Biologie als eigenständiges Fach wird in der 8. Jahrgangsstufe mit zwei Stunden pro Woche fortgesetzt und erlangt insbesondere in der pubertären Entwicklungsphase der Schülerinnen und Schüler dieser Alterskohorte thematisch zunehmend an Bedeutung ihrer Lebenswirklichkeit. So spielen etwa die Themen Fortpflanzung und Entwicklung sowie Suchtgefahren und Gesundheit eine wichtige Rolle ebenso wie ökologische Fragestellungen.

Beispiele zu Kompetenzerwartungen aus dem Themengebiet Informationsverarbeitung, -aufnahme und Reaktion beim Menschen:

• beschreiben den Aufbau einer Nervenzelle und die Kommunikation zwischen den verschiedenen Elementen einer Reiz-Reaktions-Kette, um das komplexe Zusammenwirken von Sinnesorganen, Nervensystem und Erfolgsorganen bei der Reaktion des Organismus auf Reize zu erklären.
• erklären die Wahrnehmung von Licht als Zusammenwirken von lichtbrechendem Apparat des Auges, den Sehsinneszellen der Netzhaut sowie dem Gehirn und leiten Ursachen von Sehfehlern sowie Möglichkeiten für deren Korrektur ab.
• leiten aus den Kenntnissen zum Hörvorgang Maßnahmen zur Vermeidung von Hörschäden ab.
• beschreiben mithilfe von Modellvorstellungen den Wirkungsmechanismus von Hormonen und deren Bedeutung für die Informationsübertragung im menschlichen Körper.
• erläutern die Regulation des Blutzuckerspiegels durch Hormone und stellen einen Zusammenhang zwischen Lebensgewohnheiten sowie Veranlagung und dem Auftreten von Diabetes her, indem sie erklären, welche Faktoren die Regulation des Blutzuckerspiegels beeinflussen.
• erklären das Auftreten körperlicher Symptome bei der Stressreaktion durch das Zusammenspiel von Nervensystem und hormonellen Faktoren und nutzen ihre Kenntnisse für die individuelle Stressbewältigung.
• vergleichen die Informationsübertragung im Nervensystem mit der Informationsübertragung durch Hormone.

Biologie als eigenständiges Fach wird mit zwei Stunden pro Woche fortgesetzt. Mehr und mehr werden auch komplexere Themen und Inhalte vermittelt. So spielen etwa die Gentechnik und Mikroorganismen und der Biotechnologie ebenso eine Rolle wie die Biodiversität bei wirbellosen Tieren. Auch hier ist die Kompetenzorientierung ein zentraler Bestandteil des Unterrichts.

Hier ein Beispiel für den Themenkomplex Erkenntnisgewinn und Kommunikation

• leiten ausgehend von für sie vorstrukturierten Alltags- und Naturphänomenen biologische Fragestellungen ab und planen hypothesengeleitet z. B. Beobachtungen und Experimente zur Beantwortung dieser Fragestellungen vermehrt auch aus quantitativer Sicht.
• führen einfache selbstgeplante oder komplexe angeleitete naturwissenschaftliche Untersuchungen durch. Dabei nehmen sie die Dokumentation, Auswertung und Veranschaulichung der erhobenen Daten bei bekannten Sachverhalten selbständig und bei unbekannten mit Hilfestellung (ggf. auch mit digitalen Hilfsmitteln) vor.
• beobachten Lebewesen und ihre Lebenserscheinungen auch in der natürlichen Umgebung anhand von vorgegebenen und eigenen Kriterien. Sie dokumentieren überwiegend selbständig ihre Beobachtungen, werten sie aus und veranschaulichen sie.
• verwenden ein Lichtmikroskop oder Binokular, um Präparate zu betrachten, und erstellen selbständig beschriftete Zeichnungen der betrachteten biologischen Strukturen.
• vergleichen Lebewesen und deren Merkmale kriteriengeleitet, um Rückschlüsse auf die Ursachen von Ähnlichkeiten zu ziehen.
• systematisieren u. a. Insekten mithilfe ausgewählter Bestimmungshilfen (z. B. Bestimmungsbuch, digitales Nachschlagewerk) und sind sich dadurch der Artenvielfalt der Wirbellosen bewusst.
• interpretieren erhobene oder recherchierte Daten und schätzen deren Gültigkeit ein. Sie benennen mögliche Fehlerquellen und leiten Maßnahmen zur Fehlervermeidung ab.
• beschreiben ausgewählte Eigenschaften naturwissenschaftlichen Wissens und leiten daraus Aussagen zur Gültigkeit dieses Wissens ab (z. B. Evolutionsforschung).
• beschreiben Wechselwirkungen und Stoffwechselprozesse (z. B. Kohlenstoffatomkreislauf, DNA-Replikation) mithilfe von Modellen. Sie entwickeln zu einem Sachverhalt alternative Modelle. Dabei erkennen sie Stärken, Schwächen und Grenzen einzelner Modelle und leiten daraus die Notwendigkeit ab, Modelle kritisch zu betrachten.
• beantworten biologische Fragestellungen, indem sie vorgegebene und selbst recherchierte, auch digitale Quellen situations- und adressatengerecht auswerten.
• bewerten selbständig biologische Sachverhalte und Folgen menschlichen Handelns, indem sie Pro- und Kontra-Argumente formulieren und diese abwägen, um Handlungsoptionen zu entwickeln. Dabei berücksichtigen sie auch die Notwendigkeit des Einbezugs vielfältiger Gesichtspunkte bei der Urteilsfindung.

