Lektionsplan Teknis | Stoffwechsel

Ziel

Dauer: 10 - 15 Minuten

Diese Unterrichtsphase soll den Schülern ein solides Fundament im Verständnis des Metabolismus bieten. Dieses Wissen ist essenziell, um die chemischen Abläufe in lebenden Organismen sowie deren Einfluss auf den Energiehaushalt zu begreifen. Durch die Verknüpfung von Theorie und praktischer Anwendung werden die Schüler zudem optimal auf zukünftige Berufsfelder in Bereichen wie Biotechnologie, Gesundheitswesen und Umweltwissenschaften vorbereitet.

Ziel Utama:

1. Den Begriff Metabolismus definieren und seine Bedeutung verstehen.

2. Die verschiedenen Formen des Metabolismus – katabolisch, anabolisch, aerob und anaerob – erkennen und voneinander abgrenzen.

3. Die bei Stoffwechselvorgängen ablaufenden chemischen Reaktionen identifizieren sowie den Energieverbrauch und die Energieproduktion nachvollziehen.

Ziel Sampingan:

1. Theoretisches Wissen mit praxisnahen Beispielen aus dem Alltag verknüpfen.
2. Fähigkeiten zur Analyse und kritischen Reflexion biologischer Prozesse entwickeln.

Einführung

Dauer: 10 - 15 Minuten

Ziel dieser Phase ist es, das Interesse der Schüler zu wecken, indem theoretisches Wissen mit realitätsnahen Beispielen und Berufsperspektiven verknüpft wird. So werden sie dazu angeregt, das Thema Stoffwechsel in einem ganzheitlichen Kontext zu begreifen.

Neugierde und Marktverbindung

 Kuriosität: Wussten Sie, dass der Grundumsatz die minimale Energiemenge darstellt, die benötigt wird, um die lebenswichtigen Körperfunktionen im Ruhezustand aufrechtzuerhalten? Das erklärt, warum unser Körper selbst im Schlaf Energie verbraucht.  Marktbezug: Kenntnisse über den Metabolismus finden in zahlreichen Berufsfeldern Anwendung – sei es in der Biotechnologie zur Entwicklung spezifischer Therapien, in der Ernährungsberatung für individuell abgestimmte Diätpläne oder in der Sportbranche zur Optimierung von Leistungsprozessen.

Kontextualisierung

Der Metabolismus umfasst sämtliche chemische Reaktionen, die für das Leben unverzichtbar sind, indem sie Nährstoffe in Energie und neue Zellstrukturen umwandeln. Man kann sich den Körper wie eine moderne Fabrik vorstellen, die fortlaufend Treibstoff und Baustoffe benötigt, um funktionsfähig zu bleiben. Dieser Prozess ist grundlegend für Wachstum, Fortpflanzung und das Überleben der Zellen. Ein vertieftes Verständnis des Stoffwechsels ist daher zentral, um die Funktionsweise lebender Systeme zu verstehen.

Einstiegsaktivität

 Anfangsaktivität: Zeigen Sie den Schülern ein kurzes Video (3-5 Minuten), das aufzeigt, wie der Metabolismus unseren Alltag beeinflusst – zum Beispiel anhand der Verdauung oder der Energieproduktion bei körperlicher Aktivität. Anschließend stellen Sie die Frage: „Inwiefern könnte der Metabolismus Ihr tägliches Leben und Ihre spätere Berufswahl beeinflussen?“ und bitten die Schüler, ihre ersten Gedanken dazu zu äußern.

Entwicklung

Dauer: 70 - 75 Minuten

Diese Phase soll das vertiefte Verständnis der Stoffwechselvorgänge fördern, sodass die Schüler in der Lage sind, theoretisches Wissen in experimentelle und reflektierende Tätigkeiten umzusetzen. Dadurch werden nicht nur ihr Lernfortschritt, sondern auch wichtige analytische Kompetenzen und praktische Fertigkeiten, die im Berufsleben gefragt sind, gestärkt.

