Lehrplan PLUS

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• nutzen ihr biologisches Fachwissen und das bereits erworbene Verständnis für biologische Systeme, um sich in ausgewählten Stoffgebieten der Biologie komplexe Kompetenzen anzueignen. Dabei erläutern und beurteilen sie mithilfe eines umfassenden Fachwissens vielschichtige und aktuelle naturwissenschaftliche Fragestellungen sowie Sachverhalte.
• leiten selbständig Kriterien für vergleichende Betrachtungen biologischer Sachverhalte ab und veranschaulichen die gewonnenen Erkenntnisse in geeigneten Darstellungsformen.
• verwenden wissenschaftliche Fachliteratur zur selbständigen Recherche theoretischer Erklärungsansätze. Sie beurteilen selbst ausgewählte Quellen und Präsentationstechniken im Hinblick auf ihre Eignung.
• arbeiten zunehmend mit Denkmodellen und entwickeln selbst Modelle zu biologischen Sachverhalten.
• analysieren und bewerten konkrete Arbeitsweisen und methodisches Vorgehen zur Erkenntnisgewinnung auch bei aktuellen biologischen Forschungen, führen u. a. selbst geplante Untersuchungen und Experimente unter Beachtung fachgemäßer Arbeitstechniken und der gültigen Sicherheitsvorschriften durch und dokumentieren, erläutern und veranschaulichen die Ergebnisse selbständig.
• beurteilen die Gültigkeit von erhobenen oder recherchierten Daten, benennen Fehlerquellen und verbessern davon ausgehend ggf. das Untersuchungsdesign. Dabei entwickeln sie aus hypothetischen Fragestellungen eigene Problemlösestrategien.
• vertreten eine eigene Meinung basierend auf dem individuellen Wertesystem und unter Berücksichtigung beeinflussender Faktoren und setzen sich mit verschiedenen Standpunkten auch zu aktuellen biologischen Fragestellungen kritisch auseinander.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• biologische Fachsprache inklusive der Symbol- und Formelschreibweise, Darstellen von Prozessen und Wirkungszusammenhängen (z. B. Reiz-Reaktions-Schema) mit Auswertung verschiedener Darstellungsformen, Verknüpfung mit den Basiskonzepten, Perspektivenwechsel
• Nutzung von v. a. fach- und populärwissenschaftlicher Literatur, Analyse von Texten, sach-, adressaten- und situationsbezogenes Aufbereiten in wechselnden Darstellungsformen
• Denkmodelle, ideelle Modelle, Entwicklung eigener Modelle
• fachgerechte Arbeitsmethoden und ‑techniken, u. a. sachgerechter Umgang mit komplexeren Laborgeräten und Beachten der Sicherheitsvorschriften im Labor; Beobachten und Auswerten
• naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung unter ausgewählten Gesichtspunkten, Prüfen des Aktualitätsgehalts historischer Theorien
• selbständige Analyse von Fehlerquellen (z. B. in der Neurobiologie), Ungenauigkeiten der Messgeräte, Ablesefehler
• Meinungsbildung zu aktuellen, biologischen Themen und Forschungsarbeiten unter Einbeziehung unterschiedlicher Sichtweisen und beeinflussenden Faktoren

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• bewerten den Weg der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung vor dem Hintergrund gesellschaftlicher und historischer Gegebenheiten, indem sie unterschiedliche theoretische Erklärungsansätze zu den Mechanismen der Evolution vergleichen.
• begründen an konkreten Beispielen die Notwendigkeit der hypothesengeleiteten Arbeitsweise eines Evolutionsforschers und die Entwicklung von Modellen im Hinblick darauf, dass Evolution in der Regel weder vorhersehbar, noch wiederholbar ist.
• erklären die Entstehung und Veränderung von Arten anhand unterschiedlicher Evolutionsfaktoren, um die natürliche Artenvielfalt zu begründen.
• beurteilen die Verlässlichkeit verschiedener Evolutionsbelege und ‑beweise aus unterschiedlichen naturwissenschaftlichen Disziplinen. Sie erklären das Aussterben von Arten als wichtiges Charakteristikum von Evolution.
• wenden Methoden der vergleichenden Anatomie und Morphologie sowie der Entwicklungsbiologie an, unterscheiden auftretende Ähnlichkeiten bei verschiedenen Lebewesen aus dem Pflanzen- und Tierreich und begründen, ob Kriterien der Homologie vorliegen.
• beschreiben molekularbiologische Ähnlichkeiten verschiedener Lebewesen, leiten daraus Hinweise auf eine gemeinsame Abstammung ab und erläutern die Einzigartigkeit des genetischen Codes.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Entwicklung des Evolutionsgedankens, z. B. Linné, Cuvier, Haeckel
• Fragestellungen und Arbeitsweisen eines Evolutionsbiologen; Hypothesen, Theorien (z. B. Endosymbiontentheorie), Modelle, Beweise
• morphologischer und biologischer Artbegriff, Evolutionsfaktoren
• Entwicklungswege: Divergenz, Konvergenz, Koevolution
• Anatomie und Morphologie, z. B. anatomische Ähnlichkeiten fossiler und rezenter Lebewesen; Homologie, Analogie, Rudimente, Atavismen
• Entwicklungsbiologie, z. B. biogenetische Grundregel, Progressions- und Regressionsreihen
• molekularbiologische Ähnlichkeiten, z. B. RNA bzw. DNA, Enzyme, genetischer Code, Methode der Sequenzanalyse, DNA-DNA-Hybridisierung, Präzipitintest