Hier gilt noch der LehrplanPlus des G8:
Stoffwechselprozesse und Energieumwandlungen auf verschiedenen Organisationsebenen sind kennzeichnend für biologische Systeme. Im Rahmen der Humanbiologie erweitern und vertiefen die Schüler ihr Wissen und ihr Verständnis grundlegender physiologischer Vorgänge.
Kenntnisse über Bau, Funktionsweise und Zusammenwirken innerer Organe ermöglichen es ihnen, kausale Zusammenhänge zwischen der Art und Weise der eigenen Lebensführung und Leistungsminderungen bzw. Krankheiten herzustellen und den Wert gesundheitsbewussten Verhaltens zu erkennen. Bei der Beschäftigung mit Wechselwirkungen zwischen Lebewesen und Umwelt lernen die Schüler an konkreten Beispielen ökologische Grundbegriffe und Konzepte kennen und erfassen Grundprinzipien in der Vielfalt der sie umgebenden Lebensgemeinschaften. Sie gewinnen über die Betrachtung des Einzelorganismus eine Vorstellung von der Ökologie als dem wissenschaftlichen Teilbereich der Biologie, in den Erkenntnisse vieler Forschungsrichtungen einfließen und in dem eine systemisch-modellhafte Betrachtung der Natur im Vordergrund steht.
Gleichzeitig entwickeln die Schüler Verständnis für Maßnahmen des Natur- und Umweltschutzes und lernen, ökologische und ökonomisch-gesellschaftliche Interessen sachgerecht abzuwägen.

• Sie kennen die Funktion der Organsysteme, die an der Bereitstellung von Baustoffen und Energie beteiligt sind, und sind in der Lage, daraus Folgerungen für eine gesunde Lebensführung zu ziehen.
• Sie kennen die Bedeutung der Enzyme beim Abbau der Nährstoffe.
• Sie haben einen Überblick über die wesentlichen Stoffwechselvorgänge in der Zelle und erfassen die Bedeutung des ATP als eines mobilen und universellen Energieträgers.
• Sie haben einen Einblick in die vielfältigen Wechselbeziehungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt.
• Sie können Beziehungen zwischen Lebewesen systematisch ordnen und kennen das Konzept der ökologischen Nische.
• Sie können Stoffkreisläufe und den Energiefluss in einem Ökosystem darstellen.
• Sie kennen die Bedeutung umweltgerechten Verhaltens im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung.

Der Besuch von Ausstellungen und Exkursionen in Museen oder die Teilnahme an Wettbewerben und Aktionen sollen die Schülerinnen und Schüler motivieren sich weitergehend mit den Fragestellungen der Biologie zu beschäftigen.

