Biologie

Schülerlabor

Um schon ganz junge Schülerinnen und Schüler an das praktische naturwissenschaftliche Arbeiten heranzuführen, wird ihnen von Anfang an die Möglichkeit geboten, betreut durch Biologie-Lehrerinnen und –Lehrer kleinere wissenschaftliche Projekte durchzuführen.
Die Teilnehmer am Schülerlabor lernen, wie man Versuche plant, wie man sie standardisiert durchführt, wie man Ergebnisse protokolliert und statistisch auswertet und sie schließlich in Form einer wissenschaftlichen Arbeit präsentiert.
Die Projekte sollen dann in einer Teilnahme an den Wettbewerben “Schüler experimentieren” und “Jugend forscht” gipfeln.

Waldjugendspiele

Während in der Jahrgangsstufe 7 im Rahmen des Unterrichts das Ökosystem Wald mit seinen vielfältigen Bezügen und Beziehungen auf intellektueller Ebene erarbeitet und dargestellt wird, geht es bei den Waldjugendspielen, die immer im Frühjahr stattfinden, darum, die erworbenen Kenntnisse in der Praxis anzuwenden. Außerdem sollen die Schülerinnen und Schüler Wald als Erlebnisraum begreifen und neben der intellektuellen auch auf der emotionalen Ebene angesprochen werden. Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich im Rahmen der von der Schutzgemeinschaft Deutscher Wald Rheinland-Pfalz e.V. getragenen Veranstaltung mit folgenden Themen (vgl. www.wald-jugendspiele.de):

1. Natur und Umwelt - Naturschutz, Waldkrankheiten, Forstschutz, Artenschutz
2. Tierkunde - Säugetiere, Vögel des Waldes, Waldschädlinge, Nahrungsketten
3. Pflanzenkunde - Bäume, Sträucher, Pilze, Pflanzen
4. Forstwirtschaft und Jagd - Waldarbeiter, Förster, Waldnutzung, Jagd
5. Sportliche Übungen und Spiele
6. Malaufgabe, WaldKunstaufgabe

Durch den Wettbewerbscharakter der Waldjugendspiele, in der sich die Klassen im Vergleich mit Gruppen anderer Schulen erleben, werden den Schülerinnen und Schülern eigene Stärken, aber auch eventuell vorhandene Defizite bewusst. Sie erhalten direkt eine Rückmeldung zum Erfolg und zur "Alltagstauglichkeit" ihrer im Unterricht erworbenen ökologischen Kenntnisse.

Rasterelektronenmikroskop und Ultraschalldiagnostik

Im Unterricht der Jahrgangsstufe 11 ist die Beschäftigung mit elektronenmikroskopischen Aufnahmen von Zellen und Geweben essentieller Bestandteil des zellbiologischen Einführungskurses. Um praktische Erfahrungen dieser wichtigen Technik zu ermöglichen, besuchen Biologie-Leistungskursschülerinnen und -schüler regelmäßig das Rasterelektronenmikroskop des Fachbereichs Medizintechnik an der Fachhochschule Remagen (vgl. www.rheinahrcampus.de). Dort lernen sie in Kleingruppen die Probenaufbereitung sowie den eigenständigen Umgang mit der Apparatur kennen, indem sie mitgebrachte Präparate (Insekten, Haare, Blattepidermis) untersuchen. Auch die Fehleranalyse sowie Fragen der Bildoptimierung werden diskutiert. Angeleitet werden die Schülerinnen und Schüler von Mentorinnen des Ada-Lovelace-Projekts zur Förderung von Mädchen und Frauen in Naturwissenschaft und Technik (vgl. www.ada-lovelace.com/remagen).
Ergänzt wird dieser Praktikumsnachmittag durch eine Einführung in die Ultraschalldiagnostik. Diese bildgebende Verfahren lernen die Schülerinnen und Schüler am Modell sowie am eigenen Körper kennen. Auch weiterführende Techniken wie die Doppler-Sonographie werden praktisch demonstriert und ihre Anwendung in der Medizindiagnostik diskutiert.
Der Praktikumsnachmittag leistet damit einen wichtigen Brückenschlag zwischen den Bildgebungsverfahren, die in hohem Maße physikalisch-technisches Wissen erfordern, für das Biologieleistungskursschülerinnen und -schüler häufig erst sensibilisiert werden müssen, und der biologischen Interpretation der Untersuchungsergebnisse.

Gewässerpraktikum

Im Rahmen der Beschäftigung mit dem Thema Ökologie in der Jahrgangsstufe 12 ist für die Biologie Grund- und Leistungskurse die praktische Untersuchung eines Gewässers vorgesehen, um das Wissen um die Zusammenhänge und Wechselbeziehungen eines solchen Ökosystems, die zuvor im Unterricht behandelt wurden, auf ein konkretes Beispiel in der Praxis anzuwenden. Dabei werden die physikalisch-geographischen Rahmenbedingungen bewertet (Gewässerstrukturanalyse), die chemischen und physikalischen Parameter der Gewässergüte untersucht (z.B. Temperatur, Nitrat-, Phosphat-, Sauerstoffgehalt) sowie die Organismen und ihre Zusammensetzung studiert (Bestimmung der Biomasse, Saprobienindex, Mikroskopische Untersuchung der Planktonorganismen). Im Zentrum der Untersuchungen stehen sowohl Seen (z.B. Meerfelder Maar in Bettenfeld (vgl www.rs-wittlich.de/kooperation_mn.html), Sorpesee im Sauerland (vgl. www.oeko-sorpe.de) , Rheinauensee in Bonn) als auch Fließgewässer (Urft in Nettersheim (vgl. www.nettersheim.de/Seiten/Natur_erleben/Naturzentrum.php), Ohbach in Bad Honnef). Bei einem dieser Praktika entstand der Filmbericht, den Sie sich hier (LINK) anschauen können.

