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„Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa 1/34 Schler untersuchen Kalmare: Präparation eines faszinierenden Jägers im Kontext von Ökologie und Evolution (Sek II) Sven Gemballa Uhlandgymnasium Tbingen • Universität Tbingen Workshop A: 9.30-11.00 • B: 11.15-12.45 • C: 14.00-15.30

Schüler untersuchen Kalmare · 1/34 „Workshop Schüler untersuchen Kalmare“ Forum Fachdidaktik Universität zu Köln Sven Gemballa Überblick Conchifera/Cep

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    berblickConchifera/Cephalopoda

    berblick Kalmare

    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Schuler untersuchen Kalmare:Prparation eines faszinierenden Jgers

    im Kontext von kologie und Evolution (Sek II)

    Sven GemballaUhlandgymnasium Tubingen Universitt Tubingen

    Workshop A: 9.30-11.00 B: 11.15-12.45 C: 14.00-15.30

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    berblickConchifera/Cephalopoda

    berblick Kalmare

    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Der Kalmar Loligovulgaris

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    berblick Kalmare

    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Der Kalmar Loligovulgaris

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    berblick Kalmare

    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Loligovulgaris und seine engste Verwandtschaft

    Decabrachia-TeuthoideaArtenzahl: ca. 250

    Grte lebende Art: ArchiteuthisduxMantellnge >2,5m; gesamt 18m

    Bekannte Art: Humboldt- KalmarDosidicusgigasMantellnge >1m; gesamt 2,5m

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    berblick Kalmare

    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Der Kalmar Loligovulgaris und seine Verwandtschaft

    LebendfotoDer Krake Paul

    26.01.08 - 26.10.10

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Der Kalmar Loligovulgaris und seine Verwandtschaftspiralig aufgedrehte Kalkschale

    Nautiloidea-NautilidaeArtenzahl: 7 ArtenLebensraum: Pazifik/ Ind. Ozean0-500m; meist >150mz.T. in Schauaquarien

    Evolution innerhalb der Cephalopoda:Lichtsinn: Grubenauge Linsenauge CephalopodaKlebearme SaugnpfeSpiralig aufgedrehte Kalkschale weitgehende ReduktionReduktion der Fangarme (ca. 100 8-10) und Kiemen (4 2)Neuentwicklung von Tintendrsen und ChromatophorenRamirez MD, Oakley TH. 2015. Eye-independent, light-activatedchromatophoreexpansion (LACE) and expression of phototransduction genes in theskin of Octopusbimaculoides. J ExpBiol 2015 218:1513-1520

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Einschaler(Monoplacophora)

    Kahnfer(Scaphopoda)

    Muscheln(Bivalvia)

    Schnecken(Gastropoda)

    Tintenfische(Cephalopoda)

    Schalenweichtiere Conchifera

    dreischichtige Kalkschale, Radula

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    An Leitfragen orientiert ...zielorientiertes Arbeiten, mit dem Teilaspekte eines Organismus erschlossen werden (z.B. Kiemenatmung bei Fischen, herznaher Kreislauf bei Haien, Beutefangapparat bei Kalmaren)

    Sezieren im Unterricht: Neugiergeleitet oder an Leitfragen orientiert?

    neugiergeleitet ...einfach mal aufschneiden

    Fragen kommen von alleine Erreichen eines Organismusverstndnisses fraglich bevorzugt bei wenig komplexen Organismen oder

    Organen (z.B. Schweineauge, Seegurke, Seeigel)

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    NRW Kernlehrplan Sek II: Inhaltsfeld 5 kologie

    Kompetenzbereich FachwissenBasiskonzept Struktur und Funktion: kologische Nische

    SuS ...erlutern am Beispiel des Kalmars Angepasstheiten des Beutefang-, Fortbewegungs- und Sinnesapparates an die Jagd im Freiwasser

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Zur Biologie von Loligovulgaris

    Fortpflanzung: getrenntgeschlechtlich; zur Fortpflanzungszeit in Schwrmen; keine Kopulation sondern Spermatophorenbertragung ber Hektokotylus

