schüler untersuchen kalmare - universität zu köln...verwandtschaftsforschung im unterricht...
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„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa1/34
ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Schuler untersuchen Kalmare:Präparation eines faszinierenden Jägers
im Kontext von Ökologie und Evolution (Sek II)
Sven GemballaUhlandgymnasium Tubingen • Universität Tubingen
Workshop A: 9.30-11.00 • B: 11.15-12.45 • C: 14.00-15.30
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa2/34
ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Der Kalmar Loligovulgaris
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa3/34
ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Der Kalmar Loligovulgaris
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa4/34
ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Loligovulgaris und seine engste Verwandtschaft
Decabrachia-TeuthoideaArtenzahl: ca. 250
Größte lebende Art: ArchiteuthisduxMantellänge >2,5m; gesamt 18m
Bekannte Art: Humboldt- KalmarDosidicusgigasMantellänge >1m; gesamt 2,5m
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa5/34
ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Der Kalmar Loligovulgaris und seine Verwandtschaft
LebendfotoDer Krake Paul
26.01.08 - 26.10.10
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa6/34
ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Der Kalmar Loligovulgaris und seine Verwandtschaftspiralig aufgedrehte Kalkschale
Nautiloidea-NautilidaeArtenzahl: 7 ArtenLebensraum: Pazifik/ Ind. Ozean0-500m; meist >150mz.T. in Schauaquarien
Evolution innerhalb der Cephalopoda:Lichtsinn: Grubenauge Linsenauge CephalopodaKlebearme SaugnäpfeSpiralig aufgedrehte Kalkschale weitgehende ReduktionReduktion der Fangarme (ca. 100 8-10) und Kiemen (4 2)Neuentwicklung von Tintendrüsen und ChromatophorenRamirez MD, Oakley TH. 2015. Eye-independent, light-activatedchromatophoreexpansion (LACE) and expression of phototransduction genes in theskin of Octopusbimaculoides. J ExpBiol 2015 218:1513-1520
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa7/34
ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Einschaler(Monoplacophora)
Kahnfüßer(Scaphopoda)
Muscheln(Bivalvia)
Schnecken(Gastropoda)
Tintenfische(Cephalopoda)
Schalenweichtiere Conchifera
dreischichtige Kalkschale, Radula
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Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
An Leitfragen orientiert ...zielorientiertes Arbeiten, mit dem Teilaspekte eines Organismus erschlossen werden (z.B. Kiemenatmung bei Fischen, herznaher Kreislauf bei Haien, Beutefangapparat bei Kalmaren)
Sezieren im Unterricht: Neugiergeleitet oder an Leitfragen orientiert?
neugiergeleitet ...einfach mal aufschneiden
• Fragen kommen von alleine• Erreichen eines Organismusverständnisses fraglich• bevorzugt bei wenig komplexen Organismen oder
Organen (z.B. Schweineauge, Seegurke, Seeigel)
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Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
NRW Kernlehrplan Sek II: Inhaltsfeld 5 Ökologie
Kompetenzbereich FachwissenBasiskonzept Struktur und Funktion: ökologische Nische
SuS ...erläutern am Beispiel des Kalmars Angepasstheiten des Beutefang-, Fortbewegungs- und Sinnesapparates an die Jagd im Freiwasser
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Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Zur Biologie von Loligovulgaris
Fortpflanzung: getrenntgeschlechtlich; zur Fortpflanzungszeit in Schwärmen; keine Kopulation sondern Spermatophorenübertragung über Hektokotylus
Lebensdauer: extrem schnelle Entwicklung; Lebenszeit nur 1-2 Jahre
Ernährung: piscivor, aber auch hartschalige Wirbellose
Gehirn: etliche verschmolzene Ganglien mit Fähigkeit zu integrativen Leistungen
Anatomie: Besonderheit Knorpelkapsel im Kopfbereich: everses Linsenauge
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa11/34
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Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Ökologische Rolle von Loligovulgaris: Jäger des Freiwassers1a. Merkmale des Beutefangapparates
Fangarm=Tentakel
Arme
Linsen-auge
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Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Ökologische Rolle von Loligovulgaris: Jäger des Freiwassers1b. Merkmale des Beutefangapparates
Miserez A et al. 2008. TheTransitionfromStiff to Compliant Materials in SquidBeaks. Science 319, 1816-19
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ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Ökologische Rolle von Loligovulgaris: Jäger des Freiwassers2a. Merkmale des Fortbewegungsapparates
Flossensaum
Mantel
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Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Ökologische Rolle von Loligovulgaris: Jäger des Freiwassers2b. Merkmale des Fortbewegungsapparates
aus: GemballaS (2013). Schüler untersuchen Kalmare. Praxis der Naturwissenschaften Biologie 62 (8): 25-29
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa15/34
ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Ökologische Rolle von Loligovulgaris: Jäger des Freiwassers2b. Merkmale des Fortbewegungsapparates
aus: GemballaS (2013). Schüler untersuchen Kalmare. Praxis der Naturwissenschaften Biologie 62 (8): 25-29
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa16/34
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Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
aus: GemballaS (2013). Schüler untersuchen Kalmare. Praxis der Naturwissenschaften Biologie 62 (8): 25-29
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa17/34
ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Lösungshinweise zu 1Zu beobachten sind: Arme: 8 plus 2 lange; darauf Saugnäpfe; auffällige Augen; Mundöffnung zwischen Tentakel und darin versteckt die harten GreifkieferJagd: Gute Augen detektieren Beute → Fangarme werden vorgestreckt, umschließen Beute und halten sie mit Saugnäpfen → zum Mund führen Töten mit Greifkiefer
Lösungshinweise zu 2Zusammenpressen des Mantels führt zum Ausstoß des Wassers aus dem Trichter. Das funktioniert nur, wenn der übrige Rand des Mantels verschlossen ist. Dabei helfen die Knorpelspangen am Rand von Trichter und Kopf. Der Kalmar bewegt sich dann rückwärts. Er muss die Beute rückwärts schwimmend wie ein Pfeil überholen und schlägt dann mit dem Fangarm zu.
