Genmodifizierte Moskitos: Ausrottung von Moskitos, die Krankheiten verbreiten?
Unterrichtseinheit
In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Moskitos nutzen die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen über wechselseitige Abhängigkeit und wenden ihre wissenschaftlichen Kenntnisse an, um zu entscheiden, ob die Ausrottung krankheitsübertragender Moskitos zum Schutz vor Krankheiten eine gute Idee ist.Moskitos sind die gefährlichsten Killer der Welt – sie verursachen jährlich über eine Millionen Todesfälle durch die Krankheiten, die sie übertragen, z.B. Malaria, den Zika-Virus oder das Dengue-Fieber. Aber es gibt eine mögliche Lösung: Warum nicht alle Spezies ausrotten, die Krankheiten übertragen? Eine Methode könnte es sein, genmodifizierte (GM) männliche Moskitos in die Umwelt freizusetzen, damit sie ein tödliches Gen an ihre Nachkommen weitergeben. Diese Unterrichtseinheit ist ein Beispiel für ein Projekt, das mehrere Unterrichtsstunden füllt. Es beginnt mit einer Planungssitzung, in der den Schülerinnen und Schülern ein Dilemma präsentiert wird und in der sie dann Leitfragen für ihr Forschungsvorhaben erarbeiten. Anschließend arbeiten sie für sich und wenden ihre Fähigkeiten an, Quellen zu analysieren und das Dilemma zu lösen. In der letzten Sitzung stellen sie ihre Entscheidung vor, ihre Leistung wird dabei bewertet. Bezug zum Lernplan Die Unterrichtseinheit ist thematisch in den Curricula des Faches Biologie verankert; sie fokussiert dabei den Themenkomplex "Ökosysteme". Die Schülerinnen und Schüler sollen die Bedeutung von wechselseitiger Abhängigkeit und Wettbewerb in einer Population nachvollziehen und reflektieren. Die Unterrichtseinheit schult das wissenschaftliche Arbeiten und die Entwicklung von wissenschaftlichem Denken. Im Sinne dieses wissenschaftspropädeutischen Lernens sollen die Schülerinnen und Schüler die Potenziale und Grenzen von Wissenschaft anerkennen und über ethische Fragen reflektieren, die bezüglich des fokussierten Dilemmas aufkommen können. Die Lernenden werden dabei an alltägliche und technologische Anwendungen von Wissenschaft herangeführt und dazu angeleitet, persönliche, soziale, ökonomische und ökologische Implikationen zu bewerten. So sollen sie dazu befähigt werden, Entscheidungen zu treffen, die auf der reflektierten Bewertung von Beweisen und Argumenten basieren. Durch den Alltagsbezug der Thematik sollen die Schülerinnen und Schüler lernen, sowohl in der praktischen Wissenschaft als auch im weiteren gesellschaftlichen Kontext, Risiken und Chancen abzuschätzen und zu bewerten - einschließlich der Wahrnehmung von Risiken in Bezug auf Daten und Konsequenzen. Mit der Methode des Peer-Review-Gutachtens üben die Schülerinnen und Schüler, ihre Ergebnisse einem breiten Publikum mitzuteilen und die Bedeutung eines wissenschaftlichen Gedankenaustauschs anzuerkennen. Lehrmaterialien Die Materialien werden durch das von der Europäischen Kommission durchgeführte Projekt ENGAGE als Open Educational Resources herausgegeben; außerdem werden ihre Inhalte durch CC-Lizenzverträge geregelt. Sie stehen frei zur Verfügung und dürfen in geänderter Form weiterveröffentlicht werden. Auf der Website www.engagingscience.eu finden Sie weitere Materialien zu aktuellen Themen der Wissenschaft. Ablauf der Unterrichtseinheit Ablauf der Unterrichtseinheit "Genmodifizierte Moskitos" Der Ablauf der Unterrichtssequenz "Genmodifizierte Moskitos: Ausrottung von Moskitos, die Krankheiten verbreiten?" ist auf dieser Seite übersichtlich für Sie zusammengestellt. Die Schülerinnen und Schüler beschreiben, wie sich die Population einer Spezies verändert, wenn sich die Population