Lernaufgabe: „Gregor Mendel und die Regeln der Vererbung“
Die Gesetzmäßigkeiten der Vererbung sind ein verbindliches Thema in den Kernlehrplänen Biologie der Sekundarstufe I und können anschaulich anhand der historischen Versuche des Augustinermönchs Gregor Mendel erarbeitet werden.
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Die Sequenzierung im Inhaltsfeld „Gene und Vererbung“ folgt hierbei nicht der historischen Entwicklung der Genetik, da die molekulargenetischen Inhalte im Vorfeld der Mendelschen Regeln unterrichtet werden. Die Kenntnis der Molekulargenetik und des Zellzyklus ermöglicht eine lernwirksame Vernetzung der Konzepte, da beispielsweise das Phänomen der genetischen Dominanz in diploiden Organismen nur durch diese erklärt werden kann. Die hohe Abstraktionsleistung Mendels, Erklärungsansätze ohne molekulargenetisches Wissen zu postulieren, kann von Schülerinnen und Schülern der Sekundarstufe I nicht verlangt werden, weshalb bei einer Behandlung der Mendelschen Regeln vor der Molekulargenetik lediglich strategisches Arbeiten mit Kreuzungsschemata vermittelt wird. Zudem besteht die Gefahr, dass Gen und Merkmal gleichgesetzt werden – eine prominente Schülervorstellung, die in der Sekundarstufe II noch häufig vorhanden ist (vgl. Kattmann, 2015). Eine Vernetzung der Ebene der Gene und der Ebene des Phänotpys sollte im Unterricht entsprechend bewusst erfolgen (vgl. Gluhodedow; Biologie verstehen: Genetikunterricht in der SI, 2012).
Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten auf der Grundlage eines Arbeitsplanes mit vier aufeinander folgenden Materialpaketen die Gesetzmäßigkeiten der Vererbung:
M1: Experimentelles Vorgehen von Mendel
M2: Uniformitätsregel
M3: Spaltungsregel
M4: Abweichungen von der Spaltungsregel
Durch die Bearbeitung dieses Aufgabenspektrums in unterschiedlicher Komplexität und Anschaulichkeit sollen alle Schülerinnen und Schüler am Ende des Unterrichtsvorhabens die Frage: „Mit welchen Strukturen und Vorgängen kann Vererbung erklärt werden?“ differenziert beantworten können.
Didaktisch-methodische Hinweise
Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in von der Lehrkraft zusammengesetzten Gruppen am Arbeitsplan in chronologischer Reihenfolge. Eine arbeitsteilige Erarbeitung der Materialpakete ist nicht sinnvoll, da die einzelnen Materialpakete inhaltlich und methodisch aufeinander aufbauen.
Im Sinne des Universal Designs for Learning werden in den jeweiligen Materialpaketen durch die Nutzung von Filmen, Modellen, Legebildern und analogen sowie digitalen Arbeitsblättern verschiedene Repräsentationsformen bereitgestellt, die flexible Zugänge zu den Inhalten auf unterschiedlichen Abstraktionsgraden ermöglichen. Daraus leiten sich auch unterschiedliche Möglichkeiten ab, sich aus Schülersicht in den Unterricht aktiv einzubringen.
Die Filme, die digitalen und analogen Arbeitsblätter sind dem Film: „Die Mendelschen Regeln“, der bei EDMOND NRW zum kostenlosen Download zur Verfügung steht, entnommen.
Mit einer Ausnahmegenehmigung des FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH steht hier dieser Film in einzelnen Clips zum Download bereit:
Liste der Filmclips
Ein Plan zum Schneiden dieses Films in die einzelnen Clips steht hier zum Download bereit:
Liste der Filmclips – bitte verlinken
Die Nutzungsordnung von EDMOND sieht vor, dass die dort hinterlegten Filme für den schulischen Gebrauch geschnitten und digital verwendet werden dürfen. Die so bearbeiteten Filme dürfen jedoch nicht veröffentlicht werden. Leider ist es QUA-LiS NRW noch nicht gelungen, eine Ausnahmegenehmigung zu erwerben.