Biologische Modelbildung

Um den Schülerinnen und Schülern das Verhalten komplexer Öko-Systeme zu verdeutlichen, wird in den Biologie - Leistungskursen der Jahrgangstufe 12 regelmäßig die Dynamik von Populationen mit Hilfe des Computerprogramms DYNASIS (vgl. www.hupfeld-software.de/pmwiki/pmwiki.php?n=Main.Dynasys) modelliert. Dabei erfahren sie, dass selbst kleine Veränderungen der Ausgangs- oder Rahmenbedingungen große Auswirkungen auf die Entwicklung einer Population haben können.
Die Modelle werden dazu verwendet, um Voraussagen über den Erfolg verschiedener Maßnahmen zur Schädlingsbekämpfung zu machen. Hier können chemische und biologische Strategien miteinander verglichen, ihre Auswirkungen im Modell erfasst und anschließend bewertet werden.
Darüber hinaus erfolgt eine intensive Auseinandersetzung mit den grundlegenden Möglichkeiten und Grenzen einer biologischen Modellbildung.

Facharbeiten in Zusammenarbeit mit außerschulischen Einrichtungen

Im Rahmen des Biologie-Leistungskurs entstehen immer wieder Facharbeiten in Zusammenarbeit mit außerschulischen Partnern. Dabei profitieren die Schülerinnen und Schüler zum einen von den Experten vor Ort, zum anderen eröffnen sich ihnen viele spannende experimentelle Möglichkeiten. In den vergangenen Jahren entstanden z.B. Arbeiten zu folgenden Themengebieten:
Raumfahrt-Medizin in Zusammenarbeit mit dem DLR School Lab in Köln-Porz (vgl. www.dlr.de/schoollab/desktopdefault.aspx/tabid-1718)
Resistenzbildung von Bakterien gegenüber Antibiotika in Zusammenarbeit mit dem Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz in Koblenz (vgl. www.lua.rlp.de)
Behandlungsmöglichkeiten von Epilepsie-Patienten in Zusammenarbeit mit der Klinik für Epileptologie des Universitätsklinikums Bonn (vgl. www.meb.uni-bonn.de/epileptologie/cms/front_content.php?idcat=222)

Primatenevolution im Kölner Zoo

Im Rahmen der Beschäftigung mit der Evolutionstheorie in der Jahrgangsstufe 12 wird in den Biologie-Leistungskursen häufig eine Exkursion in den Kölner Zoo (vgl. http://www.zoo-koeln.de/fileadmin/download/zooschule/material/Evolutions... ) durchgeführt, auf der die Schülerinnen und Schülern durch Beobachtung der Anatomie und des Verhaltens verschiedener Affenarten Entwicklungstendenzen innerhalb der Primaten entdecken können. Auf diese Weise gelingt es den Schülerinnen und Schülern einen Modellstammbaum dieser taxonomischen Gruppe zu entwickeln und die Entwicklungstendenzen als Anpassungen an sich verändernde Umweltbedingungen zu analysieren.

Molekularbiologisches Praktikum an der Universität Mainz

Schülerinnen und Schüler der Biologie-Leistungskurse absolvieren regelmäßig ein molekularbiologisches Schnupperpraktikum am Biochemischen Institut der Universität Mainz (vgl. www.bio.chemie.uni-mainz.de/Schuelerlabor.htm ), an dem sie ihren eigenen genetischen Fingerabdruck erstellen.
Bei diesem Versuch isolieren sie ihre DNA aus Mundschleimhautzellen, vervielfältigen diese mit Hilfe der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und trennen sie anschließend gelelektrophoretisch auf, um die Größe der entstandenen Fragmente zu bestimmen. Dieser Versuch bietet einen vielfältigen Einblick in das Arbeiten in einem biochemischen Labor.
Außerdem ermöglicht er den Schülerinnen und Schülern sich in direktem Austausch mit Studenten und Dozenten der Universität über die Chancen und Anforderungen eines Biologie-Studiums zu informieren.

Teilnahme an Internet-Projekten zu bioethischen Fragestellungen

Nach der Beschäftigung mit den Möglichkeiten der Bio- und Gentechnologie stehen in den Biologie-Kursen der Jahrgangstufe 13 immer auch ethische Fragestellungen im Mittelpunkt, die sich aus den Möglichkeiten und Risiken der genetischen Forschung ergeben. Regelmäßig nehmen unsere Schülerinnen und Schüler auch der gesellschaftlichen Diskussion aktiv teil, indem sie sich an Internet-Projekten wie dem 1000-Fragen-Projekt der Aktion Mensch (vgl. www.1000fragen.de ) oder der Biotechnologie-Debatte des Forums Wirtschaft und Wissenschaft (vgl. www.biotechnologie-debatte.de ) beteiligen, das sich speziell an Jugendliche richtet und bei ihnen eine aktive Teilnahme an der Bioethik-Diskussion initiieren will.