ihrer Jäger oder ihrer Beute verändert. befragen Quellen, schätzen Risiken und ethische Aspekte ab und präsentieren ihre Ergebnisse. Das Projekt planen Zeigen Sie die Präsentation und die Lernziele für dieses Projekt der Klasse (Folie 2). Führen Sie die Thematik über krankheitsverbreitende Moskitos ein (Folien 3-7) und zeigen Sie das Problem auf, das die Schülerinnen und Schüler untersuchen sollen (Folie 8). Führen Sie eine Umfrage durch: Die Schülerinnen und Schüler sollen ihre Hand heben, wenn sie glauben, dass Moskitos ausgerottet werden sollten. Diskutieren Sie darüber, dass sie mehr Informationen benötigen, wenn sie zu einem fundierten Ergebnis kommen möchten. Bitten Sie sie vorzuschlagen, welche Informationen sie noch brauchen könnten. Zeigen Sie Standpunkte von verschiedenen Personen (Folien 9-16). Diese Folien sollen die Schülerinnen und Schüler zum Nachdenken anregen, welche Recherche-Fragen sinnvoll sein könnten. Zum Beispiel könnte auf Folie 9 eine Frage sein: Wird es funktionieren, genmodifizierte Moskitos einzusetzen, um gefährliche Moskitos auszurotten? Geben Sie den Schülerinnen und Schülern eine Kopie des WWWL-Schemas und sprechen Sie darüber, wie es genutzt wird (Folie 17). Die Schülerinnen und Schüler sollten den "Was ich weiß"-Bereich alleine ausfüllen. Dann diskutieren sie paarweise über potentielle Fragen, die helfen können, ihre Anfrage zu leiten. Fragen Sie nach den Ergebnissen und entscheiden Sie mit der Klasse, welche Fragen am hilfreichsten sind. Vorschläge für passende Fragen sind: Wie sind die Organismen in einem Ökosystem miteinander verbunden? Wie kann das Ausrotten einer Spezies andere Arten beeinflussen? Wie vernichten genmodifizierte Moskitos die gefährlichen? Ist die Technologie zu 100 Prozent effektiv? Was sind Risiken und Vorteile dieser Technologie? Was sind ethische Argumente dafür und dagegen? Die Schülerinnen und Schüler notieren die Fragen in die "Was ich wissen will"-Spalte ihres Rasters. Diskutieren Sie, wie die "Wie ich es herausfinden werde"- und "Was ich gelernt habe"-Spalten später ausgefüllt werden sollen (Folie 18). Klicken Sie auf das Bild der ENGAGE-Website (http://www.engagingscience.eu/de/2016/11/03/ausrottung/), damit die Schülerinnen und Schüler zu den Quellen gelangen. Zeigen Sie ihnen die verschiedenen Quellen: direkte Quellen, bearbeitete Quellen und die Leitfäden. Erkunden Sie einige der Quellen, damit die Schülerinnen und Schüler die breite Auswahl sehen. Erklären Sie, dass die meisten Schülerinnen und Schüler die bearbeiteten Quellen nutzen sollen, aber einige können sich auch die direkten Quellen ansehen. Die Leitfäden sollen helfen, die Quellen zu analysieren. Stellen Sie die erste Aufgabe der Spiel des Lebens-Präsentation vor (Folie 2). Die Schülerinnen und Schüler nutzen die Hinweise, um Pfeile zu zeichnen, damit das Nahrungsnetz komplett wird, welches Moskitos enthält. Zeigen Sie die Beispiel-Antwort und erlauben Sie den Schülerinnen und Schülern, ihre Antwort selbst zu bewerten. Bereiten Sie die nächste Aufgabe vor: die Teilnahme am Spiel des Lebens (Folie 3). Nachdem das Spiel beendet ist, zeigen Sie einige Fragen, um eine Diskussion zu fördern, was das Spiel ihnen darüber gezeigt hat, wie die Veränderung der Moskito-Population andere Organismen im Nahrungsnetz beeinflusst (Folie 5). Analysieren und Lösen Dieser Abschnitt wird von den Schülerinnen und Schülern geleitet. Sie benötigen Zugang zur ENGAGE-Webseite, wo sie die Quellen herunterladen und nutzen können. Drucken Sie alternativ Kopien der Quellen aus. Die Schülerinnen und Schüler können recherchieren, wie die Genmodifizierungs-Technologie funktioniert, indem sie sich