Biologisch-chemisches Praktikum 12/13
Hinweis: Die aufgeführten Kompetenzen beschreiben das Ergebnis eines zweijährigen Lernprozesses.
Die Schülerinnen und Schüler sollen im Laufe eines Schuljahres praktische Tätigkeiten aus mindestens drei der sechs ausgewiesenen Lernbereiche 2-7 durchführen. Dabei ist auf ein ausgewogenes Verhältnis zwischen den Lernbereichen mit biologischem bzw. chemischem Schwerpunkt zu achten. Die aufgeführten Kompetenzerwartungen und Inhalte sind als Anregungen für Unterrichtsvorhaben zu verstehen. Sie müssen nicht in ihrer Gesamtheit im Unterricht aufgegriffen werden. Die Kompetenzerwartungen und Inhalte des Lernbereichs 1 sind an geeigneter Stelle zu berücksichtigen.
Die in den Bildungsstandards für die Allgemeine Hochschulreife für die Fächer Biologie und Chemie formulierten Kompetenzen (vgl. LehrplanPLUS Biologie bzw. Chemie) können exemplarisch auch im Rahmen des biologisch-chemischen Praktikums vertieft werden.
In den folgenden Lernbereichen sind die von Schülerinnen und Schülern zu erwerbenden Kompetenzen präzisiert dargestellt und Inhalten zugeordnet, an denen sie erworben werden können.
Inhalte zu den Kompetenzen:
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Umgang mit Gefahrstoffen: Gefahrstoffkennzeichnung gemäß aktueller Richtlinien, Gefahrenpotenzial, Sicherheitsmaßnahmen gemäß S-T-O-P-Regel (Substitution, technische, organisatorische, persönliche Schutzmaßnahmen), Entsorgung, Laborregeln, Nutzung einer Gefahrstoffdatenbank
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naturwissenschaftlicher Erkenntnisweg (Fragestellung, Hypothese, Planung und Durchführung von naturwissenschaftlichen Untersuchungen, Datenauswertung (ggf. digital), Dateninterpretation (z. B. Auffinden von Trends, Strukturen und Beziehungen) und Hypothesenprüfung, Bezug zu Regeln oder Gesetzen); naturwissenschaftliche Modellierung
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Fehlerquellen (Messungenauigkeit, Ablesefehler, Fehler im Untersuchungsdesign (z. B. zu kleine Stichprobengröße), Laborbedingungen vs. Freilandbedingungen), Prinzip der Variablenkontrolle, fehlende Kontrollen (z. B. positive und negative Blindproben), ggf. statistische Prüfung von Daten
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fachgemäße Arbeitsmethoden und -techniken: Beobachten, Experimentieren, Dokumentieren, Modellieren; Beachtung von Sicherheitsvorschriften beim Umgang mit Gefahrstoffen und Biostoffen, art- und naturschutzgerechter Umgang mit Lebewesen, steriles Arbeiten; Einsatz computergestützter Messsysteme, ggf. weitere
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Darstellung von Daten: z. B. Sättigungskurve, Optimumskurve, Diagramme mit mehreren Datenreihen und mehreren abhängigen Variablen; Nutzung von Tabellenkalkulationsprogrammen
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Sach-, Adressaten- und Situationsbezug, Vorteile von Darstellungsformen
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mittelbare und unmittelbare Folgen naturwissenschaftlicher Untersuchungen und Herstellungsverfahren, Perspektivwechsel
Kompetenzerwartungen
Die Schülerinnen und Schüler ...
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wählen anhand der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Stoffen geeignete Verfahren aus, um Stoffe aus Stoffgemischen zu isolieren.
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führen Verfahren zur Isolierung von Stoffen sicherheitsgerecht durch, überprüfen die Reinheit sowie Ausbeute von isolierten Stoffen und dokumentieren ihre Tätigkeit.