In der Oberstufe liefert die Biologie einen wesentlichen Beitrag zu unserem Weltbild und Selbstverständnis. Sie erforscht die belebte Natur und damit auch den Menschen als Teil dieser belebten Natur. Mit diesem Beitrag zur Welterschließung wirkt die Biologie mit vertiefenden Inhalten entscheidend bei der Bewältigung aktueller und zukünftiger wissenschaftlicher, wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Schlüsselprobleme mit. Von modernen Methoden der Genetik wie PCR bis hin zu aktuellen Ökologischen Fragestellungen, wie etwa der Treibhauseffekt und dessen Folgen, reicht das weite Spektrum der wissenschaftlichen Fachdisziplinen der Biologie.

Hier am Beispiel Neurobiologie:

• skizzieren den Aufbau eines Neurons und stellen die Besonderheiten dieses spezialisierten Zelltyps in einen Struktur-Funktions-Zusammenhang.
• beschreiben den Aufbau von Biomembranen nach dem Flüssig-Mosaik-Modell, um Transportvorgänge durch eine Biomembran zu erläutern.
• erklären anhand von Messdaten zur Ionenverteilung die Ladungsverhältnisse an der Biomembran einer Nervenzelle im Ruhezustand und leiten daraus ab, dass zur Aufrechterhaltung des Ruhepotentials Energie aufgewendet werden muss.
• erklären die auftretenden Potentialänderungen bei einem Aktionspotential, indem sie die Vorgänge auf der Teilchenebene bei überschwelliger Depolarisation an der Axonmembran beschreiben, und erklären, wie Informationen codiert werden.
• beschreiben und vergleichen die Weiterleitung der Potentialänderung an verschiedenen Nervenfasern, um die unterschiedliche Leistungsfähigkeit von Nervensystemen bei Wirbellosen und Wirbeltieren zu erklären.
• leiten aus den Vorgängen bei der Informationsübertragung an chemischen Synapsen Möglichkeiten ab, diese Informationsübertragung durch Zufuhr von Substanzen zu beeinflussen.

Exkursionen in Museen, Zoos und Ausstellungen Besuche in Schülerlaboren sowie interessante Begegnungen und Gespräche mit Nobelpreisträgern bilden eine motivierende Ergänzung zum Fachunterricht

Bei uns am SWG und WWG wird Chemie mit drei Unterrichtsstunden pro Woche ab der Jgst. 9 unterrichtet. Auch hier ist die Kompetenzorientierung ein wesentliches Fundament des Unterrichts.

• kennen die Bedeutung der Gefahrstoffkennzeichnung und leiten daraus Maßnahmen zum sicherheitsgerechten Umgang mit Haushalts- und wenigen ausgewählten Laborchemikalien und deren umweltgerechter Entsorgung ab.
• setzen grundlegende Arbeitstechniken bei der Durchführung einfacher angeleiteter Experimente ein. Dabei nehmen sie mithilfe verschiedener Darstellungsformen die Dokumentation, Auswertung und Veranschaulichung der erhobenen Daten strukturiert nach Anleitung vor.
• formulieren ausgehend von einfach strukturierten Alltagsphänomenen chemische Fragestellungen und planen hypothesengeleitet v. a. qualitative Experimente zu deren Beantwortung.
• interpretieren erhobene oder recherchierte Daten und setzen diese zu den Eingangshypothesen in Beziehung.
• beschreiben die Entwicklung naturwissenschaftlichen Wissens im Rahmen eines Erkenntniswegs und schätzen ab, ob eine vorgegebene Fragestellung mithilfe chemischer Methoden zu beantworten ist.
• beschreiben Eigenschaften von Modellen und verwenden Modelle zur Veranschaulichung und Erklärung des Aufbaus der Materie aus verschiedenen Teilchen und zur Beschreibung chemischer Reaktionen.
• beurteilen die Aussagekraft von Modellvorstellungen zum Aufbau der Materie, indem sie Modelle mit der stofflichen Wirklichkeit vergleichen.
• vergleichen die Eignung verschiedener Modelle zum Aufbau der Materie zur Erklärung von chemischen Phänomenen, erkennen dabei die Eigenschaften, Aussagekraft und Grenzen von Modellen und leiten daraus die Notwendigkeit ab, Modelle kritisch zu hinterfragen und weiterzuentwickeln.
• übersetzen Alltagssprache in Fachsprache und umgekehrt, nutzen die systematische Nomenklatur zur Benennung von Stoffen und unterscheiden bei der Formulierung chemischer Sachverhalte exakt zwischen Stoff- und Teilchenebene.
• nutzen die Symbol- und Formelsprache zur Beschreibung des submikroskopischen Aufbaus von Stoffen aus Atomen, Molekülen und Ionen sowie zur Beschreibung der Teilchenänderungen bei einfachen chemischen Reaktionen.
• beantworten chemische Fragestellungen, indem sie vorgegebene, auf einfachen Texten und wenigen Darstellungsformen beruhende Quellen auswerten.
• recherchieren und erkennen für die Bewertung von chemischen Sachverhalten relevante Kriterien und wägen sie gegeneinander ab, indem sie vorgegebene Pro- und Kontra-Argumente vergleichen.
• beschreiben Aufgaben und Anwendungsbereiche der Chemie und diskutieren deren Bedeutung für die Gesellschaft, um die vielfältigen chemischen Berufsfelder in die Berufswahl einzubeziehen.