    Lebensdauer: extrem schnelle Entwicklung; Lebenszeit nur 1-2 Jahre

    Ernhrung: piscivor, aber auch hartschalige Wirbellose

    Gehirn: etliche verschmolzene Ganglien mit Fhigkeit zu integrativen Leistungen

    Anatomie: Besonderheit Knorpelkapsel im Kopfbereich: everses Linsenauge

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    kologische Rolle von Loligovulgaris: Jger des Freiwassers1a. Merkmale des Beutefangapparates

    Fangarm=Tentakel

    Arme

    Linsen-auge

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    kologische Rolle von Loligovulgaris: Jger des Freiwassers1b. Merkmale des Beutefangapparates

    Miserez A et al. 2008. TheTransitionfromStiff to Compliant Materials in SquidBeaks. Science 319, 1816-19

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    kologische Rolle von Loligovulgaris: Jger des Freiwassers2a. Merkmale des Fortbewegungsapparates

    Flossensaum

    Mantel

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    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    kologische Rolle von Loligovulgaris: Jger des Freiwassers2b. Merkmale des Fortbewegungsapparates

    aus: GemballaS (2013). Schler untersuchen Kalmare. Praxis der Naturwissenschaften Biologie 62 (8): 25-29

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    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    kologische Rolle von Loligovulgaris: Jger des Freiwassers2b. Merkmale des Fortbewegungsapparates

    aus: GemballaS (2013). Schler untersuchen Kalmare. Praxis der Naturwissenschaften Biologie 62 (8): 25-29

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    aus: GemballaS (2013). Schler untersuchen Kalmare. Praxis der Naturwissenschaften Biologie 62 (8): 25-29

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Lsungshinweise zu 1Zu beobachten sind: Arme: 8 plus 2 lange; darauf Saugnpfe; auffllige Augen; Mundffnung zwischen Tentakel und darin versteckt die harten GreifkieferJagd: Gute Augen detektieren Beute Fangarme werden vorgestreckt, umschlieen Beute und halten sie mit Saugnpfen zum Mund fhren Tten mit Greifkiefer

    Lsungshinweise zu 2Zusammenpressen des Mantels fhrt zum Aussto des Wassers aus dem Trichter. Das funktioniert nur, wenn der brige Rand des Mantels verschlossen ist. Dabei helfen die Knorpelspangen am Rand von Trichter und Kopf. Der Kalmar bewegt sich dann rckwrts. Er muss die Beute rckwrts schwimmend wie ein Pfeil berholen und schlgt dann mit dem Fangarm zu.

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Information zu 3SuS sollten in der Lage sein den Tintenaussto als wirksame Verteidigung mit eigenen Worten zu beschreiben.

    Lsungen zu 4Gladius ist Versteifungsleiste fr Eingeweidesack. Untersttzend beim schnellen Rckstoschwimmen (siehe Aufg. 2)

    Lsungen zu 5Mantel in Scheiben schneiden ergibt Tintenfischringe

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    Prparationen am Meer

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    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Lehrerfortbildung:Mittelmeer- Fauna, Flora, kologie

    Samstag 29.09.- Samstag 03.10.2015www.biodiva.de

    [email protected]

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    NRW Kernlehrplan Sek II: Inhaltsfeld 6 Evolution

    Kompetenzbereich FachwissenBasiskonzept Struktur und Funktion: Homologie

    Kompetenzbereich ErkenntnisgewinnungSuS ...

    entwickeln und erlutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Homologien(E3, E5, K1, K4)erstellen und analysieren Stammbume anhand von Daten zur Ermittlung von Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5)

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Kriterium der Lage

    Merkmalsevolution und Stammbaumtraining im UnterrichtGrundvoraussetzung: Homologiebegriff&Homologiekriterien

    Kriterium derspezifischen Qualitt

    nach: Markl Biologie Oberstufe Klett Verlag; Biologie Oberstufe Cornelsen Verlag

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Merkmalsevolution und Stammbaumtraining im Unterricht

    Im Biologieunterricht fallen die Stammbume vom Himmel. Damit knnen die SuS das Lesen von Stamm-bumen ben, aber nicht erkennen, wie Stammbume generiert werden (Meir et al. 2007. College Students MisconceptionsaboutEvolutionaryTrees. The American BiologyTeacher Online 69 (2007) Nr.7, 71-76).

