Simulationenim Biologieunterricht

NAWI-Sommer Gmünd, 31. August 2015, E. Nowak

Was ist eine Simulation?

http://www.duden.de/rechtschreibung/simulieren

Simulation “Natural Selection”http://phet.colorado.edu/de/simulation/natural-selection JAVA

Mutationeneinzeln oder kombiniert an- und ausschaltbar

Möglichkeit festzulegen, ob das Merkmal dominant oder rezessiv vererbt werden soll

weiß,

kurzer Schwanz,

normale Zähne

weiß,

kurzer Schwanz,

lange Zähne

weiß,

langer Schwanz,

kurze Zähne

braun,

kurzer Schwanz,

kurze Zähne

SelektionsfaktorWölfe

SelektionsfaktorWölfe

Selektionsfaktor“komplizierte” Nahrung

mögliche ErgebnisseEinpendeln eines Gleichgewichts

mögliche ErgebnisseAussterben der Kaninchen

mögliche Ergebnisse Übernahme der Weltherrschaft durch die Kaninchen

Demo

Animation/Simulation

Animation

bewegte Bilder aus Einzelbildern

Simulation

zusätzlich Variationen möglich

vlab.amrita.edu (2011). Light Microscope. Retrieved 16 August 2015, from vlab.amrita.edu/index.php?sub=3&brch=187&sim=323&cnt=307

Username: noowwel@gmail.com PW: simulationenbiukFlash-Player + Registration

Demo

Erkenntnisse gewinnen: fragen, untersuchen, interpretieren

• E 1 zu Vorgängen und Phänomenen […] Beobachtungen machen oder

Messungen durchführen und diese beschreiben

• E 2 zu Vorgängen und Phänomenen […] Fragen stellen und Vermutungen

aufstellen

• E 3 zu Fragestellungen eine passende Untersuchung oder ein Experiment

planen, durchführen und protokollieren

• E 4 Daten und Ergebnisse von Untersuchungen analysieren (ordnen,

vergleichen, Abhängigkeiten feststellen) und interpretieren

https://www.bifie.at/system/files/dl/bist_nawi_kompetenzmodell-8_2011-10-21.pdf

Kompetenzförderung mit Simulationen

Beobachtung/Experiment

Im Experiment geht es darum, vorher formulierte Aussagen durch eine

systematische Überprüfung auf ihren Wahrheitsgehalt zu überprüfen,

indem einzelne Bedingungen des Versuchsaufbaus

bewusst und aktiv verändert werden.

Die aktive Manipulation macht den wesentlichen Charakter des

Experimentes im Vergleich zu anderen Methoden der Datenerhebung

aus. Das Experiment unterscheidet sich dadurch deutlich von passiv

orientierten Verfahren wie z.B. der reinen Beobachtung.

https://www.e-teaching.org/didaktik/qualitaet/experiment

Ethologie-Experimente in Simulationen

http://www.nobelprize.org/educational/medicine/pavlov/pavlov.html

vom Spiel

bis zur detaillierten Simulation eines

Verhaltensexperiments

http://eebweb.arizona.edu/Animal_Behavior/lizards/lizard7.htm

Demo

Ethologie-Experimente in Simulationen

Biologieenflash (2010) auf http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0036-5 (10.08.2015)

Demo

Genetik

vom „Drachen machen“

http://biologica.concord.org/webtest1/web_labs_genophenotype.

htm

Demo

bis zur Gentechnik

http://www.nobelprize.org/educational/medicine/bloodtypinggame/gamev2/index.html

Humanbiologie

Demo

Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Web. 14 Aug 2015.

http://www.nobelprize.org/educational/medicine/split-brain

Humanbiologie

Anwendungsmöglichkeiten

• kompetenzorientierte Unterrichtsaufgaben/-elemente

• Maturaaufgaben

• VWA - Themen

• Supplierstunde im Informatikraum

Aufgaben für ein „Virtual Lab“

Die Bedeutung der Lichtintensität für die Fotosyntheseleistung

Beobachtet und protokolliert die Sauerstoffbläschen pro Zeiteinheit bei

unterschiedlicher Lichtintensität. Verwendet folgende Protokollvorlage:

http://drpineda.ca/img/post_images/photolab.swf

Stellt die Ergebnisse in einem Diagramm dar.

Welche Lichtintensität bringt die höchste Fotosyntheseleistung?

Findet eine Erklärung für euer Ergebnis.

