Forschendes Lernen im Experimentalpraktikum Biologie: Eine praktische Anleitung für die Lehramtsausbildung (German Edition)

Dieses Buch enthält Arbeitsmaterialien, die Studierende darin unterstützen, den hypothetisch-deduktiven Erkenntnisweg umzusetzen und zu reflektieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Experimentierbüchern enthält das vorliegende keine Rezeptsammlung zum unüberlegten Nachkochen, sondern leitet vielmehr zum selbstständigen Erschließen einer experimentellen Fragestellung an. Da das geforderte selbstständige Experimentieren anspruchsvoll ist, werden verschiedene Hilfestellungen gegeben. So enthält das Buch zu jedem Experiment als Einstieg eine Auflistung der Lernziele. Es folgt ein umfassender Informationstext, der ein Alltagsphänomen aufgreift und grundlegendes Wissen zum Themengebiet vermittelt. Daran schließt sich die „Forschungsfrage“ an und eine Auflistung relevanter Planungsaspekte. Es folgen generalisierte und konkrete Arbeitshinweise, welche gängige Lösungswege aufzeigen. Diese gestuften Lernhilfen ermöglichen ein erfolgreiches Experimentieren im Labor sowohl bei Anfängern als auch bei Fortgeschrittenen. Vorwort 5 Autorenverzeichnis 7 Inhaltsverzeichnis 8 1 Lehren und Lernen nach Bologna: Kompetenzorientiertes Arbeiten im Labor 13 1.1 Shift from teaching to learning (Lernorientierung) 14 1.2 Kompetenzbegriff 14 1.3 Wissensarten 16 1.4 Lernzieltaxonomien (learning outcome) 17 1.5 Fazit: Kompetenz- statt Wissensorientierung im Labor 18 Literatur 20 2 Forschendes Lernen in der Biologie 22 2.1 Inhaltliche Ausrichtung und Voraussetzungen 24 2.2 Das Experiment als Erkenntnismethode 25 2.3 Anforderungen an Lernende beim Forschenden Experimentieren 27 2.4 Instruktions- und Sozialformen 29 2.4.1 Lernunterstützungen 30 2.4.2 Lösungsbeispiele und gestufte Lernhilfen beim Experimentieren 30 2.4.3 Kooperatives Lernen beim Experimentieren 31 2.5 Erwerb von Professionswissen zum Forschenden Lernen 32 Literatur 35 3 Temperatureinfluss auf die Diffusionsgeschwindigkeit 38 3.1 Sachinformationen 39 3.2 Aufgabenstellung 41 3.3 Arbeitshinweise 42 3.3.1 Hypothese 42 3.3.2 Planung 43 3.3.3 Beobachtung und Datenauswertung 45 3.4 Übungsfragen 47 3.5 Appendix 48 3.5.1 Beispiel für eine Musterlösung 48 3.5.2 Lösungen zu den Übungsfragen 50 Literatur 50 4 Der Einfluss des Plasmolytikums auf die Osmose 51 4.1 Sachinformationen 53 4.2 Aufgabenstellung 55 4.3 Arbeitshinweise 56 4.3.1 Hypothese 56 4.3.2 Planung 57 4.3.3 Beobachtung und Datenauswertung 59 4.4 Übungsfragen 60 4.5 Appendix 62 4.5.1 Beispiel einer Musterlösung 62 4.5.2 Lösungen zu den Übungsfragen 63 Literatur 63 5 Einflüsse auf die Osmose im Modell 64 5.1 Sachinformationen 65 5.2 Aufgabenstellung 67 5.3 Arbeitshinweise 68 5.3.1 Hypothese 68 5.3.2 Planung 70 5.3.3 Beobachtung und Datenauswertung 73 5.4 Übungsfragen 75 5.5 Appendix 75 5.5.1 Beispiele einer Musterlösung 75 5.5.2 Lösungen zu den Übungsfragen 78 Literatur 78 6 Aktivierungsenergie bei enzymatisch katalysierten Reaktionen 79 6.1 Sachinformationen 80 6.2 Aufgabenstellung 82 6.3 Arbeitshinweise 83 6.3.1 Hypothese 83 6.3.2 Planung 85 6.3.3 Beobachtung und Datenauswertung 86 6.4 Übungsfragen 88 6.5 Appendix 89 6.5.1 Beispiel einer Musterlösung 89 6.5.2 Lösungen zu den Übungsfragen 90 Literatur 91 7 Temperaturabhängigkeit der Enzymaktivität 92 7.1 Sachinformationen 93 7.2 Aufgabenstellung 95 7.3 Arbeitshinweise 96 7.3.1 Hypothese 96 7.3.2 Planung 97 7.3.3 Beobachtung und Datenauswertung 99 7.4 Übungsfragen 101 7.5 Appendix 102 7.5.1 Beispiel für eine Musterlösung 102 7.5.2 Lösungen zu den Übungsfragen 103 Weiterführende Literatur 104 8 Gehemmte Enzyme am Beispiel der Amylase 105 8.1 Sachinformationen 106 8.2 Aufgabenstellung 108 8.3 Arbeitshinweise 109 8.3.1 Hypothese 109 8.3.2 Planung 111 8.3.3 Beobachtung und Datenauswertung 113 8.4 Übungsfragen 114 8.5 Appendix 116 8.5.1 Beispiel für eine Musterlösung 116 8.5.2 Lösungen zu den Übungsfragen 117 Literatur 118 9 Bedingungen der Zellatmung 119 9.1 Sachinformationen 120 9.2 Aufgabenstellung 123 9.3 Arbeitshinweise 124 9.3.1 Hypothese 124 9.3.2 Planung 126 9.3.3 Beobachtung und Datenauswertung 128 9.4 Übungsfragen 129 9.5 Appendix 130 9.5.1 Beispiel für eine Musterlösung 