ich dadurch gelernt habe, mir Dinge zu erarbeiten, die mir am Anfang schwer gefallen sind. Durch den kurzen Vortrag am Ende habe ich geübt, wie ich mich verständlich ausdrücken kann.

Exkursion in das Biologiezentrum Bustedt (BZB)

Zum jeweiligen Beginn des neuen Schuljahres fahren alle 7. Klassen des Steinhagener Gymnasiums gemeinsam mit ihren Biologielehrerinnen und -lehrern in das Biologiezentrum Bustedt (BZB), um dort im Kontext des Ökosystems Wald u. a. die (Nahrungs-)Beziehungen von (tierischen) Organismen in der freien Natur zu erforschen. Die halbtägige Exkursion ermöglicht den Schülerinnen und Schüler eine originale und erlebnisreiche Begegnung mit der Natur und stellt damit eine sinnvolle Ergänzung zum Klassenunterricht dar. Das Angebot des BZB ist sowohl fachdidaktisch als auch methodisch altersgerecht und speziell nach den allgemein gültigen Lehrplänen ausgerichtet. So erhalten die Schülerinnen und Schüler der 7. Klasse durch die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des BZB zunächst eine zielgerichtete theoretische Einbettung der Inhalte (z. B. die Schichtung des Waldes, Vertreter des Waldes, Nahrungsketten und -netze), welche durch die nachfolgende Lerneinheit in der Natur unterstrichen und damit nachvollziehbar werden.

Bei der Waldexkursion wird insbesondere auf die „kleinen Vertreter des Waldes“, die Bodenorganismen (z. B. Spinnen, Käferlarven, Asseln), fokussiert, da es (vergleichsweise) leicht ist sie in ihrem Lebensraum aufzusuchen, mit geeigneten Fanggeräten (zeitweise) einzufangen und schließlich im Klassenraum genau zu untersuchen. Auf der Grundlage von geeigneter Literatur und mit Hilfe der BZB Betreuer und Lehrkräfte können die Schülerinnen und Schüler die von ihnen gesammelten Organismen bestimmen und Wissenswertes über sie zusammentragen, um schließlich eine informative Ausstellung zu gestalten. (Unterrichts-)determinierende Fragestellungen (z. B. Wer frisst wen? Welche Bedeutung haben Bodenorganismen im Ökosystem Wald?) bleiben damit stets im Fokus des Geschehens und gewährleisten – neben dem Spaßfaktor – auch den intendierten Lernertrag.

 

Das Fach Biologie in der Sekundarstufe II

Das 21. Jahrhundert wurde bei der Milleniumswende im Jahr 2000 zum „Jahrhundert der Biologie” ausgerufen, weil in kaum einer anderen Naturwissenschaft gegenwärtig so viele Fortschritte gemacht und erhofft werden wie in der Biologie. Die Bedeutung der Biologie spiegelt sich auch in vielen Schlagworten aus der Presse: Lebensmittelskandale, Gefährdung von Ökosystemen, designte Babys, menschelnde Roboter, künstlich erzeugte Gewebe als Ersatzteillager, patentierte Gene. Neben den bekannten biologischen Disziplinen der Verhaltensbiologie, Genetik und Evolutionsbiologie entstehen und boomen mit z.B. Bioinformatik, Biotechnologie, Nanotechnologie und Neurobiologie ganz neue biologische Forschungsbereiche. Die Bedeutung der Biologie für eine zeitgemäße Bildung und eine Teilnahme an den heutigen und zukünftigen gesellschaftlichen Entwicklungen liegt also auf der Hand. Wenn du biologisch nicht „up-to-date“ bist, verlierst du schnell den Anschluss an die rasanten Entwicklungen unserer heutigen Zeit.

Der Biologieunterricht in der Oberstufe will dir einen Zugang zu den biologischen Fragen unserer Zeit ermöglichen und erreichen, dass du die Grundlagen dieser Entwicklungen verstehen und beurteilen kannst. Er vermittelt dir für deine Allgemeinbildung, aber auch als gute Ausgangsposition für viele Berufe und Studiengänge (z.B. im Bereich Medizin, Sport, Pharmazie, Ernährung, Umweltschutz) wichtige Schlüsselqualifikationen.