Videos des Unternehmens ansehen, das für diese Technologie verantwortlich ist, Oxitec. Wenn sie möchten, können sie sich auch andere Informationen auf der Webseite ansehen. Wenn die Schülerinnen und Schüler keinen eigenen Zugriff zum Internet haben, zeigen Sie der Klasse das erste Video. Sie lesen sich die Zeitungsartikel und Pressemitteilungen durch (oder die bearbeiteten Versionen, die sprachlich leichter sind). Der dazugehörige Leitfaden wird ihnen helfen zu entscheiden, ob die Technologie bei der Vernichtung der gefährlichen Moskitos erfolgreich sein wird und wie verlässlich die Information ist. Sie sollten beachten, dass die Pressemitteilung von Oxitec geschrieben wurde und daher tendenziös sein könnte. Der Zeitungsartikel wurde in einer begutachteten Zeitung veröffentlicht, aber einige der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die für die Recherche verantwortlich waren, wurden von Oxitec bezahlt. Sie sollten verstehen, dass Versuche gezeigt haben, dass die Technologie die Anzahl der gefährlichen Moskitos reduzieren kann. Jedoch muss eine große Anzahl von Moskitos über einen längeren Zeitraum hinweg freigelassen werden, was unpraktisch sein könnte. Die Schülerinnen und Schüler analysieren die Risiken und Vorteile von genmodifizierten Moskitos. Die Lernenden nutzen die Links, um sich Meinungen von verschiedenen Leuten durchzulesen. Sie wählen zwei Risiken und zwei Vorteile aus, von denen sie glauben, dass sie besonders wichtig sind und nutzen den Leitfaden, um zu beurteilen, wie wichtig die Risiken und Vorteile sind. Sie können dann entscheiden, ob die Vorteile von genmodifizierten Moskitos gegenüber den Risiken überwiegen. Schülerinnen und Schüler, die mehr Unterstützung benötigen, sollten die Quelle über Risiken und Vorteile von genmodifizierten Moskitos nutzen. Das beinhaltet die Beurteilung von passenden Risiken und Vorteilen durch einen besser unterstützenden Leitfaden. Fähigere Schülerinnen und Schüler können den "Risiken einschätzen"-Leitfaden benutzen. Die Schülerinnen und Schüler reflektieren auch über die ethischen Grundsätze. Das sollte in kleinen Gruppen geschehen. Sie sollten den dazugehörigen Leitfaden benutzen, welcher den ethischen Rahmen "Rechte und Pflichten" erklärt. Dann nutzen sie den "Rechte und Pflichten"-Rahmen, um zu überlegen, ob das Ausrotten von Moskitos ethisch vertretbar ist. Kommunizieren Dieser Abschnitt wird von den Schülerinnen und Schülern geleitet, mit einer Einführung durch die Lehrkraft. Die Schülerinnen und Schüler wenden ihre Kenntnisse über das Kommunizieren von gesammelten Informationen an. Dies wird ihnen dabei helfen, das Problem gemeinsam zu lösen. Teilen Sie die Klasse in zwei Hälften auf und bitten Sie eine Hälfte, über in der Diskussion die Haltung "Wir sollten Moskitos vernichten" zu vertreten, während die die Haltung "Wir sollten Moskitos nicht vernichten" einnimmt. Die Lehrkraft kann während der Diskussion das wissenschaftliche Verständnis der Schülerinnen und Schüler und die Anwendung der Fähigkeiten beurteilen. Die Präsentation "Genmodifizierte Moskitos_Kommunikation" leitet die Schülerinnen und Schüler an, wie sie ihr Publikum ansprechen und welche Kommunikationsformen sie benutzen sollen (Folie 2). Dies geschieht am besten in kleinen Gruppendiskussionen, um die Klassendiskussion anzuregen. Mehr Informationen über jede Kommunikationsform findet man im "Kommunikation"-Denkführer in der Präsentation. Beispiele zu jeder Form sind auch auf der ENGAGE-Webseite (http://www.engagingscience.eu/de/2016/11/03/ausrottung/) zu finden. Die Schülerinnen und Schüler sollten Zugriff auf die Präsentation haben, um den "Ideen kommunizieren"-Leitfaden