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Planungshinweise: "Gregor Mendel und die Regeln der Vererbung" (Klasse 9/10)

„Gregor Mendel und die Regeln der Vererbung“ – Darstellung einer Planung mit Impulsen zur Binnendifferenzierung / zum zieldifferenten Lernen (Inhaltsfeld der zweiten Progressionsstufe: Gene und Vererbung – Klasse 9/10)
(Kernlehrplan für die Gesamtschule – Sekundarstufe I)

Zielsetzung

Die Gesetzmäßigkeiten der Vererbung sind im Basiskonzept „Entwicklung“ von zentraler Bedeutung. Die genetischen Vorgänge im Entwicklungszyklus von Lebewesen lassen sich insbesondere durch den bewussten Wechsel zwischen verschiedenen Systemebenen erschließen. Das Verständnis der Vorgänge auf submikroskopischer Ebene erfordert ein hohes Maß an Abstraktionsleistung, weshalb in der Erarbeitung die Modellkompetenz der Schülerinnen und Schüler besonders gefördert wird.

Das Unterrichtsvorhaben wird in einem Lernstrukturgitter zwischen zwei Achsen hinsichtlich sachstruktureller Komplexität und kognitiver Lernprozesse aufgespannt. Eine Arbeit an einem fachlichen Kern wird durch die Ausgestaltung des Lernstrukturgitters mit differenzierten Aufgaben ermöglicht. Exemplarisch wird der Kontext „Gregor Mendel und die Regeln der Vererbung“ (bezogenen auf die Felder des Lernstrukturgitters: D-E) in einer umfassenden Lernaufgabe vorgestellt. Die vorliegende Planung thematisiert anhand eines Arbeitsplans mit vier aufeinander folgenden Materialpaketen die Gesetzmäßigkeiten der Vererbung:

M0: Ähnlichkeiten von Verwandten

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.

 Lernstrukturgitter

 

Im Menüpunkt „Material zum Lernstrukturgitter“ stehen Felder des Lernstrukturgitters interaktiv zur Verfügung. Durch die Ansteuerung mit dem Cursor sind hinter den verlinkten Feldern exemplarische Arbeitsmaterialien mit Impulsen zur Binnendifferenzierung/zum zieldifferenten Lernen oder Entwicklungschancen als Möglichkeiten zur Eröffnung eines weiteren Lernfeldes zu erreichen.

Gesamtplanung als Lernstrukturgitter unter Berücksichtigung des Stufenmodells nach Wember

Das Lernstrukturgitter nach Kutzer stellt in einer grafischen Darstellung die Komplexität des Inhalts, die „Sachstruktur“ (horizontale Achse) und das Niveau der Auseinandersetzung mit dem Inhalt (vertikale Achse) dar.

Die roten Pfeile an den beiden Achsen markieren den Entwicklungsverlauf, der sowohl durch die Sachstruktur als auch die Tätigkeitsstruktur bestimmt wird. Auf der Grundlage ihrer / seiner momentanen Wahrnehmungs-, Denk- und Handlungskompetenz erschließt sich die Schülerin / der Schüler in tätiger Auseinandersetzung den Unterrichtsgegenstand (Feuser 1989, S.26). Erst dieses Zusammenwirken ermöglicht auch das Erreichen übergeordneter Ziele: eine naturwissenschaftliche Grundbildung sowie Orientierung, Teilhabe, Lebensgestaltung / Selbstbestimmung.

In der Dimension Sachstruktur nimmt die Komplexität fachlicher Zusammenhänge von links nach rechts zu. In der Tätigkeitsstruktur werden wesentliche Lernprozesse in der Auseinandersetzung mit biologischen Fragestellungen beschrieben, wobei es sich zwar um typische Schritte der naturwissenschaftlichen Arbeit handelt, mit denen jedoch gleichzeitig eine Stufung in den kognitiven Anforderungen verbunden ist.

