Biologie

Biologie in der gymnasialen Oberstufe

Das Fach Biologie

Biologie beschäftigt sich mit den grundlegenden Fragen des Lebens: Wie sind Zellen aufgebaut und wie funktionieren sie? Wie wird genetische Information gespeichert und weitergegeben? Wie entstehen Arten und wie verändern sich Populationen? Wie verarbeiten Lebewesen Informationen? Wie funktionieren Ökosysteme – und welchen Einfluss hat der Mensch auf sie?
Damit ist Biologie weit mehr als das Lernen von Fachbegriffen. Der Unterricht in der gymnasialen Oberstufe vermittelt ein vernetztes Verständnis biologischer Zusammenhänge und befähigt dazu, biologische Fragestellungen wissenschaftlich zu untersuchen, Informationen kritisch zu beurteilen und begründete Entscheidungen zu treffen.
Biologische Erkenntnisse spielen eine wichtige Rolle bei aktuellen Fragen etwa aus den Bereichen Gesundheit, Ernährung, Medizin, Gentechnik, Umwelt- und Naturschutz sowie Biodiversität. Der Biologieunterricht leistet damit einen wichtigen Beitrag dazu, gesellschaftliche und politische Diskussionen auf einer fachlich fundierten Grundlage zu verstehen und sich an ihnen zu beteiligen.

Wie wird im Biologieunterricht gearbeitet?

Biologie ist ein experimentelles und wissenschaftsorientiertes Fach. Deshalb geht es in der Oberstufe nicht nur darum, biologische Inhalte zu kennen, sondern auch darum, wie biologische Erkenntnisse gewonnen werden.
Die Schülerinnen und Schüler lernen unter anderem,

• biologische Fragestellungen zu entwickeln, Hypothesen aufzustellen,
• Beobachtungen und Experimente zu planen und durchzuführen,
• biologische Daten zu erfassen und auszuwerten, Diagramme und andere Darstellungen zu interpretieren,
• Modelle anzuwenden und deren Grenzen zu reflektieren,
• mit Labor- und Freilandmethoden zu arbeiten,
• Informationen und Quellen kritisch zu prüfen,

Damit fördert der Biologieunterricht vier zentrale Kompetenzbereiche: Sachkompetenz, Erkenntnisgewinnungskompetenz, Kommunikationskompetenz, Bewertungskompetenz.

Biologie in der Einführungsphase

Der Unterricht in der Einführungsphase knüpft an die in der Sekundarstufe I erworbenen Kenntnisse und Kompetenzen an und entwickelt diese weiter. Im Mittelpunkt steht das Jahresthema Zellbiologie. Die Schülerinnen und Schüler betrachten biologische Strukturen zunehmend auf verschiedenen Ebenen und setzen sich mit den Zusammenhängen zwischen Struktur und Funktion auseinander.
Zentrale Themen der Einführungsphase sind:

• Struktur und Funktion von Zellen
• Struktur und Funktion von Proteinen und Enzymen
• humanbiologische Aspekte der Zellbiologie
• Entwicklungsbiologie bei Tieren und Pflanzen

Verbindlich sind dabei die ersten drei Themenfelder. Die Entwicklungsbiologie kann ergänzend einbezogen werden.
Ein wichtiger Schwerpunkt liegt auf dem Verständnis biologischer Zusammenhänge: Die Schülerinnen und Schüler lernen beispielsweise, wie der Aufbau von Zellstrukturen mit ihren Funktionen zusammenhängt und wie biologische Vorgänge auf molekularer Ebene erklärt werden können.
Auch die Grundlagen der Biochemie werden aufgegriffen. Dazu gehören insbesondere die grundlegenden Strukturen von Kohlenhydraten, Lipiden und Proteinen sowie die Funktion von Enzymen. Eine vertiefte Behandlung biochemischer Prozesse erfolgt anschließend in der Qualifikationsphase.

Die Qualifikationsphase

In der Qualifikationsphase werden die biologischen Inhalte zunehmend komplexer und stärker miteinander vernetzt. Ein wesentliches Ziel ist es, biologische Sachverhalte nicht isoliert zu betrachten, sondern Zusammenhänge zwischen verschiedenen Systemebenen zu erkennen von molekularen Vorgängen bis hin zu Ökosystemen und der Biosphäre.

Q1-Genetik und Gentechnik

In Q1 steht die genetische Information im Mittelpunkt.
Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich unter anderem mit

• der Speicherung und Realisierung genetischer Information,
• Genen und Gentechnik,
• grundlegenden Aspekten der Humangenetik,
• Anwendungsgebieten der Gentechnik und ihren gesellschaftlichen Herausforderungen sowie
• Modellen zur Steuerung der Genaktivität.

Q2 Evolution und Informationsverarbeitung

Q2 verbindet zwei große Themenbereiche der modernen Biologie: Evolution und Informationsverarbeitung (Neurobiologie) in Lebewesen.

Evolution
Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich mit der Entstehung und Entwicklung des Lebens sowie mit den Mechanismen der Evolution. Dazu gehören beispielsweise: Belege für Evolution, Selektion, Verwandtschaft, Artbildung und Biodiversität, und Evolutionstheorien.

Informationsverarbeitung und Neurobiologie
Der zweite Schwerpunkt von Q2 liegt auf der Informationsverarbeitung in Lebewesen.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen unter anderem,

• wie Nervenzellen Informationen aufnehmen und weiterleiten,
• wie Sinnesinformationen verarbeitet werden und
• wie Medikamente, Drogen, Alkohol oder Nervengifte auf neurobiologische Prozesse einwirken können.

Auch Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson oder Multiple Sklerose können im Zusammenhang mit neurobiologischen Fragestellungen betrachtet werden.

