BLK-Programm Sinus  Set 2  Schleswig-Holstein

Werner-Heisenberg-Gymnasium Heide, Mai 1999

Rückmeldung zu dieser Datei bitte an  thiele.ostrohe@t-online.de (Uwe Thiele)


Aufgabe: Biologische Nutzung der Sonnenenergie
Versuch der Erstellung einer Aufgabe nach dem Komponentendogma zu LP Biologie Gymn. Klasse 9, Thema 3
 
Das Wichtigste in Kürze:
Fächerverbindende Aufgabe Biologie / Mathematik 9 zur quantitativen Erfassung des Zusammenhangs zwischen Atmung und Photosynthese bei Pflanzen; dabei ist die Interpretation von Graphen erforderlich; ausgerichtet am "Komponentendogma".

1 Aufgabe

1. Berechne die Mengen an Kohlenstoffdioxid, die am 10. Juli von den Pflanzen des Kartoffelackers gebunden werden, und berechne, wieviel Traubenzucker dabei gebildet wird.

2. Stelle mit einer einfachen Gleichung und mit wenigen Stichworten dar, was bei der Atmung mit dem gebundenen Kohlenstoffdioxid und der gebundenen Energie geschieht.

3. Berechne die Mengen an Kohlenstoffdioxid, die bei der Atmung wieder frei werden:
  · während der Nacht:
  · am Tag:
  · innerhalb von 24 Stunden:

4. Berechne die Kohlenstoffdioxidmenge, die demnach innerhalb von 24 Stunden von den Pflanzen des Kartoffelackers langfristig gebunden wird.

5. Fasse mit wenigen Stichworten zusammen, wodurch weiteres Kohlenstoffdioxid wieder freigesetzt werden kann.

6. Die Graphen 1 und 2 ( Materialien b ) veranschaulichen die Kohlenstoffdioxid - Aufnahme zweier Pflanzen in Abhängigkeit von der Tageszeit. Stelle mit wenigen Worten die Unterschiede dar! Entwickle eine Vermutung über die Ursachen der Unterschiede! Nutze dabei Deine anatomischen Kenntnisse von den Orten der Kohlenstoffdioxid-Aufnahme!

Materialien a)
 
Daten zum 10. Juli 1989
Sonnenaufgang: 5.06 Uhr 
Sonnenuntergang: 21.54 Uhr (entspricht ca. 16 nutzbaren Stunden )
Wetter : sonnig
Durchschnittstemperatur: am Tag: 20°C; in der Nacht: 15°C 
Bindung von Kohlenstoffdioxid : Assimilation
1 ha Kartoffelbestand hat eine Blattfläche von 25.000 m².
1 m² Blattfläche bildet bei Belichtung 1,30 g Traubenzucker / h.
1 m² Blattfläche bindet dabei 1,914 g Kohlenstoffdioxid / h.
Flächeninhalt des Kartoffelackers: 1 ha
Freisetzung von Kohlenstoffdioxid : Dissimilation

Wenn 180 g Traubenzucker veratmet werden, setzen sie 264g Kohlenstoffdioxidfrei. 
Das heißt: Wenn 1 g Traubenzucker veratmet wird, werden also ..................g frei.

Die Atmungsintensität ist temperaturabhängig:
Temperatur [°C] 0 5 10 15 20 25
freigesetzte Menge CO2 pro 1 m2 Blattfläche und Stunde in g 0,018 0,04 0,06 0,08 0,12 0,18
freigesetzte Menge CO2 pro 1 ha Ackerfläche und Stunde in kg  0,45 1,0 1,5 2,0 3,0 4,5

Materialien b)
 
Graphen verändert aus : Schroedel Biologie heute SII
 
 
2 Rahmendaten
Autor, Schule
Uwe Thiele,  Werner-Heisenberg-Gymnasium Heide
Fach
Biologie, Mathematik 
Klasse / Jahrgang
9
Thema
LP Gym TG 3; im Rahmen eines fächerübergreifenden Projektes ( Die Kartoffel ) bearbeitet
Entwicklungsstand
erprobt
3 Lösungswege und Ergebnisse
nicht extra aufgeführt 
4 Unterrichtskontext
Kompetenzdefizite vor Einsatz der Aufgabe
 
Ziele
Veranschaulichung der photosynthetischen Leistung von Pflanzen; Übung mathematischer Operationen, Übung des Umgangs mit Graphen 
Erwartungen zur Wirkung
 
Fachliche Voraussetzungen
Anatomische Untersuchung von Blättern, Beschreibung der Vorgänge bei der Photosynthese
Enthaltene Wiederholung
Übung einfacher mathematischer Rechenverfahren, Blattanatomie, Wdh. der Vorgänge bei der Atmung und Photosynthese
Anforderungsbereiche
Die Aufgaben 1-4 sind relativ einfache Rechenübungen ( Anforderungsbereich II), Aufgabe 5 ist eine Wiederholung ( AB I) und Aufgabe 6 enthält AB II Teile und einen größeren Teil AB III; es wird also hier problemlösendes Denken gefordert. 
Unterrichtsphase
Am Ende einer Einheit zur Photosynthese 
Sozialform
Arbeitsgleiche Gruppenarbeit
Außerfachliche Bezüge
Kombination Mathematik, Biologie 
5 Bearbeitung durch die Schüler
Motivationswirkung
groß, da die Gruppen eine Art Wettbewerb bei der Fixierung ihrer Ergebnisse an der Tafel initiierten 
Bearbeitungsdauer
 2 Schulstunden
Ergebnisse
 
Fehler, Probleme
Gruppenwettbewerb führte dazu, daß sich schwächere Schüler auf die schnelleren verließen.
Vorschläge für Hilfe und Differenzierung
s. Materialien 
6 Auswertung der Bearbeitung
Art, Dauer
Selbstkontrolle erfolgte an der Tafel (Aufg. 1-4) Aufg. 5 und 6 wurden im Plenum diskutiert und ausgewertet, in 2 Stunden enthalten 
Folge-/Zusatzaufgabe
 
Beitrag zum folgenden Unterricht
Aufgabe der Spaltöffnung für den CO2 - Stoffwechsel
Leistungsmessung
Im Rahmen der  mündlichen Mitarbeit
7 Zusammenfassende Einschätzung
Erfahrungen beim Aufgabeneinsatz
 Für den Biologielehrer eine Möglichkeit, einen Teil des Stoffwechsels der Pflanzen und seine Bedeutung für den CO2 - Stoffkreislauf auf der Erde quantitativ zu diskutieren. Mit Klassen, die gerne in Gruppen arbeiten, eine Möglichkeit, ansonsten ungeliebte mathematische Übungen mit Spaß und fächerübergreifendem Lerneffekt durchzuführen. 
Verbesserungen
 
8 Hinweise
Tipps zum Experiment
 
Materialien, Literatur
Quellen: z.T. aus Unterricht Biologie 162, Seite 41, 1991 
Sonstige Bemerkungen
Graphen verändert aus : Schroedel, Biologie heute SII