Erkenntnisse gewinnen

Modelle für den Biologieunterricht - 5 Beispiele

Was macht den Arm beweglich? Wie fängt die Kröte ihre Beute. Wieso sind Bienenwaben sechseckig? In der Biologie helfen Modelle neue Erkenntnisse zu biologischen Phänomenen zu gewinnen. Wir zeigen Ihnen beispielhaft wie.

Modelle für den Biologieunterricht fördern die Erkenntnisgewinnung.
Können Bienen rechnen? Modelle in der Biologie helfen bei der Erkenntnisgewinnung. ©Bettapoggi - stock.adobe.com

Am 28. Februar 1953 war Watson und Crick plötzlich klar, wie die DNA aufgebaut sein muss Wie war das möglich? Ganz einfach: Sie nahmen die experimentellen Erkenntnisse ihrer Fachkollegen und fügten diese zu einem Modell zusammen. Auf diese Idee war vor Ihnen noch keiner gekommen. Und damit gelang Ihnen die bahnbrechende Erkenntnis: die DNA ist in Form einer spiralförmig gewundenen Doppelhelix organisiert. Dieses Beispiel zeigt, wie Modelle in der Biologie auch verwendet werden können: als Werkzeug zur Erkenntnisgewinnung.

Modelle für den Biologieunterricht

Modelle in der Biologie werden im Unterricht vielfältig eingesetzt. Oft zeigen sie Schülerinnen und Schülern ein fertiges Konzept oder ein Theorieelement. Bei dieser Art von Modellen handelt es z.B. um Strukturmodelle von tierischen und pflanzlichen Organen oder Funktionsmodelle. Durch die Entscheidung der KMK, die Modelle in der Biologie dem Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung zuzuordnen, kommt den Modellen noch ein ganz andere Funktion zu: nämlich  als Werkzeug naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung. Somit erfüllen  Modelle in der Biologie drei verschiedene Funktionen:

  1. Beschreibung und Erklärung von Phänomenen
  2. Systematische Entwicklung von Vorhersagen über Phänomene
  3. Systematische Entwicklung und Überprüfung von Hypothesen über Phänomene

Mit Modellen Erkenntnisse gewinnen – 5  Beispiele für den Biologieunterricht

Folgende Beispiele für den Biologieunterricht haben eines gemeinsam: Mit Hilfe von einfachen Materialien aus dem Haushalt können die Schülerinnen und Schüler die verschiedenen Modelle selbst planen, bauen und ihre Funktion überprüfen.

Wieso bauen Bienen sechseckige Waben?

Alle Waben in einem Bienenstock sind aus sechs gleichlangen Seiten aufgebaut. Die symmetrische Anordnung lässt vermuten, dass die Bienen präzise die Seitenlängen abmessen können. Experimente konnten aber beweisen: Bienen bauen die Waben weder sechseckig noch messen sie die Länge ab. Forscherauftrag: Sei kreativ! Nenne Möglichkeiten Bienenwaben nachzubauen. Erstelle eine Bauanleitung.

Können Bienen rechnen? – Material zum Strukturmodell

Online-Dokument
Unterricht Biologie Nr. 397/398 2014 Modelle Online-Dokument

Modelle dienen nicht nur zur Präsentationen biologischer Konzepte oder Theorien, sondern sind Werkzeuge naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung. 

33,00 EUR Preise jeweils zzgl. Versandkosten

Produkt ansehen

Wie fängt die Kröte ihre Beute?

Die Erdkröte (Bufo bufo) bevorzugt als Beute Würmer, Nacktschnecken, Spinnen und Insekten. Für den Menschen ist die Kröte daher ein nützlicher Schädlingsvertilger im Garten. Zum Fang der Beute klappt die Kröte ihre Zunge aus und befördert die getroffene Beute damit in den Mund. Forscherauftrag: Baue in einem Modell die Krötenzunge nach. Finde heraus, wie die Klappzunge funktioniert.

Wie funktioniert eine Klappzunge? – Material zum Modellversuch

Wer ist verwandt?

Die moderne Systematik (Kladistik) ordnet Tiere anhand von Merkmalen unterschiedlichen Gruppen zu. Zuvor muss aber eine wichtige Entscheidung getroffen werden: Welche Merkmale sind zur Charakterisierung geeignet? Welche Merkmale sind auf welcher Ebene eines hieraschischen Systems geeignet? Das Ordnen der Merkmale führt dann unmittelbar zu Fragen der Evolution. Denn die zeitliche Entstehung eines Merkmals ist ebenfalls von Bedeutung. Forscherauftrag: Erstelle für folgende Tiere einen Ähnlichkeitsbaum: Stubenfliege, Kohlweißling, Karpfen, Laubfrisch, Zauneidechse. Haushuhn, Hund, Gorilla und Mensch. Nutze dazu auch dein Vorwissen über die Merkmale verschiedener Tiergruppen.

Der Ähnlichkeitsbaum  - Material zum dreidimensionalen Modell

Wieso ist der Dünndarm stark strukturiert?

Die Innenseite des Dünndarms weist eine eigenwillige Struktur auf. Sie ist stark eingefaltet. Die Falten werden Kerckring-Falten genannt. Auf diesen Falten befinden sich Darmzotten.  Diese enthalten ein Netz an feinen Blutgefäßen, den Zottenkapillaren. Forscherfrage: Welchen Vorteil hat die stark gefaltete und strukturierte Oberfläche des Darms? Vergleiche mit einer glatten Oberfläche?

Alleskönner Dünndarm: Verdauen und Resorbieren – Material zum Modellversuch

Was macht den Arm beweglich?

Der Ellenbogen liegt zwischen Oberarm und Unterarm. Durch ihn wird die Beugung und Streckung des Unterarms gegen die Oberarm ermöglicht. An der Bewegung scheinen Knochen und Muskeln beteiligt zu sein. In einem Röntgenbild kann man jedoch nur die Knochen erkennen. Forscherauftrag: Entwickle eine Idee, wie ein Zusammenspiel von Kochen und Muskeln möglich wäre.

Beweglich sein -  Material zum Strukturmodell

Weitere Modelle für den Biologieunterricht finden Sie hier:

Kennzeichen des Lebendigen
Ist Leben auf dem Mars möglich?

Angepasstheit an Kälte
Tierische Strategien gegen Kälte: Die 7 besten Modellexperimente

Fakten zum Artikel
Unterricht (45-90 Min) Schuljahr 5-10