Als Abschluss des Unterrichtsvorhabens ist ein Mystery vorgesehen, welches die leistungsstärkeren Schülerinnen und Schüler motiviert, sich eigenständig an die Lösung des Rätsels zu begeben. Hierdurch entsteht ein Freiraum, in der die Lehrkraft durch individuelle Zuwendung eine dem langsameren Lerntempo Rechnung tragende Sicherung der wesentlichen Aspekte der Gesetzmäßigkeiten der Vererbung gestalten kann. Ein Angebot hierfür wäre ein Mystery mit deutlich geringerem Schwierigkeitsgrad, evtl. können aber auch die Legebilder und Filmclips nochmals zum Einsatz kommen.
Arbeitsplan zur Lernaufgabe
Dieser Arbeitsplan begleitet die Schülerinnen und Schüler durch die Lernaufgabe „Gregor Mendel und die Regeln der Vererbung“, die schwerpunktmäßig in den Spalten D und E des Lernstrukturgitters zum Thema „Gene und Vererbung“ für die Klassenstufe 9/10 verankert ist.
Der Arbeitsplan liegt unter Berücksichtigung von Kriterien Leichter Sprache beispielhaft in zwei Versionen vor:
- Wahl einer serifenfreien Schrift
- kurze Aussagesätze
- Jeder Satz beginnt in einer neuen Zeile.
Bezogen auf die eigene Lerngruppe können unter Berücksichtigung diverser Differenzierungsmöglichkeiten weitere Versionen entstehen (vgl. inklusiver-fachunterricht/lernumgebungen-gestalten/lernumgebungen.html )
Materialpaket 1: Experimentelles Vorgehen von Mendel
Die Aufgaben und Materialien werden hier kurz dargestellt. Unter folgendem Link kann auf das gesamte Materialpaket zugegriffen werden: Materialpaket 1
M1 Das experimentelle Vorgehen von Mendel
Inhaltsverzeichnis
Material |
Bezeichnung |
Seitenzahl |
|
Informationen für Lehrkräfte |
1 |
M1 - Arbeitsauftrag |
Das experimentelle Vorgehen von Mendel |
5 |
M1-AB 1 |
Filmleiste: Mendels Vorgehensweise |
6 |
M1-AB 2 |
Legebild zur Vererbung der Erbsensamenfarbe |
7 |
M1-Hilfekarte 1 |
Hilfekarte „Aufbau einer Blüte“ |
8 |
Materialpaket 2: Uniformitätsregel
Die Aufgaben und Materialien werden hier kurz dargestellt. Unter folgendem Link kann auf das gesamte Materialpaket zugegriffen werden: Materialpaket 2
M2 Uniformitätsregel
Inhaltsverzeichnis
Material |
Bezeichnung |
Seitenzahl |
|
Informationen für Lehrkräfte |
1-7 |
M2 - Arbeitsauftrag |
Das experimentelle Vorgehen von Mendel Version A und Version B |
8-9 |
M2-AB 1 |
Filmleiste: Mendels Vorgehensweise |
10 |
M2-AB 2 |
Modellversuch Uniformitätsregel Legebild zur Vererbung der Erbsensamenfarbe |
11-12 |
M2-AB 3.1 und 3.2 |
Digitale Arbeitsblätter |
13-16 |
M2-Hilfekarte 1 und 2 |
Verzeichnis der Clips mit Titeln Formulierungshilfe Versuchsergebnis |
17 |
Materialpaket 3: Spaltungsregel
Die Aufgaben und Materialien werden hier kurz dargestellt. Unter folgendem Link kann auf das gesamte Materialpaket zugegriffen werden: Materialpaket 3
Material |
Bezeichnung |
Seitenzahl |
|
Informationen für Lehrkräfte |
