In dieser Unterrichtseinheit zum Thema DNA wiederholen die Lernenden anhand dreier Videos ihr bereits erarbeitetes Wissen über Genetik. Dabei wird der Bezug zu den Forscherinnen und Forschern hergestellt, die diese Erkenntnisse erst möglich gemacht haben. Die Einheit eröffnet einen Einstieg in das Thema "molekulargenetische Werkzeuge". Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.
Beschreibung der Unterrichtseinheit
Die Lernenden erfahren, welche nobelpreisgekrönten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unser heutiges Wissen über Genetik erforscht haben und erhalten einen chronologischen Überblick über deren Forschung. Anschließend erfahren sie, wie der heutige Stand der molekulargenetischen Forschung ist und worauf diese abzielt.
Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen, um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier "Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht".
Didaktisch-methodischer Kommentar
Das Thema DNA im Unterricht
Im naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufe II spielt der Themenbereich Genetik, und darin verortet das Thema DNA beziehungsweise DNS (Desoxyribonukleinsäure), eine große Rolle. Der Biologie-Unterricht zum Thema DNA kann dabei thematisch eng mit den historischen und aktuellen Forschungen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern im Bereich der Genetik verknüpft werden. Bedingt durch moderne wissenschaftliche Verfahren, die gezielte Eingriffe in die DNA von Lebewesen ermöglichen, ist im Rahmen der Unterrichtsreihe auch eine Betrachtung der aktuellen Entwicklungen unter ethischen Gesichtspunkten sinnvoll und notwendig.
Vorkenntnisse
Die Lernenden sollten den Aufbau der DNA, die Abläufe der Proteinbiosynthese, den genetischen Code sowie Gen-, Chromosom- und Genom-Mutationen kennen. Für die Lehrkraft kann Hintergrundwissen über die Nutzung von Gentechnik in der Landwirtschaft sowie in der Medizinforschung hilfreich sein.
Didaktische Analyse
Das Unterrichtsmaterial der Einheit "DNA: Baupläne, Vervielfältigung und Veränderungen" zeigt, wie unser heutiges Wissen über DNA entstanden ist und wie die Forschung verschiedener Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aufeinander aufbaut. Dadurch erhalten die Lernenden einen komprimierten Überblick über die umfangreichen im Unterricht bereits bearbeiteten Inhalte der Genetik. Dieser Überblick führt weiter zur aktuellen Gentechnik und kann einerseits zur Erarbeitung der Bedeutung molekulargenetischer Werkzeuge genutzt werden, ermöglicht andererseits aber auch ethische Betrachtungen der Chancen und Risiken (etwa ausgehend von den auf Arbeitsblatt 3 vorgestellten Knock-Out Mäusen oder auch im Anschluss an die arbeitsteilige Gruppenarbeit auf Arbeitsblatt 4).
Methodische Analyse
Der Impuls zum Einstieg reaktiviert das Wissen der Lernenden über die Struktur der DNA, da zumindest die Wissenschaftler James Watson und Francis Crick bereits aus dem Unterricht bekannt sein sollten. Dadurch können die Lernenden vermuten, dass es sich bei allen gezeigten Personen um Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit Bezug zur Genetik handelt, und sie werden dazu motiviert, dies genauer herauszufinden.
Da alle drei Videos zwar kurz sind, aber sehr viele Informationen beinhalten, ist es vorteilhaft, wenn die Lernenden die Videos in Partnerarbeit in ihrem eigenen Tempo betrachten können, um die gefragten Informationen zu finden. Mit dem Arbeitsblatt entsteht dann ein chronologischer Überblick über die Forschung zur DNA. Die Betrachtung der aktuellen Gentechnik erfolgt gesondert. Je nach Bedarf kann die Bearbeitung des Themas "molekulargenetische Werkzeuge" ganz allgemein bleiben; eine arbeitsteilige Gruppenarbeit ermöglicht aber auch, dass sich die Lernenden vertiefend mit dem Thema auseinandersetzen.
Vermittelte Kompetenzen
Fachkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- beschreiben molekulargenetische Werkzeuge und erklären deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen.
- beschreiben aktuelle Entwicklungen in der Biotechnologie bis hin zum Aufbau von synthetischen Organismen in ihren Konsequenzen für unterschiedliche Einsatzziele und bewerten sie.
Medienkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- können zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen.
- präsentieren biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse adressatengerecht.
Sozialkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- arbeiten mit einer Partnerin beziehungsweise einem Partner oder in einer Gruppe gleichberechtigt, zielgerichtet und zuverlässig.