Die farblichen Markierungen entsprechen Wembers Modell schulischen Lernens für einen inklusiven Unterricht. Auf fünf Niveaustufen werden hier Anforderungen im inklusiven Unterricht unterschieden. Das zentrale Niveau ist die in der Mitte liegende (gelb markierte) Basisstufe mit Aufgaben, die sich in diesem Unterrichtsvorhaben am Kernlehrplan für die Gesamtschule Klasse 5 bzw. 6 ausrichten. Die hellgrün und hellblau markierten Felder decken die Differenzierungsbreite bezogen auf die Anforderungen der Klassenstufe ab. Die dunkelgrünen und dunkelblauen Felder bieten Aufgaben unter besonderen Förder- und Forderaspekten.
Der Schwierigkeitsgrad der Aufgaben und Materialien, die in den Feldern des Lernstrukturgitters verortet sind, wird bestimmt durch die kognitive Anforderung, die sich zum einen durch die Komplexität und zum anderen durch den kognitiven Prozess, der mit dem jeweiligen Lernprozess verknüpft ist, ergibt.
Die Schwierigkeit einer Unterrichtshandlung, die in einzelnen Feldern des Gitters angegeben ist, wird durch beide Dimensionen bestimmt, sie steigt von links unten nach rechts oben.
Der Grundgedanke ist, dass die fünf Stufen auf der Achse der Tätigkeitsstruktur möglichst weitgehend von allen Schülerinnen und Schülern durchlaufen werden sollen, um naturwissenschaftliche Lernprozesse abzuschließen. Die Anforderungen können dabei über die zwei schwierigkeitsbestimmenden Stellschrauben Komplexität und Schrittweite innerhalb der Tätigkeitsstruktur in einer recht großen Bandbreite den individuellen Möglichkeiten der Lernenden angepasst werden. Differenzierungsmöglichkeiten entstehen somit auch durch die Verortung von Aufgaben in spezifischen Feldern des Lernstrukturgitters.
Im Lernstrukturgitter befindet sich unten links das Feld, welches einen basalen Zugang zum Lerngegenstand beschreibt. Im Feld oben rechts ist eine Lernsituation verortet, die komplexe kognitive Anforderungen stellt, da eine Auseinandersetzung mit dem Lerngegenstand unter Einbezug komplexer Sachverhalte in Verbindung mit komplexen Lernprozessen erforderlich ist.
Sonderpädagogische Bildungs-, Beratungs- und Unterstützungsangebote können beim einzelnen Kind oder Jugendlichen eine spezifische Ausprägung in bestimmten Bereichen haben, wodurch sich Schwerpunkte der Förderung ergeben. Entsprechend können fachliche Anforderungen, die in Feldern des Lernstrukturgitters verortet sind, eine Herausforderung bieten, die überfordert. Dennoch kann die Möglichkeit bestehen, über die Eröffnung von Entwicklungschancen für Lernende spezifische Felder zu öffnen und damit ein gemeinsames Lernsetting zu ermöglichen.
Im zieldifferenten Lernen kann sowohl ein Zugang über das fachliche Lernen als auch über die Entwicklungschancen gelegt werden.

Impulse zur Binnendifferenzierung und zum zieldifferenten Lernen

Differenzierte bzw. individualisierte Zugänge ermöglichen ein selbstständiges Arbeiten vor dem Hintergrund der individuellen Lernvoraussetzungen der Schülerinnen und Schüler in ihren jeweiligen Bildungsgängen.

Die Unterrichtsplanung berücksichtigt folgende Differenzierungsmöglichkeiten (u.a. unter Berücksichtigung des Universal Designs for Learning UDL):

  • durch Material (z.B. mit unterstützenden Visualisierungen)
  • nach Arbeitsstruktur (z.B. ritualisierter Ablauf, differenzierte Arbeitsschwerpunkte, wechselnde Sozialformen)
  • durch Unterstützungsstrukturen (z.B. Veränderung der Aufgaben in Form und Inhalt, verschiedene Übungsvarianten, ein Hilfetisch mit weiteren Unterstützungsmöglichkeiten)

Auf der Basis des individuellen Lern- und Entwicklungsplans und den darin festgelegten zu fördernden Kompetenzen erfolgt eine gezielte Auswahl der Impulse für den Unterricht. Diese werden als individuelle Maßnahmen gestaltet und entsprechend im Lern- und Entwicklungsplan dokumentiert.

Die hier dargestellte Planung zur möglichen Ausgestaltung des Unterrichtsvorhabens bietet ein mögliches Gerüst und muss in Abhängigkeit der spezifischen schulischen und individuellen Voraussetzungen standortbezogen verändert werden.

