Einführung in die klassische
Genetik (Kurzentwurf)
1 Unterrichtsgegenstand
1.1 Thema der Unterrichtsstunde
Experimenteller Nachweis der
Vererbung von Merkmalen und Regelmäßigkeiten (Gesetzmäßigkeiten)
bei der Weitergabe von Erbinformationen. Schwerpunkte: Welche Objekte sind
geeignet? Welche Merkmale sollen verfolgt werden? Welche Methoden verwendet
der Genetiker (künstliche Befruchtung)?
1.2 Thema der Unterrichtsreihe
Genetik
1.3 Thema des unmittelbar
vorangegangenen Unterrichts
Entwicklungsbiologie: §
218
1.4 Thema der folgenden Stunden
Experimenteller Nachweis der
Vererbung von Merkmalen und Regelmäßigkeiten (Gesetzmäßigkeiten)
bei der Weitergabe von Erbinformationen. Durchführung eines Kreuzungsexperiments
mit folgenden Schwerpunkten: Einführung von Symbolen (P, F1, F2, Symbole
für die Merkmale); statistische Absicherung der Ergebnisse in der
F2-Generation durch Zahlenangaben.
2 Unterrichtsvoraussetzungen
In der vorletzten Stunde habe
ich die S. gebeten, einmal aufzuschreiben, was sie über die Genetik
bereits wissen und was sie gerne wissen würden. Dabei ergab sich,
dass viele S. bereits wissen:
dass das menschliche Geschlecht
über Geschlechtschromosomen (X und Y) vererbt wird,
dass viele Merkmale und bestimmte
Krankheiten erblich sind, manche davon geschlechtstypisch.
Großes Interesse besteht
vor allem daran, etwas über die Erblichkeit menschlicher Körpermerkmale
wie z. B. Haar- und Augenfarbe, Blutgruppen, aber auch über der Erblichkeit
von Krankheiten zu erfahren. Einzelne S. hatten Kenntnis vom Begriff "Allel(e)".
Für eine Einführung in die klassische Genetik bietet es sich
an, eingangs die Erblichkeit von Merkmalen allgemein aufzugreifen, um die
Frage abzuleiten, wie man diese experimentell beweisen könnte (Problemorientierung).
3 Unterrichtsziele/Lernziele
3.1 Grobziel
Die
S. stellen notwendige Vorüberlegungen zur Durchführung eines
Kreuzungsexperimentes an.
3.2 Feinziele
Die S.
können an Hand einer Folie
begründen, welche Objekte für die Durchführung eines Kreuzungsexperiments
geeignet sind, indem sie die Nachteile und Vorteile möglicher Objekte
diskutieren.
können begründen,
warum es leichter ist, bei dem Kreuzungsexperiment zunächst nur ein
Merkmal zu verfolgen.
können begründen,
warum es wichtig ist, bei einem Kreuzungsexperiment mit der Saaterbse eine
Selbstbestäubung der Pflanze zu unterbinden.
4 Didaktische Überlegungen
Im Mittelpunkt der klassischen
Genetik steht die Auswertung eines Kreuzungsexperiments. Zunächst
wird i. d. R. ein dominant-rezessiver, später ein intermediärer
Erbgang betrachtet. Bevor die S. aber ein Kreuzungsexperiment auswerten,
scheint es sinnvoll, erst einmal die wissenschaftliche Fragestellung heraus
zu arbeiten, die hinter einem solchen Versuch steht:
Welche Objekte sind für
ein Kreuzungsexperiment geeignet und warum?
Welche Merkmale sollen verfolgt
werden?
Mit welchen Methoden arbeitet
der Genetiker?
