5.1 Biologie – Das Lebendige
Reiter
"Wenn Sie den Wert allen Lebens erkennen, verweilen Sie weniger in der Vergangenheit und konzentrieren sich mehr auf die Bewahrung der Zukunft." – Dian Fossey (Zoologin und Verhaltensforscherin)
Naturwissenschaftlich-biologische Arbeitsweisen
Neben dem Experiment, welches in Modul 3.2 ausführlich behandelt wird, gibt es in der Biologie noch weitere naturwissenschaftlich-biologische Arbeitsweisen. Diese wollen wir im Folgenden vorstellen und genauer unter die Lupe nehmen.
Der Begriff der naturwissenschaftlich-biologischen Arbeitsweisen wird nicht einheitlich verwendet. Im weitesten Sinne können alle Denk- und Arbeitsmethoden, die zu Erkenntnissen führen darunter gefasst werden. In diesem Modul schauen wir uns die Merkmale der einzelnen praktischen Arbeitsweisen – wie dem Beobachten, Experimentieren oder Untersuchen, an.
Jede dieser naturwissenschaftlich-biologischen Arbeitsweisen kann in die verschiedenen Wege der Erkenntnisgwinnung eingebunden werden. Eine Beobachtung kann also sowohl über den induktiven als auch über den deduktiven Weg der Erkenntnisgewinnung erfolgen. Für weitere Informationen zu diesen Wegen der Erkenntnisgewinnung schauen Sie sich gerne das entsprechende Modul an.
Hierbei kann zwischen drei Aspekten unterschieden werden:
- Naturwissenschaftlich-biologischer Aspekt
- Welche Arbeitsweisen der Naturwissenschaften sind für Allgemeinbildung relevant?
- Bsp. beobachten, mikroskopieren, experimentieren
- Hiermit beschäftigen wir uns in diesem Modul.
- Fachdidaktischer Aspekt
- Wie sind diese Arbeitsweisen im Biologieunterricht zu vermitteln?
- Bsp. induktiv/hypothetisch-deduktiv, forschend-entwickelnd
- siehe hierfür Modul "Wege der Erkenntnisgewinnung"
- Pädagogischer Aspekt
- Welche Beziehungen gibt es zwischen Zielen der Kompetenzentwicklung und dem Einsatz der Arbeitsweisen?
- Bsp. Personale Entwicklung des Schülers in der Kognitiven, affektiven und psychomotorisch-instrumentellen Dimension
- In den Bildungsstandards werden die Arbeitsweisen als Teil der Erkenntnisgewinnungskompetenz hervorgehoben
Begleitdokument zum Lehrvideo
Begleitdokument zum Lehrvideo
Begleitdokument zum Lehrvideo
Begleitdokument zum Lehrvideo
Begleitdokument zum Lehrvideo
Digitalisierung im Biologieunterricht
Digitalisierung – mittlerweile ein geflügeltes Wort.
Auch in der Lehre und im Schulkontext spielt dies eine große Rolle. Wir haben diesem Thema ein eigenes Modul in unserem Kurs gewidmet. Im Folgenden wollen wir nun genauer auf die Digitalisierung im Bilogieunterricht eingehen. Wir schauen uns das SAMR-Modell an, ein Rahmenwerk, das von Dr. Ruben Puentedura entwickelt wurde, um die Integration von Technologie in den Unterricht zu analysieren und zu verbessern. Anschließend schauen wir uns ein praktisches Beispiel an und wenden und der Artbestimmung zu.
Was ist das SAMR-Modell?
Das SAMR-Modell, entwickelt von Dr. Ruben Puentedura, ist ein pädagogisches Rahmenwerk, das Lehrkräften und Pädagog:innen hilft, die Integration von Technologie im Bildungsbereich zu evaluieren und zu verbessern. SAMR steht für Substitution, Augmentation, Modification und Redefinition, wobei jede Stufe eine fortschreitende Transformation der Lehr- und Lernprozesse darstellt.
- Substitution (Ersetzung): Technologie ersetzt ein traditionelles Werkzeug, ohne dass sich die Funktionalität ändert. Ein Beispiel wäre die Verwendung eines Textverarbeitungsprogramms anstelle eines handschriftlichen Aufsatzes.
- Augmentation (Erweiterung): Technologie ersetzt ebenfalls ein traditionelles Werkzeug, bietet aber zusätzliche funktionale Verbesserungen. Ein Beispiel wäre das Hinzufügen von Rechtschreib- und Grammatikprüfung in einem Textverarbeitungsprogramm.