Die exemplarisch dargestellten Aufgaben veranschaulichen einige Möglichkeiten der Differenzierung , auch unter Berücksichtigung der zieldifferent Lernenden. Weitere Möglichkeiten der differenzierten Gestaltung von Aufgaben und deren Einbettung in unterstützende Lernumgebungen finden Sie unter:
inklusiver-fachunterricht/lernumgebungen-gestalten/index.html

Hinweise zum classroom management

Entsprechend den Erfordernissen der Lerngruppe und/oder einzelner Schülerinnen und Schüler können Elemente des Classroom Management zur Gestaltung einer lern- und entwicklungsförderlichen Lernumgebung eingesetzt werden.

  • Kooperation der Schülerinnen und Schüler: Welches Maß können die Schülerinnen und Schüler selbstständig leisten? – Wo ist Einzelarbeit notwendig / hilfreich?
  • Unterrichtliche Klarheit z. B. durch Visualisierung des Ablaufs, der Inhalte
  • Lernumgebung z. B. durch Einrichten eines Hilfetisches mit zusätzlichem / alternativem Material, wie den Hilfekarten, Planung der Sitzordnung, Berücksichtigung von Entwicklungschancen, Scaffolds für ausgewählte Aufgaben.
  • Ritualisierte Verfahrensweisen z. B. durch ein abgestimmtes System der Kooperation bzw. Hilfestellung der Schülerinnen und Schüler

Kompetenzen im UV Gregor Mendel und die Regeln der Vererbung Klasse 9/10 - Kernlehrplan für die Gesamtschule - Sekundarstufe I

Die exemplarische Planung muss jeweils an die spezifische Lerngruppe und deren Vorwissen und Lernstand angepasst werden. Die Kompetenzen werden nicht abschließend mit dem Unterrichtsvorhaben und auch nicht mit dieser Planung erreicht.
Die Planung ist verortet im Inhaltsfeld „Gene und Vererbung“ des Kernlehrplans für die Gesamtschule. Dort befindet sich dieses Inhaltsfeld in der zweiten Progressionsstufe.

Der Kompetenzerwerb ist kumulativ. „Es wird deshalb erwartet, dass Schülerinnen und Schüler bereits früher erworbene Kompetenzen sowie die in diesem Kapitel beschriebenen Kompetenzen im weiteren Unterricht vertiefen und auch in anderen Zusammenhängen nutzen.“ (Ministerium für Schule und Weiterbildung NRW (2013): Kernlehrplan für die Gesamtschule-Sekundarstufe I in Nordrhein-Westfalen, Naturwissenschaften. Düsseldorf. S.66)

Das Inhaltsfeld „Gene und Vererbung“ wird dort folgendermaßen strukturiert:

Inhaltliche Schwerpunkte

 Vorschläge für mögliche Kontexte

  • Klassische Genetik • Molekulargenetik • Veränderungen des Erbgutes • Vererbung • Produkte aus dem Genlabor

Basiskonzept System
Chromosomenverteilung in der Meiose

Basiskonzept Struktur und Funktion
Mendelsche Regeln, Erbgänge, DNA, Gen, Allel, Chromosomen, vom Gen zum Protein

Basiskonzept Entwicklung
Familienstammbäume, Mutation

Umgang mit Fachwissen
Die Schülerinnen und Schüler können ...
• den Aufbau der DNA beschreiben und deren Funktion erläutern. (UF1)
• die Bedeutung der Begriffe Gen, Allel und Chromosom beschreiben und diese Begriffe voneinander abgrenzen. (UF2)
• dominante und rezessive Erbgänge sowie die freie Kombinierbarkeit von Allelen auf Beispiele aus der Tier- oder Pflanzenwelt begründet anwenden. (UF4, UF2)

Erkenntnisgewinnung
Die Schülerinnen und Schüler können ...
• aufgrund der Aussagen von Karyogrammen Chromosomenmutationen beim Menschen erkennen und beschreiben. (E6)
• Modelle auswählen, um die Ergebnisse der Meiose und deren Bedeutung bei der Chromosomenverteilung zu erklären. (E8)
• am Beispiel von Mendels Auswertungen an Merkmalen den Unterschied zwischen Regeln und Gesetzen erläutern. (E9)

Kommunikation
Die Schülerinnen und Schüler können ...
• die Teilschritte von der DNA zum Protein vereinfacht darstellen. (K1)
• mit einfachen Vorstellungen die gentechnische Veränderung von Lebewesen beschreiben, Konsequenzen ableiten und hinsichtlich ihrer Auswirkungen kritisch hinterfragen. (K7, B2)