Themen

1. Definition des Metabolismus

2. Unterschied zwischen katabolischem und anabolischem Stoffwechsel

3. Aerober versus anaerober Stoffwechsel

4. Chemische Reaktionen sowie Energiegewinnung und -verbrauch

Gedanken zum Thema

Lassen Sie die Schüler darüber nachdenken, wie unterschiedliche Stoffwechselprozesse die Gesundheit und das allgemeine Wohlbefinden beeinflussen können. Ermuntern Sie sie, konkrete Beispiele zu überlegen, etwa wie Ernährung und körperliche Aktivität den Stoffwechsel beeinflussen und damit Auswirkungen auf den Alltag und spätere Berufswahl haben können.

Mini-Herausforderung

Praktisches Experiment: Bestimmung der Stoffwechselrate

Die Schüler führen ein Experiment durch, bei dem sie den Grundumsatz (BMR) verschiedener simulierter Individuen messen. Dabei kommen CO2- und O2-Sensoren zum Einsatz, um die Zellatmung unter unterschiedlichen Bedingungen zu beobachten.

1. Teilen Sie die Klasse in Kleingruppen zu je 4-5 Schülern ein.

2. Stellen Sie die benötigten Materialien bereit: CO2- und O2-Sensoren, Stoppuhren, Aufzeichnungsbögen und Taschenrechner.

3. Jede Gruppe misst den CO2-Ausstoß und den O2-Verbrauch eines "Subjekts" im Ruhezustand sowie nach leichter körperlicher Betätigung.

4. Die Messergebnisse werden in 5-Minuten-Intervallen über einen Zeitraum von 20 Minuten dokumentiert.

5. Anschließend berechnet jede Gruppe den Grundumsatz ihres "Subjekts" und vergleicht die Ergebnisse der unterschiedlichen Bedingungen.

6. Bitten Sie die Gruppen, ihre Ergebnisse sowie die daraus gezogenen Schlussfolgerungen zu diskutieren und zu präsentieren, wie körperliche Aktivität die Stoffwechselrate beeinflusst.

Den Zusammenhang zwischen körperlicher Aktivität und Stoffwechselrate verstehen und dabei Fertigkeiten in Datenerfassung und -analyse entwickeln.

**Dauer: 40 - 45 Minuten

Bewertungsübungen

1. Erklären Sie den Unterschied zwischen katabolischem und anabolischem Stoffwechsel anhand konkreter Beispiele.

2. Beschreiben Sie, wie sich aerober vom anaeroben Stoffwechsel unterscheidet und nennen Sie typische Aktivitäten, die mit jeweils einem dieser Prozesse verbunden sind.

3. Erläutern Sie, warum der O2-Verbrauch als Indikator für die Stoffwechselrate gilt und wie er mit der Energieproduktion im Körper zusammenhängt.

Fazit

Dauer: (10 - 15 Minuten)

Diese Phase dient dazu, das Gelernte zu festigen und die Schüler dazu anzuregen, die praktische Anwendung der behandelten Konzepte sowie die Bedeutung des Metabolismus für den Alltag und die Berufswahl zu reflektieren.

Diskussion

 Diskussion: Führen Sie eine gemeinsame Diskussion darüber, was die Schüler aus der Unterrichtseinheit mitgenommen haben und wie die praktischen Aktivitäten zum besseren Verständnis der theoretischen Konzepte beigetragen haben. Lassen Sie sie reflektieren, wie das Experiment zur Bestimmung des BMR den Zusammenhang zwischen körperlicher Aktivität und Stoffwechsel veranschaulicht hat. Fragen Sie: „Wie beeinflusst Ihrer Meinung nach der Metabolismus Ihre tägliche Gesundheit und Ihre beruflichen Perspektiven?“

Zusammenfassung

 Zusammenfassung: Fassen Sie die wesentlichen Inhalte der Unterrichtseinheit zusammen – von der Definition des Metabolismus über den Unterschied zwischen katabolischem und anabolischem Stoffwechsel bis hin zu den Unterschieden zwischen aerobem und anaerobem Stoffwechsel. Betonen Sie dabei die Rolle chemischer Reaktionen und des Energiehaushalts.

Abschluss

 Abschluss: Erklären Sie, wie die Verbindung von Theorie und Praxis über experimentelle Untersuchungen und Diskussionsrunden deutlich gemacht hat, welche Relevanz das Wissen um den Metabolismus in Berufsfeldern wie Gesundheit, Biotechnologie und Sport hat. Heben Sie hervor, dass ein tiefergehendes Verständnis der Stoffwechselprozesse unsere Lebensweise und spätere Berufswege maßgeblich beeinflussen kann.