für die Kommunikationsform herunterzuladen, die sie verwenden möchten. Um ihre Kommunikation zu planen, können die Schülerinnen und Schüler die Informationen nutzen, die sie auf dem WWWL-Schema gesammelt haben, um Ideen auf Post-Its zu notieren. Jede Idee sollte ihre Meinung unterstützen und durch Beweise gestützt werden. Die Schülerinnen und Schüler können das Schüler-Informationsblatt 1 nutzen, um ihre Ideen zu organisieren. Sie notieren all ihre Ideen außen und verschieben dann diejenigen, die am besten durch Beweise gestützt werden und die sie daher in ihrer Kommunikation nutzen sollten, in die Mitte. Die Schülerinnen und Schüler können beim Organisieren zudem durch den "Meinungen rechtfertigen"-Leitfaden unterstützt werden. Die Kommunikation sollte eine Info-Grafik enthalten, um mehr über die genmodifizierten Moskitos zu erklären. Die Lehrkraft kann hierfür Beispiele anderer Info-Grafiken zeigen, um den Schülerinnen und Schülern dabei zu helfen, ihre eigenen zu entwerfen. Bitten Sie die Schülerinnen und Schüler schließlich, ihre Kommunikation dem Rest der Klasse vorzustellen. Jetzt, da die Schülerinnen und Schüler verschiedene Gesichtspunkte und Meinungen kennengelernt haben, bitten Sie sie darum, eine Entscheidung zur Leitfrage der Unterrichtseinheit zu treffen und abzustimmen: Sollten krankheitsübertragende Moskitos mithilfe von Gentechnologie ausgerottet werden?. Hier finden Sie detaillierte Informationen über das "Spiel des Lebens", das Sie mit ihren Schülerinnen und Schülern zur Veranschaulichung der Wechselbeziehungen zwischen den Organismen eines Ökosystems im Rahmen der Unterrichtseinheit "Genmodifizierte Moskitos - Ausrottung von Moskitos, die Krankheiten verbeiten?". Je größer die Klasse ist, desto besser funktioniert das Spiel. Wenn Sie eine Klasse mit weniger als 20 Schülerinnen und Schülern haben, könnten Sie die Überlegung anstellen, sich mit einer anderen Klasse für diese Aktivität zusammenzutun. Die Organismen sind in verschiedene Ebenen aufgeteilt, je nachdem, wo sie im Nahrungsnetz stehen: Level 1 (Produzenten): Alge, Baum, Orchidee Level 2: Moskito-Larve, Faultier, männliches Moskito Level 3: Fledermaus, Frosch, Wels Level 4: Adler, Mensch, Krokodil Der weibliche Moskito ist keiner bestimmten Ebene zugewiesen. Weisen Sie jedem Lernenden einen Organismus in den vier Ebenen zu, zwei in der Rolle des Organismus auf Ebene 3, zwei weibliche Moskitos und den Rest als Organismen der Ebene 2. Geben Sie den Schülerinnen und Schülern die entsprechenden Karten, welche sie auf ihren Tisch legen. Für eine Klasse mit 26 Schülerinnen und Schülern hätten Sie also: einen Adler, einen Menschen, ein Krokodil, zwei Fledermäuse, zwei Frösche, zwei Welse, zwei weibliche Moskitos, fünf Moskito-Larven, fünf Faultiere und fünf männliche Moskitos. Für jeden Produzenten gibt es fünf Karten. Platzieren Sie diese im Klassenzimmer und legen Sie eine Murmel auf jede Karte. Die Schülerinnen und Schüler werden auf ihr vollständiges Nahrungsnetz zurückgreifen müssen, um herauszufinden, welche Organismen sie essen und welche versuchen werden, sie zu essen. Erinnern Sie sie daran, dass das kein Wettstreit ist, weshalb sie nicht versuchen sollten, nicht gegessen zu werden. Um darzustellen, was tatsächlich passiert, müssen Sie die Regeln genau befolgen. Sagen Sie den Organismen von Ebene 2, sie sollen den Produzenten finden, der sie ernährt. Sie können eine Murmel nehmen und zu ihrem Platz zurückkehren, bevor sie sie auf ihrer Karte platzieren. Sie müssen insgesamt zwei Murmeln sammeln, bevor sie sich wieder setzen. Wenn sich die Mehrheit der Organismen der Ebene 2 wieder hingesetzt hat, sind die