Auf der Basis ihres Wissens über den Atombau und die Elektronenpaarbindung gewinnen die Schüler eine räumliche Molekülvorstellung, die ihnen hilft, die unterschiedlichen Wechselwirkungen zwischen Teilchen und deren Auswirkung auf charakteristische Stoffeigenschaften zu verstehen. Bei der Beschäftigung mit Protolyse- und Redoxreaktionen lernen sie, dass die Vielfalt chemischer Reaktionen auf wenige übertragbare Grundprinzipien zurückgeführt werden kann, und erkennen das prinzipiell erweiterbare Donator-Akzeptor-Konzept als wichtige Strukturierungshilfe.

Die erworbenen Kenntnisse und Fähigkeiten werden im zweiten Halbjahr anhand zunehmend komplexerer Themen aus der organischen Chemie wiederholt und vertieft. Darüber hinaus erweitern die Schüler auch ihre Kenntnisse über organische Stoffe, die, z. B. als wesentlicher Bestandteil aller Organismen und einer Vielzahl synthetischer Produkte, von großer Bedeutung für ihren Alltag sind. Einblicke in aktuelle Forschungsgebiete, das Aufgreifen relevanter Umweltaspekte und Fragen zu weltweiten Problemen der Grundstoff- und Energieversorgung lassen sie die Bedeutung der Chemie, aber auch die gesellschaftliche und die eigene Verantwortung für eine nachhaltige Entwicklung erkennen.

Nach Möglichkeit werden auch in dieser Jahrgangsstufe die experimentellen Fertigkeiten der Lernenden gefördert.

• Sie sind in der Lage, den räumlichen Bau einfacher Moleküle zu beschreiben, daraus die zwischen den Molekülen herrschenden Kräfte abzuleiten und auf wesentliche Eigenschaften der Stoffe zu schließen.
• Sie können das Donator-Akzeptor-Konzept auf Protolysereaktionen und Redoxreaktionen anwenden und die zugehörigen Reaktionsgleichungen formulieren.
• Sie können eine Säure-Base-Titration durchführen und auswerten.
• Sie kennen wichtige Alkane und Alkene und können die hier auftretenden Isomeriephänomene beschreiben.
• Sie kennen wichtige sauerstoffhaltige organische Verbindungen und können Zusammenhänge zwischen deren molekularer Struktur und ihren Stoffeigenschaften erklären.
• Sie kennen die Grundstruktur der Kohlenhydrate, Fette und Proteine.

In der 10. Jahrgangsstufe wird eine Schulaufgabe durch eine Projektschulaufgabe ersetzt. Die Ergebnisse aus dem Schuljahr 2022/23 finden Sie hier:

In einem breiten Spektrum an verschiedenen Themen von Farbstoffen und deren Moleküleigenschaften bis hin zu Kohlenwasserstoffen und deren Alternativen als Energieträger der Zukunft. Von Biomolekülen und deren Bedeutung im Stoffwechsel bis hin zu elektrochemischen Redoxvorgängen vertiefen die Schülerinnen und Schüler ihre Grundkenntnisse der Chemie und verstehen dadurch die Bedeutung der Chemie als Basiswissenschaft und Grundlage der technisch wirtschaftlichen Entwicklung.

