Ute Harms

Ohne Energie geht nichts!

Ute Harms

Ein Baby schreit . Ein Blitz zuckt über den Himmel. Eine Gabel fällt vom Tisch. Was verbindet diese drei doch so unterschiedlich erscheinenden Ereignisse? Sie alle haben irgendwie mit Energie zu tun; mit Hilfe des Begriffs Energie sind sie alle drei wissenschaftlich erklärbar. Das Schreien des Babys erfordert komplexe neuronale und muskuläre Abläufe, die des Einsatzes von Energie bedürfen. Diese wird im Organismus durch die Zellatmung bereit gestellt. Durch verschiedene Transportprozesse gelangt sie in Form chemischer Energie zu den für das Schreien ursächlichen Körperzellen. Der Blitz stellt eine natürliche Funkenentladung zwischen verschieden geladenen Wolken oder zwischen Wolke und Erde dar. Es fließt Strom, elektrische Energie. Die Gabel besitzt Lageenergie. Diese wird beim Herabfallen vom Tisch in Bewegungsenergie umgewandelt.
Wie diese drei Beispiele zeigen, so ist der Begriff Energie für das Erklären zahlreicher Phänomene und Zusammenhänge vollkommen verschiedener Lebensbereiche zentral. In der Biologie spielt Energie auf allen Systemebenen des Lebens ebenso wie in den unterschiedlichen Themenbereichen (z.B. Ernährung, Bewegung, Stoffkreisläufe) eine zentrale Rolle. Dementsprechend sind energetische Betrachtungen ein wesentliches Element des Biologieunterrichts. In den aktuellen Vorgaben für den Biologieunterricht ist der Energiebegriff beispielsweise im Zusammenhang mit „Stoff- und Energieumwandlung verankert (vgl. für die Sek. I: Bildungsstandards im Fach Biologie für den Mittleren Schulabschluss; Sek. II: Einheitliche Prüfungsanforderungen in der Abiturprüfung Biologie). Auch schon im Sachunterricht der Grundschule werden Kinder zumindest implizit mit dem Energiebegriff konfrontiert (z.B. in Klasse 3 und 4 im Kontext der Themenbereiche Nahrungsketten, Ernährung, Wachstum, regenerative Energien; s. Lehrplan Schleswig-Holstein).
Neben der aus den Inhalten der Fachwissenschaft Biologie sich ergebenden Notwendigkeit, diesen Begriff SchülerInnen als ein Basiskonzept zu vermitteln, ist die Bedeutung von Energie in der Alltagswelt ein weiterer Grund, ihn im Unterricht zu behandeln. Sowohl auf der individuellen Ebene (z.B. im Zusammenhang mit Ernährung oder sportlichen Aktivitäten) als auch auf der familiären (z.B. im Zusammenhang mit dem „Energieverbrauch im Haushalt) und der gesellschaftlichen Ebene (z.B. im Zusammenhang mit den Themen Umweltschutz, Energiewende, Klimawandel) kommen Kinder und Jugendliche im Alltag mit dem Energiebegriff unweigerlich in Berührung.
Studien aus dem Bereich der Vorstellungsforschung zu Energie zeigen international deutliche Verständnisschwierigkeiten bei Lernenden ebenso wie bei Lehrenden unterschiedlicher Altersgruppen im Kontext Biologie (u.a. Burger, 2001; Chabalengula u.a., 2011). Dies liegt sicherlich vor allem darin begründet, dass Energie in seiner naturwissenschaftlichen Bedeutung ein abstraktes und schwer zu erfassendes Konzept ist und in Alltagszusammenhängen häufig wissenschaftlich nicht adäquat verwendet wird. Hinzu kommt, dass der Energiebegriff explizit im Physik- und Chemie- aber nur selten im Biologieunterricht eingeführt wird. Studien zeigen außerdem, dass es SchülerInnen schwerfällt, ihr Wissen über Energie von einem naturwissenschaftlichen Fach auf ein anderes zu übertragen (Opitz u.a., 2015). So wird zum einen die Entwicklung eines kohärenten Energieverständnisses über die Fächer hinweg behindert; zum anderen gelingt es nicht, SchülerInnen die einzelnen fachlichen Schwerpunkte des Begriffs in Abgrenzung zu den anderen naturwissenschaftlichen Fächern deutlich zu machen.
Vor dem Hintergrund der dargelegten Zusammenhänge ist das Ziel dieses UB-Heftes einerseits, mit den einzelnen Unterrichtsmodellen den Energiebegriff angewendet auf ausgewählte biologische Phänomene explizit im Unterricht zu vermitteln. Andererseits sollen diese dazu dienen, SchülerInnen die Entwicklung eines fächerübergreifenden Energiebegriffs zu...
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Fakten zum Artikel
aus: Unterricht Biologie Nr. 411 / 2016

Energie in der Biologie

Beitrag aus Zeitschrift Unterricht Biologie Fachwissen Schuljahr 5-13