Biologie · Klasse 10

Ideen für aktives Lernen

Stofftransport und Assimilate

Aktives Lernen funktioniert hier besonders gut, weil Schülerinnen und Schüler die abstrakte Druckstromtheorie durch eigene Modellierung und Beobachtung greifbar machen können. Der Transport von Assimilaten im Phloem ist ein dynamischer Prozess, der sich durch physische Experimente und Mikroskopie direkt nachvollziehen lässt.

• KMK Bildungsstandards
• KMK: Sekundarstufe I - Fachwissen Struktur und Funktion
• KMK: Sekundarstufe I - System

• 35–50 Min.
• Partnerarbeit → Ganze Klasse
• 4 Aktivitäten

Aktivität 01

• Concept-Mapping
• 45 Min. · Kleingruppen

Modellbau: Druckstrom-Simulation

Schüler füllen eine U-Röhre mit zuckerhaltiger Gelatine an einer Seite und Wasser an der anderen, bedecken sie und beobachten den Fluss durch osmotischen Druck. Sie messen den Transport mit Markierungen und diskutieren Einflussfaktoren. Ergänzen Sie mit Diagrammen zur Pflanze.

Erklären Sie den Massenstrom im Phloem nach der Druckstromtheorie.

Moderationstipp

Lassen Sie Gruppen beim Modellbau die Druckstromtheorie mit einfachen Materialien wie Spritzen und Schläuchen nachbauen, um den osmotischen Druck aktiv zu erleben.

Worauf zu achten ist

Die Schüler erhalten eine Grafik, die eine Pflanze mit Blatt (Quelle) und Wurzel (Senke) zeigt. Sie sollen auf der Grafik Pfeile einzeichnen, die den Fluss der Assimilate im Phloem darstellen, und eine kurze Erklärung (1-2 Sätze) zur Druckstromtheorie hinzufügen.

• Verstehen
• Analysieren
• Erschaffen
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung

Aktivität 02

• Concept-Mapping
• 50 Min. · Partnerarbeit

Mikroskopie: Phloem-Präparate

Bereiten Sie Querschnitte von Stängeln vor, färben Sie Siebröhren und lassen Schüler unter dem Mikroskop die Struktur skizzieren. Sie vergleichen mit Xylemen und notieren Funktionsunterschiede. Abschließende Gruppenpräsentation.

Analysieren Sie die Bedeutung der Siebröhren und Geleitzellen für den Assimilattransport.

Worauf zu achten ist

Stellen Sie die Frage: 'Welche Konsequenzen hätte es für eine Pflanze, wenn die Geleitzellen ihre Funktion einstellen würden?' Leiten Sie eine Diskussion, bei der die Schüler die Abhängigkeit der Siebröhren von den Geleitzellen und die Auswirkungen auf den gesamten Stofftransport erörtern.

• Verstehen
• Analysieren
• Erschaffen
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung

Aktivität 03

• Concept-Mapping
• 35 Min. · Partnerarbeit

Vergleichsdiagramm: Xylem vs. Phloem

In Paaren zeichnen Schüler Fließschemata beider Gewebe, markieren Richtung, Treiber und Ladung. Sie testen mit Rollenspiel: Eine Gruppe simuliert Transpiration, die andere osmotischen Druck. Diskussion der Parallelen und Unterschiede.

Vergleichen Sie den Wassertransport im Xylem mit dem Assimilattransport im Phloem.

Worauf zu achten ist

Geben Sie den Schülern eine Tabelle mit zwei Spalten: 'Xylemtransport' und 'Phloemtransport'. Bitten Sie sie, jeweils drei Merkmale zu nennen, die den Transport in diesen Leitbündeln charakterisieren (z.B. transportierte Stoffe, treibende Kraft, Energieaufwand).

• Verstehen
• Analysieren
• Erschaffen
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung

Aktivität 04

• Concept-Mapping
• 40 Min. · Kleingruppen

Pflanzenexperiment: Aphiden-Milch

Setzen Sie Blattläuse auf Pflanzen, sammeln Sie Honigtau und analysieren Zuckergehalt mit Feuchtigkeitsstreifen. Schüler verknüpfen mit Druckstrom und diskutieren Transportwege.

Erklären Sie den Massenstrom im Phloem nach der Druckstromtheorie.

Worauf zu achten ist

Die Schüler erhalten eine Grafik, die eine Pflanze mit Blatt (Quelle) und Wurzel (Senke) zeigt. Sie sollen auf der Grafik Pfeile einzeichnen, die den Fluss der Assimilate im Phloem darstellen, und eine kurze Erklärung (1-2 Sätze) zur Druckstromtheorie hinzufügen.

• Verstehen
• Analysieren
• Erschaffen
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Unterrichten Sie dieses Thema am besten über eine Kombination aus hands-on-Modellen und Mikroskopie, da Schülerinnen und Schüler sonst die Dynamik des Phloemtransports schwer verstehen. Vermeiden Sie reine Theorieblöcke, da die Prozesse zu komplex sind. Forschung zeigt, dass Peer-Feedback bei der Korrektur von Fehlvorstellungen besonders wirksam ist.

Am Ende sollen die Lernenden die Druckstromtheorie erklären und die Struktur von Siebröhren mit Geleitzellen korrekt beschreiben können. Sie identifizieren Quelle und Senke im Phloemtransport und unterscheiden diesen klar vom Xylemtransport.

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Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• Während der Aktivität 'Modellbau: Druckstrom-Simulation' achten Sie darauf, dass Schülerinnen und Schüler nicht davon ausgehen, dass der Transport aktiv gepumpt wird wie im Xylem.

  Nutzen Sie die Phase des Modellbaus, um zu betonen, dass der Druckgradient passiv durch Osmose entsteht. Fragen Sie gezielt: 'Wo kommt der Druck her?' und lassen Sie die Lernenden die Rolle der Geleitzellen im Modell berücksichtigen.

• Während der Aktivität 'Vergleichsdiagramm: Xylem vs. Phloem' könnte die Annahme entstehen, dass Phloem nur bergab zur Wurzel transportiert.

  Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler im Vergleichsdiagramm gezielt Beispiele für verschiedene Senken (z. B. Früchte, Wurzeln, Triebspitzen) eintragen und die Richtung des Transports flexibel darstellen.

• Während der Aktivität 'Mikroskopie: Phloem-Präparate' könnte der Eindruck entstehen, dass Siebröhren isoliert funktionieren.

  Fordern Sie die Lernenden auf, im Mikroskopiebild gezielt nach Geleitzellen zu suchen und deren direkte Nachbarschaft zu den Siebröhren zu dokumentieren. Nutzen Sie Peer-Feedback, um die Abhängigkeit der Zelltypen voneinander zu erkennen.

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In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Concept-Mapping