- Modification (Modifikation): Die Technologie ermöglicht signifikante Änderungen des Aufgabenentwurfs. Ein Beispiel wäre die Nutzung von kollaborativen Tools wie Google Docs, die es Lernenden ermöglichen, in Echtzeit gemeinsam an einem Dokument zu arbeiten und Feedback zu geben.
- Redefinition (Neudefinition): Technologie ermöglicht die Schaffung neuer Aufgaben, die zuvor undenkbar waren. Ein Beispiel wäre die Erstellung eines Multimedia-Projekts, bei dem Lernende Videos, interaktive Grafiken und Audioaufnahmen integrieren, um ein komplexes Thema zu präsentieren.
Beispiele im Biologieunterricht
- Laborprotokolle: Anstatt Laborprotokolle handschriftlich zu erstellen, nutzen die Lernenden ein Textverarbeitungsprogramm, um ihre Beobachtungen und Ergebnisse digital zu dokumentieren.
- Lehrbuchlesen: Statt ein gedrucktes Biologielehrbuch zu lesen, nutzen die Lernenden ein digitales Lehrbuch auf einem Tablet oder E-Book-Reader.
- Klassische Mikroskopie: Anstatt durch ein traditionelles Mikroskop zu schauen, nutzen die Lernenden ein digitales Mikroskop, um präparierte Objektträger auf einem Bildschirm zu betrachten.
Beispiele im Biologieunterricht
- Anatomie-Apps: Lernende nutzen eine interaktive Anatomie-App, die es ihnen ermöglicht, menschliche Organe und deren Funktionen in 3D zu erkunden und Erklärungen zu erhalten, indem sie auf bestimmte Bereiche klicken.
- Digitale Notizbücher: Lernende verwenden digitale Notizbücher mit integrierten Funktionen wie Handschrifterkennung und Einbettung von Multimedia-Inhalten, um ihre Biologienotizen zu verbessern und zu organisieren.
- Online-Quizze: Anstatt schriftliche Tests zu machen, nutzen die Lernenden interaktive Online-Quizze, die sofortiges Feedback geben und verschiedene Schwierigkeitsgrade bieten.
Beispiele im Biologieunterricht
- Kollaborative Forschung: Lernende arbeiten in kollaborativen Online-Plattformen, um gemeinsam Forschungsprojekte zu entwickeln, Daten zu sammeln und Ergebnisse in Echtzeit zu teilen und zu analysieren.
- Virtuelle Laborexperimente: Anstatt traditionelle Laborexperimente durchzuführen, nutzen die Lernenden virtuelle Labore, in denen sie verschiedene biologische Prozesse simulieren und deren Auswirkungen untersuchen können.
- Multimedia-Präsentationen: Lernende erstellen Multimedia-Präsentationen über biologische Themen, indem sie Videos, Animationen und interaktive Diagramme einfügen, um komplexe Konzepte zu veranschaulichen.
Beispiele im Biologieunterricht
- DNA-Sequenzierung: Lernende nutzen Online-Tools und Datenbanken, um DNA-Sequenzen zu analysieren, genetische Variationen zu identifizieren und evolutionäre Beziehungen zwischen Organismen zu untersuchen, was im traditionellen Unterricht nicht möglich wäre.
- Citizen Science-Projekte: Lernende beteiligen sich an globalen Citizen Science-Projekten, bei denen sie Daten zur Biodiversität sammeln und in internationale Datenbanken einspeisen, um zur wissenschaftlichen Forschung beizutragen.
- Virtuelle Exkursionen: Lernende unternehmen virtuelle Exkursionen in Ökosysteme wie Regenwälder oder Korallenriffe mithilfe von Virtual-Reality-Technologie, um die Biodiversität und ökologischen Interaktionen direkt zu erleben.
Wozu ist das SAMR-Modell jetzt genau zu gebrauchen?
Das SAMR-Modell dient als Leitfaden für Lehrkräfte, um die Qualität und Tiefe der technologischen Integration in den Unterricht zu bewerten. Es unterstützt die Überlegung, wie Technologie genutzt werden kann, um nicht nur bestehende Aufgaben zu verbessern, sondern auch neue Lernmöglichkeiten zu schaffen, die das Lernen vertiefen und bereichern. Es bietet eine klare Struktur, um traditionelle Lehrmethoden weiterzuentwickeln und neue, innovative Lernmöglichkeiten zu schaffen, die Ihre Schüler:innen motivieren und deren wissenschaftlichen Kompetenzen stärken.
