Entsprechend den Richtlinien und Lehrplänen für die Sekundarstufe I an den Gymnasien für das Fach Biologie ist die vorliegende Unterrichtsstunde in das Inhaltsfeld „Genetik“ mit dem inhaltlichen Schwerpunkt der Cytogenetik einzuordnen.

Das Ziel der vorliegenden Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern die fachlichen Kompetenzen im Bereich des grundlegenden Aufbaus und der Struktur der DNA zu vermitteln. Bei der Erstellung der Materialien wurde Wert darauf gelegt, verschiedene Lerntypen anzusprechen und den Unterricht abwechslungsreich zu gestalten. Dabei sollen u.a. bedeutsame Strukturen im Bau der DNA in verschiedenen Abbildungsmodellen erkannt und farbig markiert werden, ein anschauliches Strukturmodell eigenständig hergestellt und experimentell eigene DNA isoliert werden. Somit ist eine Binnendifferenzierung gewährleistet und unterschiedliche kompetenzorientierte Lernarrangements sind darauf ausgelegt, Kompetenzen im Biologieunterricht zu fördern beziehungsweise bereits vorhandene Kompetenzen einzuüben und zu vernetzen, um einen langfristigen Kompetenzaufbau zu ermöglichen.

Speziell im Bereich der Molekulargenetik bietet es sich besonders an, mit Modellen zu arbeiten, da die zu erarbeitenden Strukturen und Abläufe für das menschliche Auge nicht sichtbar sind.

Aus didaktischer Sicht beinhaltet die vorliegende Unterrichtseinheit somit einen wesentlichen Leitgedanken sämtlicher Naturwissenschaften, nämlich das Arbeiten mit Modellen.

Das Modell, das im Grunde genommen eine vereinfachte Abbildung oder Nachbildung von realen Strukturen oder Systemen darstellt, ist dadurch, dass einzelne Elemente oder Prozesse hervorgehoben oder vernachlässigt werden, um einiges anschaulicher. In der vorliegenden Unterrichtseinheit wird einerseits mit Abbildungen die Zusammensetzung einzelner Bestandteile der DNA veranschaulicht, zum anderen wird aber auch haptisch ein eigenes Strukturmodell mit unterschiedlichen Materialien erstellt, das auf den Kriterien eines funktionalen Modells beruht, da es Ähnlichkeit mit den biologischen DNA-Strukturen aufweist und seine Konstruktion im Wesentlichen dem molekularen Aufbau entspricht.

Zu Beginn der Unterrichtseinheit findet eine Lernausgangsdiagnose statt, in der die Schüler ihren eigenen Lernstand ermitteln und individuelle Vorkenntnisse aus ihrem Alltagswissen überprüfen. Aus dem Unterricht der vorherigen Jahrgangsstufen bringen die Lernenden in der Regel kein Vorwissen rund um die Genetik mit.

Aus dem zurückliegenden Inhaltsfeld „Vielfalt und Angepasstheit von Lebewesen“ für das Fach Biologie verfügen sie allerdings bereits über einfaches Grundwissen über die Zellstrukturen und somit über den Zellkern als Zellbestandteil. Die vorliegende Unterrichtseinheit ist so konzipiert, dass kein weitergehendes inhaltliches Vorwissen erforderlich ist.

Es bietet sich an, die eingangs durchgeführte Diagnose zum Ende der Einheit erneut, diesmal als Lernergebnisdiagnose, durchzuführen, um den zu Beginn ermittelten Kenntnisstand mit den Kenntnissen nach der Unterrichtseinheit zu vergleichen. Hierdurch können sowohl die Lehrkraft als auch die Schüler eine Progression des Kenntnisstandes nachvollziehen. Dabei kann der Diagnosebogen auch als knappe Lernstandserhebung zum Ende der Einheit durchgeführt werden.

• Klassenstufe: 7–9
• Dauer: 6 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen:
  • 1. Eigenschaften des DNA-Aufbaus und der DNA-Struktur beschreiben und skizzieren
  • 2. Strukturmodell entwickeln, bauen und erklären
  • 3. Eigenschaften des genetischen Codes erläutern
  • 4. Experiment zur DNA-Isolation selbstständig durchführen
• Thematische Bereiche: Genetik