    SuS sollten auch Stammbume generieren, um zu erkennen, dass Evolutionsbiologie -hier die Verwandtschaftsforschung- eine hypothesengeleitete Wissenschaft ist. Dazu bentigen sie geeignete Beispiele.

    Mit solchen Beispielen lassen sich die Methoden der Verwandtschaftsforschung im Unterricht strker bercksichtigen.

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Linder Biologie, Schroedel Verlag 2005

    Merkmalsevolution und Stammbaumtraining: Schulbcher

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    berblick Kalmare

    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Cornelsen Biologie, 2007

    Merkmalsevolution und Stammbaumtraining: Schulbcher

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    berblick Kalmare

    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Stammbaumtraining im Unterricht als hypothesengeleitetes Arbeitsverfahren

    =Bewertung konkurrierender Verwandtschaftshypothesen

    =Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

    =

    Die SuS... entwickeln und erlutern Hypothesen zu phylogenetischen

    Stammbumen auf der Basis von Daten zu anatomisch-morphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4), erstellen und analysieren Stammbume anhand von Daten zur Ermittlung von Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5)

    Merkmalsevolution und Stammbaumtraining im Unterricht

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    berblick Kalmare

    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Die SuS...

    entwickeln und erlutern Hypothesen zu

    phylogenetischen Stammbumen auf der

    Basis von Daten zu anatomisch-

    morphologischen und molekularen Homologien

    (E3, E5, K1, K4),

    erstellen und analysieren Stammbume anhand von

    Daten zur Ermittlung von Verwandtschafts-

    beziehungen von Arten (E3, E5)

    Schulbuchbeispiel:Methode

    aus: MarklBiologie Oberstufe

    Klett Verlag 2010

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Schulbuchbeispiel:Methode

    aus: MarklBiologie Oberstufe

    Klett Verlag 2010

    Auengruppe Innengruppe

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    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Zur Erklrung dieserHypothese muss man 9

    Evolutionsschritte annehmen.Die Erklrung erfordert 3

    Zusatzannahmen, nmlich die zweimalige Entstehungvon M2, M3 und M4.

    Zur Erklrung dieserHypothese muss man nur 6

    Evolutionsschritte annehmen.Die Erklrung erfordert keine

    Zusatzannahmen.

    Schulbuchbeispiel:Methode

    aus: MarklBiologie Oberstufe

    Klett Verlag 2010

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    berblick Kalmare

    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Hamann M, Scheffel L. 2005. Stammbaumtraining durch Vergleichen. Unterricht Biologie 310: 38-44

    Merkmalsevolution und Stammbaumtraining im Unterricht

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    berblickConchifera/Cephalopoda

    berblick Kalmare

    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Schulbuchbeispiel: Verwandtschaftshypothesen(Markl Biologie 1, Klett Verlag 2014)

  • Workshop Schler untersuchen Kalmare Forum Fachdidaktik Universitt zu Kln Sven Gemballa32/34

    berblickConchifera/Cephalopoda

    berblick Kalmare

    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Erluterung und Analyse von Stammbumen am Beispiel der Kopffer

    Spiralig aufgedrehtes Kalkgehuse mit organischerAuflage

    aus: GemballaS (2013). Schler unter-suchenKalmare. Praxis der Natur-wissenschaftenBiologie 62 (8): 25-29

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    berblickConchifera/Cephalopoda

    berblick Kalmare

    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext

    Lsung: Erluterung und Analyse des Cephalopoden-Stammbaumes

    Spiralig aufgedrehtes Kalkgehuse mit organischerAuflage

    Streckung des spiraligen Gehuses

    Verlust der Kalk-schicht und derorganischen Auf-lage

    Verlust derKalkschicht

    aus: GemballaS (2013). Schler unter-suchenKalmare. Praxis der Natur-wissenschaftenBiologie 62 (8): 25-29

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    berblick Kalmare

    Bildungsplan: kologischer Kontext

    Bildungsplan: EvolutiverKontext