Inhalte zu den Kompetenzen:
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Extraktionsverfahren (z. B. Ausschütteln, Mazeration, Enfleurage, Soxhletverfahren): z. B. Inhaltsstoffe aus Lebensmitteln, Heil- und Gewürzpflanzen, Arzneimitteln, Kosmetikprodukten; Isolierung von Nukleinsäuren
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Destillation (z. B. Wasserdampfdestillation, Vakuumdestillation, fraktionierte Destillation): z. B. Inhaltsstoffe aus Lebensmitteln, Heil- und Gewürzpflanzen, Kosmetik- und Medizinprodukten
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Chromatographie (z. B. Papierchromatographie, Dünnschichtchromatographie, Säulenchromatographie, Gaschromatographie, HPLC): z. B. Farbstoffe aus Pflanzen und Alltagsprodukten; Bestandteile von Lebensmitteln, Gasgemischen und Salzgemischen
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Elektrophorese (z. B. Gelelektrophorese): z. B. Farbstoffgemische, Aminocarbonsäuregemische, genetischer Fingerabdruck
Inhalte zu den Kompetenzen:
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qualitative Analyseverfahren: z. B. Flammenfärbung, Spektralanalyse, Elementaranalyse, Farb- und Fällungsreaktionen (funktionelle Gruppen, Ionen), Schmelztemperaturbestimmung, Rf-Werte in der Chromatographie; z. B. Düngemitteluntersuchung, kriminaltechnische Untersuchungen, Untersuchung von Lebensmitteln, Schmerzmitteln, Lösemitteln, Legierungen auf ihre Zusammensetzung; ggf. einfacher Trennungsgang
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Herstellen von Maßlösungen und Verdünnungsreihen, Aufnahme von Eichkurven (z. B. bei der Fotometrie, Dichtebestimmung)
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quantitative Analyseverfahren (z. B. Fotometrie, Titration, Gravimetrie, Polarimetrie): z. B. Gehaltsbestimmung in Trinkwasser, Gewässeranalyse, Analyse von Reinigungs-, Lebens- und Arzneimitteln
Inhalte zu den Kompetenzen:
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biotechnologische Verfahren (z. B. Fermentation): Herstellung von chemischen Grundstoffen (z. B. Ethanol, Ethansäure)
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chemische Verfahren: Herstellung von z. B. Kunststoffen, Aromastoffen, Tensiden, Farbstoffen, Wirkstoffen, Baustoffen, Nanomaterialien
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technische Verfahren: Herstellung von Werkstoffen (z. B. Verbundstoffe), Recycling von Metallen
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Herstellung, Zubereitung und Veredelung von Lebensmitteln (z. B. Joghurt, Obstwein, Essig, Gummibärchen, molekulare Küche)
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Herstellung von Körperpflegemitteln (z. B. Seife, Deodorant)
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Werkstoffe (z. B. Keramik, Metalllegierungen, Klebstoffe, Glas, Dämmstoffe; Einsatz nachwachsender Rohstoffe) und deren Prüfung auf gewünschte Eigenschaften (z. B. Härte, Dehnbarkeit, Torsion, elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit, Brennbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, Löslichkeit)
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Verfahren zur Reinheitskontrolle (z. B. Schmelztemperaturbestimmung, Chromatographie, Farbreaktionen, spektroskopische Methoden)
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Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten von Werk- und Baustoffen; Werkstoffprüfung
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Kombination verschiedener Materialien zu einem funktionellen System: z. B. Primär- und Sekundärzellen, Brennstoffzellen, Solarzellen, Korrosionsschutz, Kompositwerkstoffe (z. B. kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe)
Inhalte zu den Kompetenzen:
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Präparationstechniken (z. B. Ausstreichen, Schneiden, Färben, ggf. Fixieren): z. B. Mitosestadien, Blattschnitte, Riesenchromosomen
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Untersuchung von u. a. Geweben und Zellen: z. B. Plasmaströmung, Plasmolyse und Deplasmolyse, Bewegung bei Einzellern, Zelldifferenzierung
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Untersuchung von Stoffen und Materialien: z. B. Struktur, Farbe, Transparenz, Zusammensetzung
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mikroskopische Zeichnung: z. B. Projektion aller Schärfeebenen des mikroskopischen Bildes in einer Zeichnung, Linienführung, Angaben zur Zeichnung (z. B. Maßstab), Wissenschaftlichkeit, Artefakte
Kompetenzerwartungen
Die Schülerinnen und Schüler ...
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planen hypothesengeleitet Untersuchungen zu den grundlegenden Anforderungen an Lebewesen, führen sie durch und dokumentieren sie, um u. a. die Beeinflussbarkeit von Enzymreaktionen und die Reizbarkeit von Lebewesen zu beschreiben.
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führen Untersuchungen an Lebewesen sicherheits-, art- und naturschutzgerecht durch.
Inhalte zu den Kompetenzen:
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Untersuchungen zur Informationsaufnahme, Informationsverarbeitung, Reaktion und aktiven Bewegung: z. B. Sinnesleistungen des Menschen, Phototaxis, Phototropismus, Geotropismus, Seismonastie
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Untersuchungen zum Stoffwechsel: z. B. Enzymwirkung und -regulation, Einfluss von Außenfaktoren auf Stoffwechselprozesse (z. B. alkoholische Gärung, Photosynthese, Wirkung von Naturstoffen mit antibakterieller Wirkung)
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Untersuchungen und Beobachtungen zu Individualentwicklung, Wachstum und Fortpflanzung: z. B. Keimung, vom Ei zum adulten Tier, Kreuzungsversuche bei Drosophila, Populationsentwicklung von Mikroorganismen
Inhalte zu den Kompetenzen:
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Umgang mit Bestimmungsliteratur (z. B. Verwendung dichotomer Schlüssel, wichtige Bestimmungsmerkmale verschiedener Gruppen von Lebewesen)
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Charakterisierung der Lebensgemeinschaft: Arteninventar (z. B. Lebewesen in einem Gewässer)
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Erfassung, Darstellung und Bewertung von Standortfaktoren: z. B. Lichtverhältnisse, Temperatur, pH-Wert, Leitfähigkeit, Sauerstoffgehalt, Schadstoffe, Zeigerorganismen, biologische Wassergütebestimmung, Saprobien-Index
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Verfahren zur quantitativen Erfassung einer Biozönose (z. B. Auszählen, Stichproben): z. B. Vegetationsaufnahme, Keimzahl der Luft, Rückfangmethode z. B. bei Gehäuseschnecken
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ökologische Laboruntersuchungen, manipulative Freilanduntersuchungen: z. B. Temperaturpräferendum von Asseln, Hygropräferendum von Pflanzen, Untersuchungen zu Keimungsbedingungen