Q3 – Ökosysteme und Stoffwechselphysiologie

In Q3 richtet sich der Blick auf biologische Systeme und deren Wechselwirkungen mit ihrer Umwelt.

Ökosysteme
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen Strukturen und Zusammenhänge in Ökosystemen. Dabei geht es beispielsweise um Wechselwirkungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt sowie um die Beziehungen innerhalb von Lebensgemeinschaften. In der Stoffwechselphysiologie liegen die Schwerpunkte auf grundlegenden Stoffwechselprozessen wie der Fotosynthese und der Zellatmung.
Damit werden Vorgänge auf unterschiedlichen biologischen Ebenen miteinander verbunden und Zusammenhänge von molekularen Prozessen bis hin zu Organismen und Ökosystemen deutlich.

Q4-Mensch und Umwelt: Nachhaltigkeit und Biodiversität

In Q4 steht die Frage im Mittelpunkt, wie der Mensch auf Ökosysteme einwirkt und wie ein nachhaltiger Umgang mit natürlichen Lebensgrundlagen gestaltet werden kann. Dabei geht es unter anderem darum, biologische Zusammenhänge zu verstehen, Veränderungen von Ökosystemen zu analysieren und die Bedeutung von Biodiversität zu erfassen. Auf dieser Grundlage können Fragen des Natur- und Umweltschutzes sowie der nachhaltigen Nutzung biologischer Ressourcen fachlich fundiert diskutiert werden.

Für wen eignet sich Biologie?

Biologie in der Oberstufe ist besonders interessant für Schülerinnen und Schüler, die

• Freude an naturwissenschaftlichen Fragestellungen haben,
• biologische Zusammenhänge verstehen und erklären möchten,
• bereit sind, mit Fachbegriffen und Modellen zu arbeiten,
• Diagramme und Abbildungen analysieren und Daten auswerten möchten,
• sich für Gesundheit, Medizin, Genetik, Evolution oder Umwelt interessieren,
• wissenschaftliche Informationen kritisch hinterfragen und
• biologische Fragestellungen argumentativ beurteilen möchten.

Dabei sollte man wissen: Biologie in der Oberstufe besteht nicht nur aus Auswendiglernen. Wir legen großen Wert auf Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung sowie auf die Anwendung des erworbenen Wissens in neuen Zusammenhängen.

Grundkurs oder Leistungskurs?

Biologie kann in der Qualifikationsphase auf grundlegendem Niveau im Grundkurs oder auf erhöhtem Niveau im Leistungskurs belegt werden.
Beide Kursarten arbeiten an den zentralen biologischen Inhalten und entwickeln die gleichen grundlegenden Kompetenzbereiche. Der Unterschied liegt insbesondere in der Tiefe, Komplexität und Selbstständigkeit der Bearbeitung.
Der Grundkurs vermittelt grundlegende wissenschaftspropädeutische Kenntnisse und Einsichten in biologische Sachgebiete und Methoden.
Im Leistungskurs werden biologische Fragestellungen vertiefter und auf erhöhtem Anforderungsniveau bearbeitet. Dabei werden beispielsweise komplexere Fragestellungen untersucht, wissenschaftliche Erkenntnisprozesse intensiver reflektiert und biologische Zusammenhänge differenzierter beurteilt. Im Leistungskurs steht zudem ein umfangreicheres Fachvokabular zur Verfügung.

Biologie und das Abitur

Der Biologieunterricht bereitet auf die Anforderungen des Landesabiturs vor. Dabei spielen nicht nur Fachwissen, sondern insbesondere die im KCGO festgelegten Kompetenzen eine zentrale Rolle.
In Klausuren und Prüfungssituationen geht es deshalb beispielsweise darum,

• biologische Sachverhalte fachlich korrekt zu erklären,
• Materialien wie Texte, Abbildungen, Tabellen und Diagramme auszuwerten,
• Experimente und Untersuchungsergebnisse zu analysieren,
• biologische Modelle anzuwenden und zu beurteilen,
• Zusammenhänge herzustellen,
• Hypothesen zu überprüfen und
• biologische oder gesellschaftlich relevante Fragestellungen begründet zu bewerten.

Der Unterricht orientiert sich damit an einem kompetenzorientierten Verständnis von Biologie: Wissen soll nicht nur vorhanden sein, sondern verstanden, angewendet, verknüpft und reflektiert werden können.

Wichtige Neuerungen für das Abitur

Mit dem aktuellen KCGO wurde die Prüfungsrelevanz erweitert: Auch die Inhalte des Kurshalbjahres Q4 können Bestandteil des schriftlichen Landesabiturs sein. Dies unterscheidet das aktuelle KCGO wesentlich von der früheren Regelung.

Was Oberstufenbiologie für das Leben mitgibt

Biologie vermittelt nicht nur Wissen über Lebewesen. Das Fach unterstützt die Schülerinnen und Schüler dabei, wissenschaftlich zu denken und begründete Entscheidungen zu treffen.
Sie lernen biologische Informationen zu verstehen, wissenschaftliche Erkenntnisse kritisch zu prüfen, Daten und Modelle zu analysieren, Zusammenhänge zu erkennen, Argumente abzuwägen und eigene begründete Urteile zu entwickeln.
Damit leistet Biologie einen wichtigen Beitrag zur allgemeinen Studierfähigkeit und zur Vorbereitung auf Studium und Beruf. Gleichzeitig eröffnet das Fach Zugänge zu zahlreichen biologischen, medizinischen, naturwissenschaftlichen und umweltbezogenen Studien- und Berufsfeldern.
Biologie hilft somit, die Welt des Lebendigen besser zu verstehen und sich in einer zunehmend von Naturwissenschaft und Technik geprägten Welt informiert, kritisch und verantwortungsvoll zu orientieren.