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Einsatzfertige Klausuraufgabe (30 BE) für den Biologie-Grundkurs im Inhaltsfeld Neurobiologie (Schwerpunkt Bau und Funktionen von Nervenzellen: Ruhepotenzial und Aktionspotenzial). Mit der Optogenetik lassen sich Nervenzellen gezielt durch Licht steuern – und so sogar Erinnerungen bei Mäusen abrufen. Die Lernenden erklären, wie ein lichtgesteuerter Ionenkanal das Membranpotenzial verändert und wann ein Aktionspotenzial entsteht, werten einen Versuch mit zwei Kontrollgruppen aus und entwickeln mithilfe einer lichtgesteuerten Chloridpumpe ein eigenes Experiment. Mit ausführlichem, BE- und AFB-gestütztem Erwartungshorizont.
Diese Klausuraufgabe orientiert sich an den Vorgaben des Kernlehrplans Biologie (Sekundarstufe II, Gymnasium/Gesamtschule NRW) für den Grundkurs und an den Konstruktionsvorgaben für das Zentralabitur. Sie ist materialgebunden und mit den offiziellen Operatoren operationalisiert formuliert; alle drei Anforderungsbereiche sind abgedeckt (AFB I = 26,7 %, II = 53,3 %, III = 20 %). Bearbeitungszeit: ca. 70 Minuten bei 135 Minuten Gesamtdauer der Klausur bzw. ca. 90 Minuten bei 180 Minuten.
Inhaltlich deckt die Aufgabe zentrale Kompetenzerwartungen des Grundkurses ab: die Entstehung des Ruhepotenzials, die Erklärung von Potenzialänderungen bis zum Aktionspotenzial anhand einer Membranpotenzial-Kurve sowie das Aufstellen einer Hypothese zur Beeinflussung des Ruhepotenzials. Dazu kommen die Auswertung eines Versuchs mit Kontrollgruppen und als AFB-III-Leistung die Planung eines eigenen Experiments. Die Aufgabe ist eine eigenständige Grundkursfassung zur LK-Klausur „Erinnern auf Knopfdruck“: Statt Gedächtnis und ethischer Bewertung stehen hier Ruhe- und Aktionspotenzial und die Versuchsplanung im Mittelpunkt – keine gekürzte LK-Klausur.
Paketinhalt:
Aufgabenblatt mit Einleitung und vier operationalisierten Teilaufgaben (30 BE)
vier Materialien: M 1 Engramm und Optogenetik (mit Schema), M 2 Membranpotenzial einer Nervenzelle mit ChR2 (schematische Kurve nach Boyden et al. 2005), M 3 Versuch zum Erinnerungsabruf (Diagramm mit vereinfachten Beispielwerten nach Liu et al. 2012), M 4 Halorhodopsin
Übersichtstabelle „Erwartete Schülerleistung (Stichpunkte)“ mit AFB/BE sowie ausführlicher Erwartungshorizont im Format „Der Prüfling …“ mit BE-Aufschlüsselung
Übersicht der abgedeckten Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans (PDF)
Formate: bearbeitbare Word-Datei + PDF
Hinweis:
Die Klausuraufgabe kann mit einer weiteren Aufgabe zu einer vollständigen Klausur kombiniert werden. Sie eignet sich außerdem als Übungsaufgabe zur gezielten Prüfungs- oder Abiturvorbereitung.
Einsatzfertiges Klausuraufgaben-Bundle für den Biologie-Grundkurs (30 BE) und -Leistungskurs (40 BE) im Inhaltsfeld Neurobiologie. Mit der Optogenetik lassen sich Nervenzellen gezielt durch Licht an- und ausschalten – Forschende konnten so bei Mäusen eine Furchterinnerung per Lichtimpuls abrufen. Beide Fassungen erklären die Entstehung von Aktionspotenzialen durch einen lichtgesteuerten Ionenkanal und werten den Originalversuch mit zwei Kontrollgruppen aus. Die Leistungskursfassung führt weiter zur Frage, ob sich Erinnerungen künstlich erzeugen lassen; die Grundkursfassung bleibt auf der Ebene der Nervenzelle und lässt die Lernenden ein eigenes Hemmexperiment entwickeln. Beide Klausuraufgaben orientieren sich an den Vorgaben des Kernlehrplans Biologie (Sekundarstufe II, Gymnasium/Gesamtschule NRW) und an den Konstruktionsvorgaben für das Zentralabitur. Sie sind materialgebunden und mit den offiziellen Operatoren operationalisiert formuliert; alle drei Anforderungsbereiche sind abgedeckt (Grundkurs: AFB I = 26,7 %, II = 53,3 %, III = 20 %; Leistungskurs: AFB I = 22,5 %, II = 50 %, III = 27,5 %). Bearbeitungszeit: Grundkurs ca. 70 bzw. 90 Minuten (je nach Gesamtdauer der Klausur), Leistungskurs 90 Minuten.Gemeinsam ist beiden Fassungen der Kontext: das optogenetische Verfahren mit dem lichtgesteuerten Kationenkanal Channelrhodopsin-2 und der Versuch, bei dem Mäuse nach Aktivierung bestimmter Nervenzellen eine Furchterinnerung abrufen – ausgewertet unter Berücksichtigung zweier Kontrollgruppen.Die Grundkursfassung setzt eigene Schwerpunkte, die es im Leistungskurs nicht gibt: die Entstehung des Ruhepotenzials, die Erklärung einer Membranpotenzial-Kurve bei Lichtblitzen unterschiedlicher Dauer (unterschwellige Depolarisation und Aktionspotenzial), eine Hypothese zur Wirkung einer lichtgesteuerten Chloridpumpe und als AFB-III-Leistung die Planung eines Experiments, das prüft, ob die markierten Zellen für den Erinnerungsabruf notwendig sind. Die Leistungskursfassung vertieft die Entstehung von Aktionspotenzialen ausgehend vom Ruhepotenzial, lässt beurteilen, ob die Daten neben der Hinlänglichkeit auch die Notwendigkeit belegen, und schließt mit der Erzeugung einer „falschen“ Erinnerung und einer Bewertung gezielter Eingriffe in das Gedächtnis. Paketinhalt:Leistungskursfassung: Aufgabenblatt mit Einleitung und vier operationalisierten Teilaufgaben (40 BE), drei Materialien (Schema des Verfahrens, Versuch zum Erinnerungsabruf, Erzeugung einer „falschen“ Erinnerung)Grundkursfassung: Aufgabenblatt mit Einleitung und vier operationalisierten Teilaufgaben (30 BE), vier Materialien (Schema des Verfahrens, Membranpotenzial-Kurve, Versuch zum Erinnerungsabruf, Halorhodopsin)zu beiden Fassungen: Übersichtstabelle „Erwartete Schülerleistung“ mit AFB/BE und ausführlicher Erwartungshorizont mit BE-AufschlüsselungÜbersicht der abgedeckten Kompetenzerwartungen (PDF) Formate: bearbeitbare Word-Dateien + PDFHinweis:Beide Aufgaben können mit einer weiteren Aufgabe zu jeweils einer vollständigen Klausur kombiniert werden. Die beiden Aufgaben eignen sich auch zur gezielten Prüfungs- oder Abiturvorbereitung.
Klassenstufen: Q1 (11./12. Jhg.), Q2 (12./13. Jhg.)
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