• setzen Nachweisreaktionen und fachgemäße Arbeitstechniken bei der selbständigen, sicherheitsgerechten Durchführung qualitativer und quantitativer naturwissenschaftlicher Untersuchungen ein.
• stellen theoriebasiert zu chemischen Fragestellungen Hypothesen auf und planen ausgehend von diesen überwiegend selbständig naturwissenschaftliche Untersuchungen.
• beurteilen die Validität von erhobenen oder recherchierten Daten, benennen mögliche Ursachen für Messfehler und optimieren davon ausgehend das Untersuchungsdesign.
• bereiten erhobene oder recherchierte Daten für die Auswertung auf, finden in diesen Daten Trends, Strukturen und Beziehungen und verifizieren bzw. falsifizieren die zugrunde liegende Hypothese.
• beschreiben für Laborversuche und ausgewählte technische Anlagen Möglichkeiten und Grenzen der Beeinflussung chemischer Reaktionen durch Variation von Reaktionsbedingungen.
• nutzen tabellierte Daten zur Vorhersage von Reaktivitäten chemischer Systeme im Hinblick auf stoffliche und energetische Änderungen.
• beschreiben Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge auch mathematisch und treffen auf der Grundlage von mathematischen Gesetzmäßigkeiten Vorhersagen zum Ablauf chemischer Reaktionen.
• verwenden Modelle zur Veranschaulichung von Bindungsverhältnissen in komplexen organischen Molekülen (z. B. Farbstoffmoleküle), um die Reaktivität der jeweiligen Teilchen und die zugehörigen Stoffeigenschaften zu erklären.

In diesem Wahlpflicht Fach können die Schülerinnen und Schüler anhand ausgewählter Themen auf kompetenzorientierte Weise und direkt in praktischen Verfahren vertiefte naturwissenschaftliche Fähigkeiten und Laborpraktische Fertigkeiten erlangen.

Auch hier orientiert sich der Lehrplan jeweils an Grundlagen aus den vorangegangenen Jahrgangsstufen und dem Zielkonzept der Kompetenzorientierung.
Beispiel: Analyseverfahren

• untersuchen Stoffgemische mit geeigneten Analyseverfahren, um deren Zusammensetzung qualitativ und quantitativ zu ermitteln.
• wählen geeignete Analyseverfahren aus, um unbekannte Reinstoffe zu identifizieren.
• führen Analyseverfahren sicherheitsgerecht durch und dokumentieren ihre Tätigkeit.

• einfacher Trennungsgang, qualitative Nachweisverfahren (z. B. Elementaranalyse, Flammenfärbung, Spektralanalyse, Fällungsreaktion, Farbreaktion, Schmelztemperaturbestimmung, Rf-Werte in der Chromatographie): z. B. Gewässeranalyse, Düngemitteluntersuchung, kriminaltechnische Untersuchungen
• Herstellen von Maßlösungen und Verdünnungsreihen, Aufnahme von Eichkurven (z. B. bei der Photometrie, Dichtebestimmung); quantitative Nachweisverfahren (z. B. Photometrie, Titration): z. B. Gehaltsbestimmung in Trinkwasser, Gewässern, Reinigungs-, Lebens- und Arzneimitteln

• Link zu Chemie Interaktiv:

  www.chemie-interaktiv.net

• Wie gehen eigentlich Redoxgleichungen? In einem kleinen Filmprojekt erstellte die Klasse 10d im Rahmen des Chemieunterrichtes einen Film zum Aufstellen von Redoxgleichungen. Am Beispiel der Reaktion von konzentrierter Salpetersäure mit Kupfer wird das Erstellen einer Redoxgleichung mit Hilfe der Teilgleichungen zur Oxidation und Reduktion erklärt.
  
  Link zum Video auf Youtube
   
  
  

Natur und Technik als Fach ist bei uns am Gymnasium inhaltlich mit dem Schwerpunkt Biologie verbunden. In drei Stunden pro Woche werden Aspekte aus Natur und Technik zusammen mit biologischen Inhalten aufgegriffen. Beispielsweise sind das Licht und Farbstoffe eng mit Fragen des Sehvorgangs im Auge verbunden. Im Vordergrund steht dabei der kompetenzorientierte Unterricht.