Aussagen über die Methoden,
die der Genetiker anwendet, können sinnvollerweise erst gemacht werden,
nachdem geklärt wurde, mit welchen Objekten er arbeitet. Da sich die
S. zuvor Entwicklungsbiologie beschäftigt haben, ist anzunehmen, dass
sie in erster Linie an eine Vererbung von Merkmalen des Menschen denken
werden. Um sie zum Erkenntnisweg der mendelschen Versuche (Objekt: Pflanze)
zu führen, soll die Auswahl der Objekte so eingeengt werden, dass
der Mensch als Untersuchungsobjekt von vornherein ausgeschlossen ist.
5 Methodische Überlegungen
Aus den didaktischen Überlegungen
lassen sich die Konsequenzen für die methodischen Schritte ableiten.
Ein Einstieg knüpft - wie erwähnt - am besten an die schriftlich
fixierten S.-Äußerungen zur Frage an, was sie denn schon über
die Genetik wüssten. Hier kann bereits die Frage aufgeworfen werden,
wie man experimentell nachweisen könnte, dass Merkmale vererbt werden.
Um zu gewährleisten, dass die S. auch an wirklich einfache Experimente
denken, wird die Experimentierzeit auf die Zeit Mendels zurückgeschraubt.
Da neben dem visuellen auch der haptische Sinn der S. angesprochen werden
soll, werden auch die Untersuchungsobjekte selbst an geeigneter Stelle
in die Klasse gegeben. Die Stunde endet mit einem "Cliffhanger", d. h.
die Durchführung des Experimentes steht für die nächste
Stunde an (=> Neugier auf Ergebnisse).
6 Skizze des geplanten Unterrichtsverlaufs,
Tabellarische
Übersicht des Unterrichtsverlaufs
Zeit, Unterrichtsphasen, geplantes Lehrerverhalten, Sozialform, antizipierte
Schülerleistung, Methoden und Medien
11:50, Problemstellung
L.: "Stellt euch vor, ihr würdet vor 145 Jahren leben, und ihr wollt experimentell nachweisen, dass Merkmale vererbt werden. Wie würdet ihr vorgehen?"
L. notiert Problemstellung
an der Tafel: Wie kann man experimentell
beweisen, nach welchen Gesetzmäßigkeiten Merkmale vererbt werden?
S. schlagen evtl. vor, Lebewesen
mit unterschiedlichen Merkmalen zu vermehren und zu beobachten, welches
Merkmal sich durchsetzt. UG, Tafel
11:55, Erarbeitung I, Zwischenergebnissicherung
L.: Was ihr vorgeschlagen habt, würde man als Kreuzungsexperiment bezeichnen. (Festhalten an der Tafel: Planung eines Kreuzungsexperiments) Zunächst müsst ihr aber überlegen, welche Lebewesen ihr für ein solches Experiment verwenden könnt. Der Augustinermönch Gregor Mendel
hatte 1853 in einem Klostergarten in Brünn beispielsweise folgende
Objekte zur Verfügung (Folie):
Saaterbsen mit roten und weißen
Blüten
Saaterbsen mit zwei verschiedene
Samenfarben: gelb und grün
Zwei verschiedene Samenformen:
runde und kantige Erbsen
Kühe mit weißem und
mit geflecktem Fell
"Welche Objekte würdet
ihr für ein Experiment verwenden, welche nicht, und warum?"
L. notiert an Tafel: Auswahl
geeigneter Objekte, z. B. Saaterbse: schnell zu vermehren, viele Nachkommen.
-> ermöglicht statistische Absicherung der Kreuzungsergebnisse
S. begründen, weshalb
Erbsen als Objekte besser geeignet sind ("Man kann schneller und mehr Nachkommen
erzeugen als bei Kühen").
UG, OHF1, Tafel
12:05, Erarbeitung II, Zwischenergebnissicherung
L.: "Ich habe euch die besagten
Erbsen mitgebracht (Petrischalen mit Erbsen). Nennt Merkmale, die ihr beobachten
könnt!"
L.: "Welche Merkmale sollen verfolgt werden?"