Bewertung
Die Schülerinnen und Schüler können ...
• verschiedene Formen der Mutation als wertfreie Veränderung des Erbgutes darstellen und bei deren Bedeutung für Lebewesen zwischen einem Sach- und Werturteil unterscheiden. (B1)

Hinweise zu den Kompetenzerwartungen im zieldifferenten Bildungsgang Lernen

Die Planung und die exemplarisch dargestellten differenzierten Aufgaben orientieren sich an den im Kernlehrplan für die Gesamtschule – Sekundarstufe I Biologie genannten Kompetenzen. Die Gruppe der Schülerinnen und Schüler, die im zieldifferenten Bildungsgang Lernen unterrichtet werden, bilden keine homogene Gruppe. Für den Erwerb eines dem Hauptschulabschluss (nach Klasse 9) gleichwertigen Abschlusses (§ 35 Abs. 3 AO-SF) bilden die Kompetenzerwartungen des Kernlehrplanes Hauptschule die Grundlage für die inhaltliche Gestaltung.

Gemäß Paragraf 17 der Verordnung über die sonderpädagogische Förderung, den Hausunterricht und die Schule für Kranke (AO-SF) erfolgt mindestens einmal jährlich durch die Klassenkonferenz eine Überprüfung dahingehend, ob der festgestellte Bedarf an sonderpädagogischer Unterstützung und der festgelegte Förderschwerpunkt weiterhin bestehen.

Die Lern- und Entwicklungsplanung legt die individuelle Zielerreichung fest. Hinsichtlich der fachlichen Ziele ist sie am Kernlehrplan Biologie bzw. Sachunterricht für die Hauptschule bzw. Grundschule orientiert. Die Verordnung über die sonderpädagogische Förderung, den Hausunterricht und die Schule für Kranke (AO-SF) macht in Paragraf 32 zur Leistungsbewertung folgende Ausführungen:

§ 32 Leistungsbewertung

(1) Die Leistungen der Schülerinnen und Schüler werden auf der Grundlage der im individuellen Förderplan festgelegten Lernziele beschrieben. Die Leistungsbewertung erstreckt sich auf die Ergebnisse des Lernens sowie die individuellen Anstrengungen und Lernfortschritte.

(2) Die Schulkonferenz kann beschließen, dass ab Klasse 4 oder ab einer höheren Klasse die Bewertung einzelner Leistungen von Schülerinnen und Schülern zusätzlich mit Noten möglich ist. Dies setzt voraus, dass die Leistung den Anforderungen der jeweils vorhergehenden Jahrgangsstufe der Grundschule oder der Hauptschule entspricht. Dieser Maßstab ist kenntlich zu machen.

Hinweise zu den Kompetenzerwartungen im zieldifferenten Bildungsgang Geistige Entwicklung

Die Gruppe der Schülerinnen und Schüler, die im zieldifferenten Bildungsgang Geistige Entwicklung unterrichtet werden, bilden keine homogene Gruppe.

Gemäß Paragraf 17 der Verordnung über die sonderpädagogische Förderung, den Hausunterricht und die Schule für Kranke (AO-SF) erfolgt mindestens einmal jährlich durch die Klassenkonferenz eine Überprüfung dahingehend, ob der festgestellte Bedarf an sonderpädagogischer Unterstützung und der festgelegte Förderschwerpunkt weiterhin bestehen.

Die Lern- und Entwicklungsplanung legt die individuelle Zielerreichung fest. Die Verordnung über die sonderpädagogische Förderung, den Hausunterricht und die Schule für Kranke (AO-SF) macht in den Paragrafen 38 und 40 zum Unterricht bzw. der Leistungsbewertung folgende Ausführungen:

§ 38 Unterricht

Der Unterricht fördert Kompetenzen in den Entwicklungsbereichen Motorik, Wahrnehmung, Kognition, Sozialisation und Kommunikation. Er erstreckt sich auf die Aufgabenfelder Sprache und Kommunikation, Mathematik, und naturwissenschaftlichen Unterricht, Arbeitslehre, Bewegungserziehung/Sport, musisch-ästhetische Erziehung und Religiöse Erziehung/Ethik. Die Gewichtung der unterrichtlichen Angebote richtet sich nach den Bildungsmöglichkeiten der Schülerinnen und Schüler.