Wie auch bei analogen Methoden, gilt bei den digtialen Methoden zunächst das Ziel festzustecken. Wenn klar ist, was erreicht werden soll, kann nach der geeigneten Methode gesucht werden.
Gute Gründe für die Nutzung von Bestimmungsapps im Biologieunterricht.
1. Immer griffbereit! Bücher haben wir nicht immer dabei, ein Smartphone meist schon. Wir wollen SuS motivieren sich nicht nur in der Schule mit ihrer lebendigen Umwelt auseinander zu setzen, sondern auch wenn sie in ihrer Freizeit unterwegs sind. Über Apps auf dem Smartphone ist dies einfach möglich.
2. Komplexität reduzieren! Die klassische Artbestimmung über Bestimmungsschlüssel wie den Rothmaler ist nach wie vor ein tolles Mittel und eine Fähigkeit die erlernt werden will. Die speziellen Begrifflichkeiten, die in dem dichotomen Bestimmungsschlüssel zur Beschreibung der Merkmale genutzt werden sind eine eigene Fachsprache, die für SuS zu Beginn überfordernd sein kann. Apps wie IDlogics führen Schritt für Schritt durch die Bestimmung. Das Verständinis wird nachhaltiger verankert.
3. Spaß & Spiel Faktor! Einige Apps bieten spielerische Ansätze und motivieren durch Rankings zu weiteren Artbestimmungen, um mit Freund:innen in den Wettstreit zu treten.
Beispiele Bestimmungsapps und Hinweise zur Nutzung
Im Folgenden wollen wir drei Apps, die zur Bestimmung von Arten genutzt werden können, etwas genauer vorstellen. Für jede App gibt es ein kleines Informationsvideo zur Nutzung sowie eine kurze Infobroschüre in welcher auch der Link zum Download der App zu finden ist.
Kurzbeschreibung
Diese App folgt einem polytomen Bestimmungsschlüssel. Sie stellt, anhand einer internen Logik, dem Nutzer/ der Nutzerin gezielte Fragestellungen zu den unterschiedlichen Merkmalen. Die Schüler*innen erhalten Schritt für Schritt zahlreiche Hilfestellungen. Zudem trägt die App mit ihren Vorteilen zur Motivierung bei (z.B. Interaktivität, Fehlertoleranz, etc.).
Infobroschüre
Kurzbeschreibung
Diese App sammelt Fotos von Lebewesen, diese werden georeferenziert und unter Angabe des Zeitpunkts der Aufnahme hochgeladen. Diese Aufnahmen werden bestimmt und entsprechenden Taxa zugeordnet. Lebe wesen, die von Laien aufgenommen wurden, werden mit Hilfe von Computer Vision bestimmt. Diese Bestimmung wird nach dem Hochladen von Fachleuten/Sachkundigen verifiziert.
Infobroschüre
Kurzbeschreibung
Diese App ist spezialisiert auf das Bestimmen von Pflanzen. Mit Hilfe von Computer Vision werden die Fotos, die eingestellt werden, mit einer Datenbank abgeglichen. Dabei können die Nutzer*innen eine Vorsortierung treffen indem sie den fotografierten Teil der Pflanze einer Kategorie (Blatt, Blüte, Frucht, etc.) zuordnen. Im Anschluss werden passende Arten mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit vorge- schlagen. Durch weitere Bilder anderer Bestandteile der Pflanze kann die Bestimmung genauer werden. Wird die Bestimmung dann hochgeladen und mit anderen geteilt, kann eine Verifizierung/ Falsifizierung der Bestimmung durch Sachkundige durchgeführt werden.
Kurzanleitung PlantNet
Begleitdokument zum Lehrvideo
Aufgabe:
1. Gehe in die Natur und fotografiere ein oder mehrere (dir unbekannte) Naturobjekte deiner Wahl.
2. Ziehe für die Artbestimmung die Apps zur Hilfe und schau, wie du mit den Apps zurecht kommst.
3. Notiere dir Vor- und Nachteile die du bei den Apps siehst. Geben die verschiedenen Apps bei gleichem Naturobjekt das gleiche Ergebnis?
4. Überlege dir ein Szenario, in welchem du digitale Medien nutzt, um SuS Artkenntnisse zu vermitteln. Ordne die technologischen Unterstützungen die du nutzt ist das SAMR-Modell ein.
5. Teile deine Ergebnisse hier.