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Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Information zu 3SuS sollten in der Lage sein den Tintenausstoß als wirksame Verteidigung mit eigenen Worten zu beschreiben.
Lösungen zu 4Gladius ist Versteifungsleiste für Eingeweidesack. Unterstützend beim schnellen Rückstoßschwimmen (siehe Aufg. 2)
Lösungen zu 5Mantel in Scheiben schneiden ergibt Tintenfischringe
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Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Präparationen am Meer
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Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Lehrerfortbildung:Mittelmeer- Fauna, Flora, Ökologie
Samstag 29.09.- Samstag 03.10.2015www.biodiva.de
mail@walter-bogner.de
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Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
NRW Kernlehrplan Sek II: Inhaltsfeld 6 Evolution
Kompetenzbereich FachwissenBasiskonzept Struktur und Funktion: Homologie
Kompetenzbereich ErkenntnisgewinnungSuS ...
entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Homologien(E3, E5, K1, K4)erstellen und analysieren Stammbäume anhand von Daten zur Ermittlung von Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5)
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa22/34
ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Kriterium der Lage
Merkmalsevolution und Stammbaumtraining im UnterrichtGrundvoraussetzung: Homologiebegriff&Homologiekriterien
Kriterium derspezifischen Qualität
nach: Markl Biologie Oberstufe Klett Verlag; Biologie Oberstufe Cornelsen Verlag
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Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Merkmalsevolution und Stammbaumtraining im Unterricht
Im Biologieunterricht fallen die Stammbäume „vom Himmel“. Damit können die SuS das Lesen von Stamm-bäumen üben, aber nicht erkennen, wie Stammbäume generiert werden (Meir et al. 2007. College Students’
MisconceptionsaboutEvolutionaryTrees. The American BiologyTeacher Online 69 (2007) Nr.7, 71-76).
SuS sollten auch Stammbäume generieren, um zu erkennen, dass Evolutionsbiologie -hier die Verwandtschaftsforschung- eine hypothesengeleitete Wissenschaft ist. Dazu benötigen sie geeignete Beispiele.
Mit solchen Beispielen lassen sich die Methoden der Verwandtschaftsforschung im Unterricht stärker berücksichtigen.
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Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Linder Biologie, Schroedel Verlag 2005
Merkmalsevolution und Stammbaumtraining: Schulbücher
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Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Cornelsen Biologie, 2007
Merkmalsevolution und Stammbaumtraining: Schulbücher
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Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
„Stammbaumtraining“ im Unterricht als hypothesengeleitetes Arbeitsverfahren
=Bewertung konkurrierender Verwandtschaftshypothesen
=Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung
=
Die SuS...• entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen
Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4),• erstellen und analysieren Stammbäume anhand von Daten zur Ermittlung von Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5)
Merkmalsevolution und Stammbaumtraining im Unterricht
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ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Die SuS...
• entwickeln und erläutern Hypothesen zu
phylogenetischen Stammbäumen auf der
Basis von Daten zu anatomisch-
morphologischen und molekularen Homologien
(E3, E5, K1, K4),
• erstellen und analysieren Stammbäume anhand von
Daten zur Ermittlung von Verwandtschafts-
beziehungen von Arten (E3, E5)
Schulbuchbeispiel:Methode
aus: MarklBiologie Oberstufe
Klett Verlag 2010
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa28/34
ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Schulbuchbeispiel:Methode
aus: MarklBiologie Oberstufe
Klett Verlag 2010
Außengruppe Innengruppe
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa29/34
ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Zur Erklärung dieserHypothese muss man 9
Evolutionsschritte annehmen.Die Erklärung erfordert 3
Zusatzannahmen, nämlich die zweimalige Entstehungvon M2, M3 und M4.
Zur Erklärung dieserHypothese muss man nur 6
Evolutionsschritte annehmen.Die Erklärung erfordert keine
Zusatzannahmen.
Schulbuchbeispiel:Methode
aus: MarklBiologie Oberstufe
Klett Verlag 2010
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Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Hamann M, Scheffel L. 2005. Stammbaumtraining durch Vergleichen. – Unterricht Biologie 310: 38-44
Merkmalsevolution und Stammbaumtraining im Unterricht
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ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Schulbuchbeispiel: Verwandtschaftshypothesen(Markl Biologie 1, Klett Verlag 2014)
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa32/34
ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Erläuterung und Analyse von Stammbäumen am Beispiel der Kopffüßer
Spiralig aufgedrehtes Kalkgehäuse mit organischerAuflage
aus: GemballaS (2013). Schüler unter-suchenKalmare. Praxis der Natur-wissenschaftenBiologie 62 (8): 25-29
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa33/34
ÜberblickConchifera/Cephalopoda
Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
Lösung: Erläuterung und Analyse des Cephalopoden-Stammbaumes
Spiralig aufgedrehtes Kalkgehäuse mit organischerAuflage
Streckung des spiraligen Gehäuses
Verlust der Kalk-schicht und derorganischen Auf-lage
Verlust derKalkschicht
aus: GemballaS (2013). Schüler unter-suchenKalmare. Praxis der Natur-wissenschaftenBiologie 62 (8): 25-29
„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa34/34
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Überblick Kalmare
Bildungsplan: Ökologischer Kontext
Bildungsplan: EvolutiverKontext
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