25

½

0/5/10/15/20/25/30/35/40/45/50

weiß

1 min

0/16/34/42/48/54/60/60/62/66/66

Temperatur:

CO2-Verfügbarkeit:

Lichtintensität

Lichtfarbe:

Zeitraum:

Blasen:

Aufgaben für ein „Virtual Lab“

Weiterführende Fragen:

Beantwortet sie auf Grundlage deiner Experimente.

• Warum ist es wichtig, die beiden anderen Variablen konstant zu halten (z.B.

Lichtintensität und –farbe) während ihr testet, wie eine Variable (z. B. die CO2-

Verfügbarkeit) die Fotosyntheseleistung beeinflusst?

• Gebt Empfehlungen, unter welchen Bedingungen eine Pflanze die höchste

Fotosyntheseleistung erbringen kann. Begründet eure Empfehlungen.

Aufgaben für ein „Virtual Lab“

Mögliche Alternativaufgabe:

Finde eine Fragestellung, deren Beantwortung mithilfe der Simulation möglich ist.

Skizziere/beschreibe dein Experimentdesign, führe das entsprechende Experiment

mithilfe der Simulation durch. Protokolliere die Ergebnisse und stelle sie grafisch dar.

Interpretiere deine Ergebnisse auf der Grundlage deiner Konzepte für die Vorgänge bei

der Fotosynthese.

Notiere offene Fragen für die Nachbesprechung!

Animation zur Fotosynthese

http://www.pbs.org/wgbh/nova/nature/photosynthesis.html

Demo

http://phet.colorado.edu/en/simulation/greenhouse JAVA

http://phet.colorado.edu/en/simulation/greenhouse JAVA

Gas Infrarot sichtbares Licht

CH4Lässt passieren oder lenkt sie

in eine beliebige Richtung ab

Lässt alle ungehindert

passieren

CO2Lässt passieren oder lenkt sie

in eine beliebige Richtung ab

Lässt alle ungehindert

passieren

H2OLässt passieren oder lenkt sie

in eine beliebige Richtung ab

Lässt alle ungehindert

passieren

N2Lässt alle ungehindert

passieren

Lässt alle ungehindert

passieren

O2Lässt alle ungehindert

passieren

Lässt alle ungehindert

passieren

Dokumentiere die Wirkung der Gase auf

Infrarotphotonen und sichtbares Licht.

http://phet.colorado.edu/de/simulation/greenhouse (deutsche Übersetzung)

Warum ist es in einem Auto an sonnigen

Tagen viel wärmer als draußen?

Verwende die Simulation, um eine Erklärung

zu finden.

Übersetzt aus: Student directions The Greenhouse Effect activity phet.colorado.edu

Recherchiere, wann die Eiszeit war, und welche

Zusammensetzung die Atmosphäre zu dieser Zeit

hatte. Verwende Zitate in deinen Antworten.

Wie haben die Simulations-Entwickler solche

Informationen in ihrem Simulationsdesign

verwendet?

Übersetzt aus: Student directions The Greenhouse Effect activity phet.colorado.edu

https://phet.colorado.edu/en/contributions/view/3578 (29.08.2015)

https://phet.colorado.edu/en/contributions/view/3578 (29.08.2015)

https://phet.colorado.edu/en/contributions/view/3578 (29.08.2015)

https://phet.colorado.edu/en/contributions/view/3578 (29.08.2015)

Animationen und Simulationen Biotechnologie und Genetik

http://vlab.amrita.edu/?sub=3

Flash-Player + Gratis-Registrierung

http://www.nobelprize.org/educational/medicine

Flash-Player

Animationen, kurze Simulationsspiele Medizin-Nobelpreise

http://www.eduweb.com/portfolio/portfolio.php

Flash-Player

umfangreiche Simulationsspiele

DoctorKnow (online, auch für Android)

WolfQuest (Download)

http://highered.mheducation.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2

Flash-Player, Animationen zur Zellbiologie (weitere Themen unter Chapter 3, 4,….) – mit Multiple Choice - Aufgaben

https://phet.colorado.edu/de

http://www.mhhe.com/biosci/genbio/virtual_labs

Flash-Player, Simulationen (Virtual Labs) und Animationen

– speziell zur Genetik

JAVA erforderlich, deutsche Übersetzung:

Bunnies, Treibhauseffekt,…

http://biologica.concord.org/webtest1/web_labs.htm

Shockwave-Player, Simulationen zur klassischen Genetik

umfangreich, viele Fächer, Komplettinstallation möglich

Aufgaben für Schüler/innen zu den Simulationen mit Registrierung

Viel Vergnügen beim Ausprobieren!