Biologie · Klasse 7

Ideen für aktives Lernen

Mutationen und ihre Folgen

Aktives Lernen funktioniert bei Mutationen besonders gut, weil die abstrakten genetischen Veränderungen für Schülerinnen und Schüler greifbar gemacht werden müssen. Durch Modelle, Simulationen und reale Beispiele erkennen sie die Zufälligkeit und Vielfalt von Mutationen, was Vorurteile abbaut und nachhaltiges Verständnis fördert.

• KMK Bildungsstandards
• KMK: Sekundarstufe I - Entwicklung
• KMK: Sekundarstufe I - System

• 30–45 Min.
• Partnerarbeit → Ganze Klasse
• 4 Aktivitäten

Aktivität 01

• Planspiel
• 30 Min. · Partnerarbeit

Modellbau: DNA-Mutationen nachstellen

Schüler erhalten Karten mit DNA-Basen (A, T, C, G) und bauen eine Sequenz auf. In Paaren führen sie Punktmutationen, Insertionen oder Deletionen durch und lesen die veränderte Sequenz ab. Sie vergleichen Original und Mutante hinsichtlich möglicher Proteinveränderungen.

Erklären Sie, wie Mutationen als zufällige Veränderungen im Erbgut entstehen können.

Moderationstipp

Lassen Sie beim Modellbau (Aktivität 1) gezielt Fehler einbauen, damit Schülerinnen und Schüler sie korrigieren und so ihr Verständnis für DNA-Veränderungen vertiefen.

Worauf zu achten ist

Geben Sie jedem Schüler eine Karte mit einem Mutationsszenario (z.B. 'Ein Basenpaar wird ausgetauscht', 'Ein ganzes Chromosom geht verloren'). Die Schüler schreiben eine kurze Erklärung, welche Art von Mutation dies ist und eine mögliche Auswirkung auf den Organismus.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Sozialbewusstsein
• Entscheidungsfähigkeit

Aktivität 02

• Planspiel
• 45 Min. · Kleingruppen

Stationsrotation: Mutationstypen erkunden

Richten Sie vier Stationen ein: Punktmutation (Basentausch mit Würfeln), Insertion (Zettel einfügen), Deletion (Zettel entfernen) und Chromosomenbruch (Sticks brechen). Gruppen rotieren alle 10 Minuten, notieren Beobachtungen und Folgen.

Analysieren Sie die möglichen positiven und negativen Folgen von Mutationen für einen Organismus.

Worauf zu achten ist

Stellen Sie eine Tabelle mit drei Spalten bereit: 'Mutationstyp', 'Mechanismus' und 'Mögliche Folge'. Die Schüler füllen die Tabelle für Punktmutationen und Chromosomenmutationen aus. Überprüfen Sie die Einträge auf Korrektheit.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Sozialbewusstsein
• Entscheidungsfähigkeit

Aktivität 03

• Planspiel
• 35 Min. · Kleingruppen

Fallstudien-Analyse: Reale Mutationen

Teilen Sie Beispiele wie Sichelzellanämie oder Antibiotikaresistenz aus. In Kleingruppen analysieren Schüler Ursache, Folgen und evolutionäre Bedeutung, präsentieren dann der Klasse.

Beurteilen Sie die Rolle von Mutationen als Motor der Evolution.

Worauf zu achten ist

Diskutieren Sie in Kleingruppen die Aussage: 'Mutationen sind immer schlecht'. Fordern Sie die Schüler auf, Argumente für und gegen diese Aussage zu sammeln, und begründen Sie ihre Schlussfolgerung mit Beispielen aus dem Unterricht.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Sozialbewusstsein
• Entscheidungsfähigkeit

Aktivität 04

• Rollenspiel
• 40 Min. · Kleingruppen

Rollenspiel: Mutation in der Population

Schüler simulieren eine Population mit farbigen Karten als Allele. Zufällige Mutationen (Würfelwurf) verändern Karten, Gruppen beobachten Ausbreitung über Generationen.

