Biologie · Klasse 13

Ideen für aktives Lernen

Stammzellforschung

Aktives Lernen funktioniert hier besonders gut, weil Stammzellforschung komplexe biologische Konzepte und kontroverse ethische Fragen verbindet. Schülerinnen und Schüler müssen Hierarchien der Potenzialität verstehen und gleichzeitig Abwägungen treffen, was nur durch interaktive Methoden gelingt.

• KMK Bildungsstandards
• STD.KMK.BIO.1.3
• STD.KMK.BIO.5.2

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

Aktivität 01

• Expertenrunde
• 45 Min. · Kleingruppen

Gruppenvergleich: Potenzialitäten-Tabelle

Teilen Sie die Klasse in Gruppen auf. Jede Gruppe recherchiert und erstellt eine Tabelle zu Totipotenz, Pluripotenz und iPS-Zellen mit Beispielen, Vorteilen und Risiken. Gruppen präsentieren und diskutieren Gemeinsamkeiten.

Können iPS-Zellen die Verwendung embryonaler Stammzellen vollständig ersetzen?

Moderationstipp

Bei der Potenzialitäten-Tabelle darauf achten, dass Gruppen zunächst die Begriffe ohne Hilfe definieren und erst im Anschluss Fachbegriffe ergänzen.

Worauf zu achten ist

Teilen Sie die Klasse in zwei Gruppen auf: eine, die für die Verwendung embryonaler Stammzellen argumentiert, und eine, die iPS-Zellen bevorzugt. Geben Sie jeder Gruppe 10 Minuten Zeit, ihre Hauptargumente (ethisch, wissenschaftlich, praktisch) zu sammeln. Führen Sie dann eine moderierte Debatte, bei der die Schüler ihre Standpunkte verteidigen und auf die Argumente der Gegenseite eingehen.

• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Aktivität 02

• Rollenspiel
• 50 Min. · Kleingruppen

Rollenspiel: Ethik iPS vs. embryonal

Weisen Sie Rollen zu: Wissenschaftler, Ethiker, Patienten. Jede Gruppe bereitet Argumente vor, ob iPS embryonale Stammzellen ersetzen können. Führen Sie eine moderierten Debatte durch mit Abstimmung.

Welches Potenzial bietet das Tissue Engineering für die Organtransplantation?

Moderationstipp

Im Rollenspiel die Debattenteilnehmer auffordern, ihre Argumente mit konkreten Beispielen aus den Materialien zu untermauern.

Worauf zu achten ist

Stellen Sie den Schülern eine Tabelle mit drei Spalten zur Verfügung: 'Totipotenz', 'Pluripotenz', 'iPS-Zellen'. Bitten Sie sie, für jede Spalte die wichtigsten Merkmale (z.B. Zelltyp, Differenzierungspotenzial, Gewinnungsmethode, ethische Bedenken) in Stichpunkten zu notieren. Überprüfen Sie anschließend stichprobenartig die Einträge auf Korrektheit und Vollständigkeit.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Sozialbewusstsein
• Selbstwahrnehmung

Aktivität 03

• Expertenrunde
• 40 Min. · Partnerarbeit

Modellbau: Differenzierungspfade

Schüler modellieren mit Karten oder Software die Differenzierung von Stammzellen zu Geweben. Markieren Sie Risikopunkte wie Tumorigenese. Erstellen Sie ein Plakat mit Schritten und Diskussion.

Wo liegen die Risiken einer unkontrollierten Stammzelltherapie?

Moderationstipp

Beim Modellbau die Schülerinnen und Schüler anleiten, zunächst die Differenzierungspfade skizzieren zu lassen, bevor sie Materialien wie Pfeile oder Farben hinzufügen.

Worauf zu achten ist

Bitten Sie die Schüler, auf einem Zettel zu notieren: 1. Eine potenzielle Anwendung des Tissue Engineerings, die sie besonders spannend finden. 2. Eine ethische Frage, die die Stammzellforschung aufwirft und die sie weiter beschäftigt. 3. Einen Begriff aus der heutigen Stunde, den sie noch einmal nachschlagen würden.

• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Aktivität 04

• Expertenrunde
• 35 Min. · Kleingruppen

Fallstudie-Analyse: Tissue Engineering

Verteilen Sie Fälle zu Organtransplantationen mit iPS. Gruppen analysieren Potenziale und Risiken, erstellen Infografiken und teilen Erkenntnisse im Plenum.

Können iPS-Zellen die Verwendung embryonaler Stammzellen vollständig ersetzen?

Worauf zu achten ist

Teilen Sie die Klasse in zwei Gruppen auf: eine, die für die Verwendung embryonaler Stammzellen argumentiert, und eine, die iPS-Zellen bevorzugt. Geben Sie jeder Gruppe 10 Minuten Zeit, ihre Hauptargumente (ethisch, wissenschaftlich, praktisch) zu sammeln. Führen Sie dann eine moderierte Debatte, bei der die Schüler ihre Standpunkte verteidigen und auf die Argumente der Gegenseite eingehen.

• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Unterrichten Sie dieses Thema am besten mit einer Mischung aus Visualisierung, Diskussion und praktischem Handeln. Vermeiden Sie reine Frontalphasen, da die Kombination aus biologischen Fakten und ethischen Fragen eine aktive Auseinandersetzung erfordert. Nutzen Sie die Neugier der Schülerinnen und Schüler auf medizinische Anwendungen, um die abstrakten Konzepte greifbar zu machen.

Erfolgreiches Lernen zeigt sich daran, dass Schülerinnen und Schüler die Unterschiede zwischen Totipotenz, Pluripotenz und iPS-Zellen präzise erklären können. Sie sollen ethische Argumente sachlich diskutieren und die Grenzen sowie Chancen der Technologien realistisch einschätzen.

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Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• Während der Gruppenvergleich: Potenzialitäten-Tabelle beobachten Sie, dass Schülerinnen und Schüler Totipotenz und Pluripotenz als gleichwertig einordnen.

  Nutzen Sie die Tabelle als Grundlage für eine anschließende Lehrkraftintervention: Zeigen Sie an einem konkreten Beispiel (z.B. Zygote vs. embryonale Stammzelle), dass Totipotenz die Bildung extraembryonaler Gewebe einschließt, Pluripotenz jedoch nicht.

• Während des Rollenspiel-Debatte: Ethik iPS vs. embryonal hören Sie Argumente, die iPS-Zellen als risikofrei und identisch zu embryonalen Stammzellen darstellen.

  Fordern Sie die Schüler in der Debatte auf, das Materialblatt zu epigenetischen Risiken zu Rate zu ziehen und diese Punkte in ihren Argumenten zu berücksichtigen.

• Während des Rollenspiel-Debatte: Ethik iPS vs. embryonal wird die ethische Problematik embryonaler Stammzellen verharmlost.

  Lenken Sie die Diskussion gezielt auf die Frage der Embryozerstörung und nutzen Sie das Rollenspiel, um verschiedene Perspektiven (Forscher, Patient, Embryo) einzunehmen.

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In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Expertenrunde
• Rollenspiel