2-3 |
|
Vorstellung des Materialpaketes |
4-7 |
|
Impulse zur Binnendifferenzierung / zum zieldifferenten Lernen |
8-9 |
|
Entwicklungschancen |
10-11 |
M3- Arbeitsauftrag |
Die Spaltungsregel – Version A |
12 |
M3-AB 1 |
Anleitung Modell zur Spaltungsregel |
13-14 |
M3 Legebild |
Legebild zur Vererbung der Anlage für das Merkmal „Farbe der Erbsensamen“ |
15 |
M3-AB 3.1 |
Digitale Arbeitsblätter zur Spaltungsregel (Blütenfarbe, Farbe der Erbsensamen) |
16-17 |
M3-AB 4 |
Vernetzung: Meiose und Mendelsche Regeln |
18 |
M3-Legebild |
Legebild für das Chromosomen-Modell |
19 |
M3-Filmleiste |
Filmleiste zur Spaltungsregel (Clip 9) |
20-21 |
M3-AB 3.2 |
Digitales Arbeitsblatt zur Spaltungsregel (Ebene der Chromosomen) |
22-23 |
M3- Arbeitsauftrag |
Die Spaltungsregel – Version B |
24-26 |
M3- (Version B) Filmleiste |
Filmleiste zur Spaltungsregel (Clip 9) Schritt 4 und 5 |
27 |
M3- AB 1 (Version B) |
Verschriftlichung von Schritt 2, 10 und 11 |
28 |
M3- AB 2 (Version B) |
Legebild zur Vererbung der Anlage des Merkmals „Farbe der Erbsensamen“ mit Erbsensamen auf der Phänotypebene (Schritt 7) |
29 |
M3- AB 3.1 (Version B) |
Leerformat zur Vererbung der Anlage des Merkmals Farbe der Erbsensamen (F1 und F2 Generation) Legebild für die Modelle (Plättchen und/oder Pfeifenputzer-Modell) (Schritt 9) |
30 |
M3- AB 3.2 (Version B) |
Hilfe für das Plättchen-Modell zur Vererbung der Anlage des Merkmals Farbe der Erbsensamen (F1 und F2 Generation) durch die Darstellung des Genotyps der F1 Generation |
31 |
M3- AB 3.3 (Version B) |
Hilfe für das Pfeifenputzer-Modell zur Vererbung der Anlage des Merkmals Farbe der Erbsensamen (F1 und F2 Generation) durch die Darstellung des Genotyps der F1 Generation |
32 |
M3- AB 4 (Version B) |
Meiose und Mendelsche Regeln (Hilfe zur Arbeit mit den Chromosomen-Modellen (grüne und gelbe Plättchen und Pfeifenputzern) Hilfe für Schritt 8 |
33-34 |
Lösungen |
M3- AB 3.2 (Version B) und M3- AB 3.3 (Version B) |
35-36 |
Materialpaket 4: Abweichungen von der Spaltungsregel
Die Aufgaben und Materialien werden hier kurz dargestellt. Unter folgendem Link kann auf das gesamte Materialpaket zugegriffen werden: Materialpaket 4
M4 Vertiefung und Anwendung
Inhaltsverzeichnis
Material |
Bezeichnung |
Seitenzahl |
|
Informationen für Lehrkräfte |
1-2 |
|
Impulse zur Binnendifferenzierung / zum zieldifferenten Lernen |
2 |
|
Entwicklungschancen |
3-4 |
M4- Arbeitsmaterial 1: |
Präsentation der Schulgarten-AG und Münzversuch |
5-6 |
M4- Arbeitsmaterial 2: |
Mystery (Version A) Zungenroller – kein Zungenroller |
7-10 |
M4- Arbeitsmaterial 3: |
Mystery (Version B) Tim – Vererbung der Anlagen zur Augenfarbe / Vergleich mit der Vererbung der Anlagen zur Erbsensamenfarbe |
11-17 |
Zusatzmaterial |
Erklärungen zur Vererbung von Anlagen |
18-21 |