§ 40 Leistungsbewertung

Die Leistungen der Schülerinnen und Schüler werden ohne Notenstufen auf der Grundlage der im Förderplan festgelegten Ziele beschrieben. Die Leistungsbewertung erstreckt sich auf die Ergebnisse des Lernens sowie die individuellen Anstrengungen und Lernfortschritte.

Neben den Kompetenzerwartungen des Bildungsganges Gesamtschule sind mit Blick auf das zieldifferente Lernen Kompetenzerwartungen des Bildungsganges Hauptschule bzw. Grundschule berücksichtigt. Diese kommen insbesondere in den hellblau und dunkelblau hinterlegten Feldern zum Tragen.

„Inklusiver Fachunterricht unterbreitet fachbezogene Bildungsangebote für alle Schülerinnen und Schüler und ermöglicht individuelle Lernfortschritte und subjektiv sinnvolle Teilhabe an gemeinschaftlich erlebten Unterrichtsangeboten.“ (Musenberg/Riegert 2015, S.24)

Die differenzierte Unterrichtsgestaltung setzt fachdidaktische Ansprüche des Unterrichtsfaches in Beziehung zu individuellen Kenntnissen, Kompetenzen, Perspektiven und Interessen. (ebd.) Mögliche Entwicklungschancen werden markiert, die -abhängig vom Lern- und Entwicklungsplan der Schülerinnen und Schüler- individuelle Berücksichtigung für Einzelne oder Gruppen finden können.
Eine Konkretisierung bezüglich der Verknüpfung von fachlichen Kompetenzerwartungen und Entwicklungschancen erfolgt durch Absprachen zwischen der Fachlehrkraft und der Förderschullehrkraft. Die Entscheidung, ob die Entwicklungschancen im Klassenunterricht oder in speziellen Fördersettings (Kleingruppen- oder Einzelförderung) in ausreichendem Maß zum Tragen kommen können, kann ebenfalls nur in Abhängigkeit vom Lern- und Entwicklungsprofil einer Schülerin / eines Schülers sowie den organisatorischen Gegebenheiten der jeweiligen Schule getroffen werden.
Unabhängig von der Fragestellung der zieldifferenten Bildungsgänge spielt auch im Gemeinsamen Lernen die Unterstützung zielgleich geförderter Schülerinnen und Schüler mit sonderpädagogischem Unterstützungsbedarf durch Nachteilsausgleich eine Rolle.

Entwicklungschancen

Sonderpädagogische Bildungs-, Beratungs- und Unterstützungsangebote können beim einzelnen Kind oder Jugendlichen eine spezifische Ausprägung in bestimmten Bereichen haben, wodurch sich Schwerpunkte der Förderung ergeben. Entsprechend können fachliche Anforderungen, die in Feldern des Lernstrukturgitters verortet sind, eine Herausforderung bieten, die überfordert. Dennoch kann die Möglichkeit bestehen, über die Eröffnung von Entwicklungschancen für Lernende spezifische Felder zu öffnen und damit ein gemeinsames Lernsetting zu ermöglichen.
Im zieldifferenten Lernen kann sowohl ein Zugang über das fachliche Lernen als auch über die Entwicklungschancen gelegt werden.

Innerhalb der vier Materialpakete zur Lernaufgabe „Gregor Mendel und die Regeln der Vererbung“ (bezogenen auf die Felder des Lernstrukturgitters: D-E), wird jeweils die Verknüpfung von fachlichem Lernen mit Entwicklungschancen dargestellt:

M1: Experimentelles Vorgehen von Mendel

M2: Uniformitätsregel

M3: Spaltungsregel

M4: Abweichungen von der Spaltungsregel

Ebenso befindet sich in den dargestellten Einzelmaterialien eine Verknüpfung von fachlichem Lernen mit möglichen Entwicklungschancen.

Advance organizer

Der Advance Organizer zum Unterrichtsvorhabenzum Thema "Gregor Mendel und die Regeln der Vererbung"“ bietet Struktur, Übersicht, Orientierung und Zieltransparenz für alle Schülerinnen und Schüler. Er umfasst alle Inhalte der geplanten Unterrichtssequenzen, beschreibt Kompetenzanforderungen des Faches und markiert den Kern des Themas.

Die Lehrkraft führt mit Hilfe des Advance organizers in das Unterrichtsvorhaben ein. Dieser bleibt in allen Stunden präsent.

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