130 9.5.2 Lösungen zu den Übungsfragen 132 Literatur 132 10 Substrate für die ethanolische Gärung 133 10.1 Sachinformationen 134 10.2 Aufgabenstellung 137 10.3 Arbeitshinweise 138 10.3.1 Hypothese 138 10.3.2 Planung 139 10.3.3 Beobachtung und Datenauswertung 141 10.4 Übungsfragen 142 10.5 Appendix 144 10.5.1 Beispiel für eine Musterlösung 144 10.5.2 Lösungen zu den Übungsfragen 145 Literatur 145 11 Lichtabhängigkeit der Photosyntheserate 146 11.1 Sachinformationen 147 11.2 Aufgabenstellung 151 11.3 Arbeitshinweise 152 11.3.1 Hypothese 152 11.3.2 Planung 154 11.3.3 Beobachtung und Datenauswertung 156 11.4 Übungsfragen 157 11.5 Appendix 158 11.5.1 Beispiel für eine Musterlösung 158 11.5.2 Lösungen zu den Übungsfragen 160 Literatur 160 12 Die intraspezifische Konkurrenz 161 12.1 Sachinformationen 162 12.1.1 Intraspezifische Konkurrenz 162 12.1.2 Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) 163 12.2 Aufgabenstellung 164 12.3 Arbeitshinweise 165 12.3.1 Hypothese 166 12.3.2 Planung 167 12.3.3 Beobachtung und Datenauswertung 169 12.4 Übungsfragen 171 12.5 Appendix 172 12.5.1 Beispiel für eine Musterlösung 172 12.5.2 Lösungen zu den Übungsfragen 173 Literatur 174 13 Wie finden Seidenspinner ihre Partner? – Kommunikation im Tierreich 175 13.1 Sachinformationen 176 13.1.1 Signale zur Kommunikation im Tierreich 176 13.1.2 Der Echte Seidenspinner 177 13.2 Aufgabenstellung 179 13.3 Arbeitshinweise 180 13.3.1 Hypothese 181 13.3.2 Planung 182 13.3.3 Beobachtung und Datenauswertung 184 13.4 Übungsfragen 186 13.5 Appendix 187 13.5.1 Beispiel für eine Musterlösung 187 13.5.2 Lösungen zu den Übungsfragen 189 Literatur 190 14 Sicherheitshinweise 191 14.1 GHS-Symbole 192 14.2 H-Sätze 194 14.3 P-Sätze 194 Literatur 195 15 Glossar 196 Serviceteil 205 Stichwortverzeichnis 206 Dieses Buch enthält Arbeitsmaterialien, die Studierende darin unterstützen, den hypothetisch-deduktiven Erkenntnisweg umzusetzen und zu reflektieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Experimentierbüchern enthält das vorliegende keine Rezeptsammlung zum unüberlegten Nachkochen, sondern leitet vielmehr zum selbstständigen Erschließen einer experimentellen Fragestellung an. Da das geforderte selbstständige Experimentieren anspruchsvoll ist, werden verschiedene Hilfestellungen gegeben. So enthält das Buch zu jedem Experiment als Einstieg eine Auflistung der Lernziele. Es folgt ein umfassender Informationstext, der ein Alltagsphänomen aufgreift und grundlegendes Wissen zum Themengebiet vermittelt. Daran schließt sich die „Forschungsfrage" an und eine Auflistung relevanter Planungsaspekte. Es folgen generalisierte und konkrete Arbeitshinweise, welche gängige Lösungswege aufzeigen. Diese gestuften Lernhilfen ermöglichen ein erfolgreiches Experimentieren im Labor sowohl bei Anfängern als auch bei Fortgeschrittenen. Die Herausgeber: Till Bruckermann ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik in Kiel. Kirsten Schlüter ist Professorin am Institut für Biologiedidaktik der Universität zu Köln Front Matter....Pages I-XIII Lehren und Lernen nach Bologna: Kompetenzorientiertes Arbeiten im Labor....Pages 1-9 Forschendes Lernen in der Biologie....Pages 11-26 Temperatureinfluss auf die Diffusionsgeschwindigkeit....Pages 27-39 Der Einfluss des Plasmolytikums auf die Osmose....Pages 41-53 Einflüsse auf die Osmose im Modell....Pages 55-69 Aktivierungsenergie bei enzymatisch katalysierten Reaktionen....Pages 71-83 Temperaturabhängigkeit der Enzymaktivität....Pages 85-97 Gehemmte Enzyme am Beispiel der Amylase....Pages 99-112 Bedingungen der Zellatmung....Pages 113-126 Substrate für die ethanolische Gärung....Pages 127-139 Lichtabhängigkeit der Photosyntheserate....Pages 141-155 Die intraspezifische Konkurrenz....Pages 157-170 Wie finden Seidenspinner ihre Partner? – Kommunikation im Tierreich....Pages 171-186 Sicherheitshinweise....Pages 187-191 Glossar....Pages 193-201 Back Matter....Pages 203-206 Dieses Buch enthalt Arbeitsmaterialien, die Studierende darin unterstutzen, den hypothetisch-deduktiven Erkenntnisweg umzusetzen und zu reflektieren. Es folgt ein umfassender Informationstext, der ein Alltagsphanomen aufgreift und grundlegendes Wissen zum Themengebiet vermittelt.