Organismen der Ebene 3 und die weiblichen Moskitos dran. Sie müssen vier Murmeln finden und können Murmeln der anderen Schüler stehlen, um zu zeigen, dass sie sie essen. Sie müssen dafür zu einer Schülerin oder einem Schüler gehen, der oder die an ihrem Tisch steht, und sagen: "Ich habe Hunger". Sie können so viele Murmeln von jedem Organismus nehmen, wie sie wollen, aber sie müssen zu ihrem Tisch zurückkehren, um ihre Karte auszufüllen, bevor sie die Murmeln von einem anderen Organismus nehmen. Die weiblichen Moskitos dürfen nur eine Murmel auf einmal von den Tieren nehmen, von denen sie sich ernähren. Wenn die Organismen der Ebene 2 keine Murmeln mehr haben, können sie zu einem Produzenten gehen, um ihren Vorrat aufzufüllen. Wenn die Karte ausgefüllt ist, setzt sich der Organismus auf seinen Platz. Wenn ein Organismus der Ebene 3 oder ein weiblicher Moskito keine Murmeln mehr hat, sind sie aus dem Spiel ausgeschieden. Sie drehen ihre Karten mit dem Bild nach unten um und setzen sich an ihren Tisch. Wenn sich einige der Organismen der Ebene 3 hinsetzen, sind die Organismen der Ebene 4 dran. Sie müssen acht Murmeln finden. Es werden die gleichen Spielregeln angewendet. Beenden Sie das Spiel, wenn sich mindestens ein Organismus der Ebene 4 hingesetzt hat. Schreiben Sie in der ersten leeren Spalte auf Folie 5 der Präsentation auf, welche Organismen zum Ende des Spiels eine vollständig ausgefüllte Karte hatten. Um die Auswirkung der Veränderung einer Population eines Organismus auf die Nahrungskette zu sehen, wiederholen Sie das Spiel mit einem anderen Szenario. Wählen Sie eins der folgenden aus: Abholzung des Waldes – entfernen Sie zwei Murmeln von jeder Baum-Karte. Insektizid gelangt in den Fluss. Entfernen Sie alle Moskito-Larven aus dem Spiel. Die Faultiere wandern aus dem Wald aus. Entfernen Sie alle Faultiere bis auf eines aus dem Spiel. Ein außergewöhnlich heißer Sommer hat die Anzahl der Algen im Fluss erhöht. Fügen Sie zu jeder Algen-Karte zwei Murmeln hinzu. Eine Krankheit tötet die Fledermäuse. Entfernen Sie alle Fledermäuse aus dem Spiel. Wenn der Organismus einer Schülerin oder eines Schülers aus dem Spiel entfernt wird, erlauben Sie diesem, sich mit einem anderen Lernenden zusammenzutun, damit sie weiterhin am Spiel beteiligt sind. Bevor das Spiel beginnt, bitten Sie die Schülerinnen und Schüler vorherzusagen, was es für mögliche Auswirkungen geben könnte. Schreiben Sie die Anzahl der lebenden Organismen auf Folie 5 auf. Wiederholen Sie das Spiel mit demselben Szenario und beobachten Sie, ob das gleiche Ergebnis herauskommt. Dies ist ein wichtiger Teil des Spiels, weil es die Diskussion darüber fördert, dass wir die Auswirkungen auf die Nahrungskette nicht exakt voraussagen können, da dieses Spiel nur ein Modell ist. Diskussionsfragen: Was repräsentieren die Murmeln? Warum erlaubt das Spiel den Ebene 2-Organismen, ihre Murmeln aufzufüllen anstatt zu sterben und aus dem Spiel auszuscheiden? (Weil es im echten Leben wesentlich mehr Organismen in einem Lebensraum gäbe, doch es gibt nicht genug Schülerinnen und Schüler, um dies nachzustellen). Wie akkurat ist dieses Spiel als Nachstellung des echten Lebens und warum? Warum müssen die Organismen in den verschiedenen Ebenen eine unterschiedliche Anzahl an Murmeln sammeln? Wie beeinflusst die Veränderung einer Population die anderen Organismen im Nahrungsnetz? Warum? Welche Veränderung hatte den größten Effekt? Werden die Ergebnisse jedes Mal die gleichen sein? Warum?
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Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt
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Sekundarstufe II