Wenn du dich also für die Fragestellung, wie das Leben eigentlich funktioniert, interessierst und du Lust auf einen inhaltlich sehr breit gefächerten, vielfältigen Unterricht hast, dann bist du im Fach Biologie gut aufgehoben. Allerdings musst du dich folgenden Anforderungen stellen: Der Biologie-Unterricht hat häufig eine integrierende Ausrichtung: das heißt, dass Kenntnisse aus anderen Naturwissenschaften (und gelegentlich auch Gesellschaftswissenschaften) hier aufgegriffen und zusammen betrachtet werden. Du musst also bereit sein, dich in die verschiedensten Teilgebiete und Disziplinen einzuarbeiten, ohne dabei den Überblick bei der Erfassung und Auswertung komplizierterer Zusammenhänge zu verlieren.

Der Biologie-Unterricht in der Oberstufe hat eine zunehmende fachwissenschaftliche Orientierung und will auf ein Studium vorbereiten. Zu den Arbeitsweisen und Anforderungen des Faches im Grundkurszählen:

  • das Entwickeln von biologischen Fragestellungen und deren (selbstständige) Bearbeitung
  • das Erlernen biologischer Arbeitsweisen (wie z.B. den Umgang mit Modellen, das Beobachten, das Mikroskopieren)
  • das Erlernen und Vertiefen einer naturwissenschaftlichen Denk- und Herangehensweise
  • die Planung und Durchführung von Experimenten
  • das Lesen und Auswerten von fachwissenschaftlichen Texten
  • das Aufstellen und kritische Überprüfen von Theorien

Einige Inhalte werden in jedem Halbjahr projektartig vertieft, und zwar an konkreten Beispielen mit größtmöglichem Alltagsbezug, den so genannten Schwerpunktvorhaben.

Die Inhaltfelder im Überblick

Einführungsphase

Biologie der Zelle

  • Zellaufbau -Biomembranen -Funktion des Zellkerns -Zellverdopplung und DNA
  • Energiestoffwechsel
  • Enzyme -Dissimilation- körperliche Aktivität und Stoffwechsel

Qualifikationsphase

  • Genetik
  • Meiose und Rekombination, Analyse von Familienstammbäumen, Proteinbiosynthese, Genregulation, Gentechnik, Bioethik
  • Ökologie
  • Umweltfaktoren und ökologische Potenz, Dynamik von Populationen, Stoffkreislauf und Energiefluss, Mensch und Ökosysteme
  • Evolution
  • Grundlagen evolutiver Veränderung, Art und Artbildung, Evolution und Verhalten, Evolution des Menschen, Stammbäume
  • Neuorobiologie
  • Aufbau und Funktion von Neuronen, neuronale Informationsverarbeitung, Lernen und Gedächnis

Exkursion des Leistungskurses, "Ist in den Lebensmittel das enthalten, was drauf steht?"

Mit dieser Frage beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler des Biologieleistungskurses nicht nur, wenn sie die Zeitung lesen, Nachrichten schauen oder vor dem Supermarktregal stehen. Im Rahmen des ersten Kursthemas Genetik der Qualifikationsphase 1 besucht der Leistungskurs das Biolabor in Beverungen, um dieser Frage mit Hilfe der aktuellen Methoden der Gentechnik nachzugehen. In einer ganztägigen Exkursion werden unterschiedliche Lebensmittel auf Beimengungen von nicht deklarierten Produkten untersucht. Dazu isolieren die Schüler die DNA aus den Lebensmitteln, führen eine PCR mit tierartspezifischen Primern durch und weisen das Ergebnis mit Hilfe der Gelelektrophorese nach. Diese gentechnischen Methoden sind fester Bestandteil des Lehrplans und werden dementsprechend im Unterricht als Vor- und Nachbereitung aufgegriffen. Im Labor ist es nun möglich diese zentralen Inhalte in einem lebensnnahem Anwendungszusammenhang experimentell zu erproben. So wird Gelerntes anschaulich und prägt sich ein. Die Methoden der Gelelektrophorese, der PCR (Polymerasekettenreaktion) oder der Einsatz von spezifischen Primern bilden auch für die folgenden Kursinhalte zur Evolution und Neuroyphysiologie wichtige Grundlagen, wie man auch den Vorgaben und Aufgaben zum Zentralabitur in NRW entnehmen kann.

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