Erklären Sie, wie Mutationen als zufällige Veränderungen im Erbgut entstehen können.

Worauf zu achten ist

Geben Sie jedem Schüler eine Karte mit einem Mutationsszenario (z.B. 'Ein Basenpaar wird ausgetauscht', 'Ein ganzes Chromosom geht verloren'). Die Schüler schreiben eine kurze Erklärung, welche Art von Mutation dies ist und eine mögliche Auswirkung auf den Organismus.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Sozialbewusstsein
• Selbstwahrnehmung

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Unterrichten Sie Mutationen mit einer Mischung aus Hands-on-Aktivitäten und konzeptueller Klärung. Vermeiden Sie es, Mutationen nur als negativ darzustellen, und betonen Sie ihre Rolle in der Evolution. Nutzen Sie Alltagsbeispiele wie Laktoseverträglichkeit oder Resistenzen, um die Relevanz zu zeigen. Wichtig ist, die Zufälligkeit von Mutationen durch Simulationen erfahrbar zu machen, statt sie als Fehler zu stigmatisieren.

Erfolgreiches Lernen zeigt sich, wenn Schülerinnen und Schüler Mutationstypen unterscheiden, ihre Auswirkungen erklären und zwischen schädlichen, neutralen und vorteilhaften Mutationen abwägen können. Sie nutzen Fachbegriffe präzise und begründen ihre Aussagen mit Beispielen aus den Aktivitäten.

---

Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• Mutationen sind immer schädlich und verursachen Krankheiten. During Rollenspiel: Mutation in der Population (Aktivität 4), beobachten Sie, ob Schülerinnen und Schüler auch vorteilhafte Mutationen wie Resistenzen oder Anpassungen an Umweltbedingungen einbeziehen. Lenken Sie die Diskussion gezielt auf Beispiele aus dem Unterricht, z.B. Sichelzellanämie oder Antibiotikaresistenzen.

  Während der Stationsrotation: Mutationstypen erkunden (Aktivität 2) konfrontieren Sie die Schülerinnen und Schüler mit neutralen Mutationen wie stummen Mutationen oder mit vorteilhaften Beispielen wie der Lactasepersistenz. Lassen Sie sie selbstständig Karten mit positiven, negativen und neutralen Folgen sortieren.

• Mutationen entstehen nur durch Strahlung oder Chemikalien. During Modellbau: DNA-Mutationen nachstellen (Aktivität 1), verwenden Sie Würfel oder Münzen, um spontane Kopierfehler zu simulieren. Wiederholen Sie die Simulation mehrmals und lassen Sie Schülerinnen und Schüler zählen, wie oft Mutationen ohne äußere Einflüsse entstehen.

  Während der Hands-on-Simulation in Aktivität 1 zeigen Sie, dass die meisten Mutationen zufällige Kopierfehler sind. Fragen Sie gezielt nach der Häufigkeit von Mutationen ohne externe Faktoren und vergleichen Sie dies mit den seltenen Fällen durch Strahlung oder Chemikalien.

• Mutationen wirken sich nicht auf Nachkommen aus. During Stationsrotation: Mutationstypen erkunden (Aktivität 2), achten Sie darauf, ob Schülerinnen und Schüler zwischen somatischen und Keimbahnmutationen unterscheiden. Lassen Sie sie gezielt nach Keimbahnmutationen suchen und deren Vererbung diskutieren.

  Im Rollenspiel: Mutation in der Population (Aktivität 4) fordern Sie die Schülerinnen und Schüler auf, Generationen zu simulieren und zu beobachten, wie sich vererbte Mutationen in einer Population ausbreiten. Nutzen Sie Peer-Feedback, um falsche Vorstellungen zur Weitergabe von Mutationen zu korrigieren.

---

In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Planspiel
• Rollenspiel