L. notiert an Tafel: Verfolgen nur eines Merkmals (z. B. Samenfarbe) ist vorteilhaft, da es ein leichteres Auswerten der Ergebnisse ermöglicht.
S.:"Die Samen der Saaterbse
können grün oder gelb sein. Außerdem gibt es gelbe Samen,
die rund und gelbe, die schrumpelig sind, grüne Samen, die rund und
grüne, die schrumpelig sind."
Petrischalen mit verschiedenen
Erbsen
S. schlagen vor, zunächst
ein Merkmal zu betrachten.
UG, Tafel
12:15, Erarbeitung III,
Ergebnissicherung
L.: "Damit könnten
wir beginnen, wenn es nicht noch ein Problem gäbe: Diese Folie
zeigt eine Blüte der Saaterbse. Beschreibt den Aufbau! Welches Problem
könnte entstehen?"
L.: "Was könntet ihr
unternehmen, um eine Selbstbestäubung zu verhindern?"
L. notiert an Tafel: Wichtiger
Arbeitsschritt im Vorfeld: Entfernen der Staubbeutel. Grund: Selbstbestäubung
der Pflanze durch fremden Pollen muss ausgeschlossen sein. Ziel: Erzeugung
von Pflanzen, die bezüglich des zu untersuchenden Merkmals reinerbig
sind.
L.: "Genauso ist es. Dieses
Experiment hat der Augustinermönch Gregor
Mendel in den Jahren 1853-1868 in einem Klostergarten in Brünn
durchgeführt. Was bei diesem Experiment herausgekommen ist, ist auf
diesem AB dargestellt. HA: "Stellt Vorüberlegungen zur Auswertung
der Ergebnisse an!" (Falls Zeit zur Verfügung steht: "Beginnt mit
der Bearbeitung des AB!")
S. beschreiben den Aufbau
und nennen mögliche Selbstbestäubung als Schwierigkeit ("Man
kann nicht sicher sein, ob Pollen von der Pflanze mit dem anderen Merkmal
oder von der ausgewählten Pflanze stammt").
S.: "Die Staubbeutel müssten
entfernt werden."
UG, OHF2, Tafel, AB
12:35 Stundenende
7 Literaturliste
CLAUS, R., u. a.: Natura
2. Stuttgart u. a. 1991. S. 316 ff.
ESCHENHAGEN, D., u.
a.: Fachdidaktik Biologie. 3. Aufl., Köln 1996.
HAFNER, L., Hoff,
P.: Genetik.Hannover 1995. S. 25 ff.
MIRAM, W., Scharf,
K.-H. (Hrsg.): Biologie heute S II. Hannover 1997.
8 Anhang
8.1 Entwurf des Tafelbildes
Wie kann man experimentell
beweisen, nach welchen Gesetzmäßigkeiten Merkmale vererbt werden?
Planung eines Kreuzungsexperiments.
Auswahl geeigneter Objekte,
z. B. Saaterbse: schnell zu vermehren, viele Nachkommen -> ermöglicht
statistische Absicherung der Kreuzungsergebnisse.
Verfolgen nur eines Merkmals
(z. B. Samenfarbe) ist vorteilhaft, da es ein leichteres Auswerten
der Ergebnisse ermöglicht.
Wichtiger Arbeitsschritt im
Vorfeld: Entfernen der Staubbeutel. Grund: Selbstbestäubung der Pflanze
durch fremden Pollen muss ausgeschlossen sein. Ziel: Erzeugung von Pflanzen,
die bezüglich des zu untersuchenden Merkmals reinerbig sind.
Das Spiel ist ein grafisch und inhaltlich sehr ansprechendes Lernspiel (mit Test), dass sich sowohl zum Erwerb von Kenntnissen als auch zum Üben eignet. Zielgruppe: Sek.II.
Herausgeber: Verein zur Förderung der Humangenomforschung e.V. in Zusammenarbeit mit dem Bundesministerium für Bildung und Forschung, DHGP und NGFN.