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• erläutern ein Reiz-Reaktions-Schema ausgehend vom Begriff Reizbarkeit als Kennzeichen des Lebens und ordnen den Sinnesorganen des Menschen die adäquaten Reize zu.
• beschreiben den Aufbau eines Neurons als kleinste funktionelle Einheit des Nervensystems, um den Zusammenhang von Struktur und Funktion zu erläutern.
• erklären ausgehend von experimentellen Befunden die Entstehung und Weiterleitung von Erregungen und begründen die Bedeutung von passiven und aktiven Transportvorgängen für die Arbeitsweise eines Neurons.
• erklären die Leitungsgeschwindigkeit verschiedener Nervenfasern, indem sie strukturelle und energetische Aspekte vergleichen.
• beschreiben den Bau und die Funktionsweise einer neuromuskulären Synapse, um die Erregungsübertragung auf die Skelettmuskulatur zu erklären.
• erklären den Aufbau des Skelettmuskels und begründen die Bedeutung des Sarkomers als kleinster funktioneller Einheit für die Muskelkontraktion.
• erläutern und bewerten mit ihren Kenntnissen zur Erregungsübertragung unterschiedliche Möglichkeiten der Einflussnahme auf physiologische Vorgänge im menschlichen Körper durch verschiedene neurologisch wirksame Substanzen.
• erklären die Entstehung einer Sucht auf neurobiologischer Ebene und erörtern Strategien, um sich vor einer Sucht und deren physischen, psychischen und sozialen Folgen schützen zu können.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Reiz-Reaktions-Schema, menschliche Sinnesorgane, adäquate Reizarten, zentrales und peripheres Nervensystem mit afferenten und efferenten Untereinheiten
• Aufbau eines Neurons
• Ruhepotenzial: Zustandekommen und Aufrechterhaltung (Ionentheorie)
• Aktionspotenzial: zeitlicher Verlauf mit De-, Re- und Hyperpolarisation (Ionentheorie), absolute und relative Refraktärphase; Alles-oder-nichts-Prinzip
• Weiterleiten von Aktionspotenzialen in marklosen und myelinisierten Axonen, Kosten-Nutzen-Analyse von kontinuierlicher und saltatorischer Erregungsleitung
• Aufbau neuromuskulärer Synapsen, Informationsübertragung an Synapsen
• Aufbau des Skelettmuskels
• Muskelkontraktion (Gleitfilamenttheorie)
• neuronale Angriffspunkte für Neurotoxine (u. a. Suchtmittel)
• Entstehen von Sucht, Suchtverhalten, Strategien für ein Leben ohne Suchtmittel

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• begründen die Wirksamkeit unterschiedlicher Maßnahmen des Infektionsschutzes und der Behandlung von ausgewählten Infektionskrankheiten, indem sie den Krankheitsverlauf beschreiben und einen Bezug zum Aufbau und den Vermehrungsstrategien der jeweiligen Krankheitserreger herstellen.
• beschreiben die Wirkungsweise von Antibiotika, stellen darauf aufbauend individuelle und gesellschaftliche Risiken einer nicht sachgemäßen Verwendung (z. B. Resistenzbildung) dar und begründen auf dieser Basis verantwortungsvolle Umgangsweisen mit Arzneimitteln.
• erklären den körpereigenen Schutz vor Parasiten und anderen Krankheitserregern, indem sie unspezifische sowie spezifische Abwehrmechanismen erläutern.
• erläutern das Prinzip der aktiven und passiven Immunisierung, beurteilen Nutzen und Risiken von vorbeugenden Schutzimpfungen und übernehmen damit Verantwortung für ihren eigenen Körper und die Gesellschaft.
• begründen anhand typischer Reaktionen und Fehlreaktionen des Immunsystems Grenzen und Möglichkeiten der Behandlung von ausgewählten Krankheiten, um das eigene Gesundheitsbewusstsein zu stärken und Toleranz gegenüber Betroffenen zu entwickeln.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• ausgewählte Infektionskrankheiten, verursacht z. B. durch Bakterien, Viren, Pilze, tierische Parasiten
• Wirkmechanismen von Antibiotika, Antibiotikaresistenzen
• Mechanismen des Immunsystems: Erkennen von Selbst und Fremd
• Bildung und Bau von Antigenen und Antikörpern
• Schülerexperiment: Antigen-Antikörperreaktion, z. B. Experimente zur Agglutination mit künstlichem Blut
• Immunreaktion: unspezifische und spezifische Abwehrprinzipien (humoral und zellulär)
• aktive und passive Immunität (Impfschutz), Herdenimmunität, Impfmüdigkeit
• Fehlreaktionen und Störungen des Immunsystems, z. B. Allergien als Fehlreaktionen des Immunsystems, Transplantationsrisiken, Immunschwächekrankheiten (z. B. AIDS), Autoimmunkrankheiten (z. B. Multiple Sklerose), Ansätze für neue Behandlungskonzepte, z. B. Psychoneuroimmunologie