• wenden nach Anleitung einfache Methoden aus den Naturwissenschaften und der Technik zu vorgegebenen Themen und Fragestellungen an und nutzen dabei einfache Werkzeuge, Geräte und Hilfsmittel.
• unterscheiden die Phasen des naturwissenschaftlichen Erkenntnisweges.
• leiten aus Alltagsbeobachtungen naturwissenschaftliche oder technische Fragestellungen ab und planen davon ausgehend einfache Lösungswege.
• stellen bei der Anwendung einfacher Methoden mögliche Fehlerquellen fest und leiten daraus die Notwendigkeit gewissenhafter Planung sowie sorgfältigen Arbeitens zur Fehlervermeidung ab.
• erstellen nach Anleitung ein Modell und vergleichen seine Eigenschaften mit den tatsächlichen Verhältnissen in der Natur und der Technik.
• nutzen zur Dokumentation, Veranschaulichung, Deutung und Präsentation von Beobachtungen und Ergebnissen u. a. Tabellen und einfache Diagramme.
• beantworten einfache naturwissenschaftliche und technische Fragestellungen, indem sie vorgegebenes, auf einfachen Texten mit wenigen einfachen Darstellungsformen beruhendes Informationsmaterial (Schulbuch, populärwissenschaftliche Quelle) auswerten.

Natur und Technik ist bei uns am Gymnasium in der 6. Jahrgangsstufe mit dem Fach Biologie und Informatik verbunden. Zwei Stunden mit dem biologischen Schwerpunkt und eine Stunde mit dem Fach Informatik werden dabei miteinander verbunden. Die Jahresnote im Zeugnis wird dann 2:1 mit den beiden Fächern verrechnet.

• unterscheiden die Phasen des naturwissenschaftlichen Erkenntnisweges und planen ihn anhand vorgegebener Kriterien, um Fragestellungen systematisch zu bearbeiten.
• führen vorstrukturierte einfache naturwissenschaftliche Untersuchungen zu vorgegebenen und eigenen Themen und Fragestellungen durch und verwenden dabei ggf. einfache Geräte und Hilfsmittel.
• unterscheiden bei der Durchführung von Experimenten Variablen und Konstanten und begründen die Notwendigkeit eines Kontrollversuchs.
• beobachten Lebewesen und ihre Lebenserscheinungen auch in der natürlichen Umgebung anhand von wenigen vorgegebenen Kriterien und dokumentieren strukturiert ihre Beobachtung.
• verwenden ein Lichtmikroskop oder Binokular nach Anleitung, um tierische und pflanzliche Präparate zu betrachten, und erstellen nach Vorgaben beschriftete Zeichnungen der betrachteten biologischen Strukturen.
• stellen einfache Präparate ggf. mit geeigneten Schnitttechniken selbst her und färben diese ggf. an.
• bestimmen ausgewählte Lebewesen mithilfe von in einfacher Fachsprache beschriebenen Abbildungen oder mithilfe eines einfachen dichotomen Schlüssels (ggf. digitale Nachschlagewerke), um ihre Artenkenntnis zu erweitern.
• analysieren einfache naturwissenschaftliche Untersuchungen und leiten mögliche Fehlerquellen und Möglichkeiten der Fehlervermeidung für Erkenntniswege ab.
• vergleichen Modelle mit der Realität, erkennen Modelle als solche und beschreiben Abweichungen zur Realität.
• übertragen einfache Sachverhalte auf ein bestehendes Modell bzw. setzen ein bestehendes Modell zu einem einfachen Sachverhalt in Bezug.
• protokollieren auch mithilfe von Zeichnungen einfache Arbeitsabläufe und Ergebnisse weitgehend selbständig.
• überführen Sachverhalte in eine sachgerechte Darstellungsform (z. B. Text, Schemazeichnung, Diagramm, Tabelle) und wandeln Darstellungsformen ineinander um.
• beschreiben in Fachsprache Beziehungen zwischen mehreren Fakten in richtigem Kausalzusammenhang (z. B. Je-desto-Beziehungen).
• schätzen Quellen zu einfachen biologischen Themen nach vorgegebenen Kriterien ein und wählen aus vorgegebenen Quellen geeignete aus.