Stammzellforschung
Die Schülerinnen und Schüler vergleichen Totipotenz, Pluripotenz und induzierte pluripotente Stammzellen (iPS).
Leitfragen
- Können iPS-Zellen die Verwendung embryonaler Stammzellen vollständig ersetzen?
- Welches Potenzial bietet das Tissue Engineering für die Organtransplantation?
- Wo liegen die Risiken einer unkontrollierten Stammzelltherapie?
KMK Bildungsstandards
Über dieses Thema
Der Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ist eine Anwendung der Quantenphysik, die aus Technik und Medizin nicht mehr wegzudenken ist. In der Klasse 13 untersuchen die Schüler die drei Prozesse der Licht-Materie-Wechselwirkung: Absorption, spontane Emission und stimulierte Emission. Sie lernen, wie durch Besetzungsinversion und einen optischen Resonator kohärentes, monochromatisches Licht entsteht.
Gemäß den KMK-Standards zur Kommunikation beschreiben die Schüler die besonderen Eigenschaften von Laserlicht (hohe Intensität, geringe Divergenz). In der Bewertung diskutieren sie Anwendungen vom Barcodescanner über die Laserchirurgie bis hin zur Materialbearbeitung. Ein wichtiger Aspekt ist der verantwortungsvolle Umgang mit Lasern (Laserschutzklassen). Dieses Thema zeigt eindrucksvoll, wie theoretische Vorhersagen (Einstein 1917) Jahrzehnte später zu einer technologischen Revolution führten.
Ideen für aktives Lernen
Forschungskreis: Laser-Eigenschaften
Schüler vergleichen Laserlicht mit Glühlampenlicht hinsichtlich Spektrum (Gitter), Kohärenz (Interferenz) und Bündelung und protokollieren die Unterschiede.
Ich-Du-Wir (Denken-Austauschen-Vorstellen): Das Drei-Niveau-System
Schüler erarbeiten, warum man mindestens drei Energieniveaus braucht, um eine Besetzungsinversion dauerhaft aufrechtzuerhalten, und erklären das Prinzip ihrem Partner.
Museumsgang: Laser in der Medizin und Industrie
Stationen zu: Augenlasern (LASIK), Laserschneiden, Glasfaserkommunikation und Holographie. Schüler bewerten jeweils den Nutzen und die physikalische Funktion.
Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen
Häufige FehlvorstellungLaserstrahlen sind im sauberen Raum von der Seite sichtbar.
Was Sie stattdessen lehren sollten
Licht ist nur sichtbar, wenn es ins Auge fällt. Ein Laserstrahl ist nur sichtbar, wenn er an Staub oder Luftmolekülen gestreut wird. In Filmen wird dies oft falsch dargestellt (Science-Fiction-Effekt).
Häufige FehlvorstellungStimulierte Emission erzeugt ein zufälliges Photon.
Was Sie stattdessen lehren sollten
Das neu erzeugte Photon ist eine exakte Kopie des auslösenden Photons: gleiche Frequenz, Phase, Richtung und Polarisation. Nur so entsteht die Kohärenz des Lasers.
Vorgeschlagene Methoden
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Häufig gestellte Fragen
Was ist Besetzungsinversion?
Warum ist Laserlicht so intensiv?
Was bedeutet Kohärenz?
Wie fördert der Vergleich von Laser und Glühlampe das Verständnis?
Planungsvorlagen für Biologie der Oberstufe: Von der Molekulargenetik zur globalen Ökologie
Naturwissenschaftliche Einheit
Gestalten Sie eine naturwissenschaftliche Einheit, die in einem beobachtbaren Phänomen verankert ist. Lernende nutzen Erkenntnismethoden, um zu untersuchen, zu erklären und anzuwenden. Die Leitfrage zieht sich durch jede Stunde.
rubricNaWi Bewertungsraster
Entwickeln Sie ein Raster für Versuchsprotokolle, Experimentierdesign, CER Schreiben oder wissenschaftliche Modelle, das Erkenntnismethoden und konzeptuelles Verständnis neben der prozeduralen Sorgfalt bewertet.
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Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Anwendung biologischer Methoden in der Kriminalistik, z.B. DNA-Fingerprinting.
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Biotechnologie in der Industrie
Die Schülerinnen und Schüler analysieren Anwendungen der Biotechnologie in der Produktion von Medikamenten, Lebensmitteln und Biomaterialien.
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