Fotosynthese

Photosynthesis

  • Biologie
  • Sekundarstufe I/Sekundarstufe II (differenzierende Materialien)
  • 2 bis 4 Unterrichtsstunden
  • Video, Arbeitsblatt, Didaktik/Methodik, Ablaufplan
  • 5 Arbeitsmaterialien

In diesen Unterrichtsstunden zum Thema Fotosynthese erarbeiten die Schülerinnen und Schüler anhand eines Erklär-Videos und Arbeitsblättern die Fotosynthesegleichung und den Ort der Fotosynthese. Außerdem befassen sie sich mit künstlicher Fotosynthese. Weiterführend beschäftigen sie sich mit dem Lichtabsorptionsspektrum von Chlorophyll sowie dem Grobschema der lichtabhängigen Teilreaktion.

BESCHREIBUNG DER UNTERRICHTSEINHEIT

Die Lernenden erarbeiten anhand des Materials zunächst grundlegendes Wissen über die Fotosynthese und ihre Bedeutung. Dazu stellen sie die Fotosynthesegleichung als Wortgleichung sowie als chemische Gleichung dar. Darüber hinaus beschäftigen sie sich mit dem Ort der Fotosynthese und erkennen, warum Blätter grün sind. Optional kann das Thema der Lichtabsorption von Chlorophyll vertieft werden. Eine weitere Vertiefung findet statt, indem die Lernenden sich den Aufbau von Chloroplasten und das Grobschema der lichtabhängigen Teilreaktion mithilfe weiterführender Erklär-Videos erarbeiten. Sie lernen außerdem die Begriffe „künstliche Fotosynthese“ und „Photokatalysatoren“ kennen und stellen damit verbundene Zukunftsvisionen, aber auch mögliche Probleme dar.


Unterrichtsablauf

Inhalt
Sozial-/Aktionsform

Einstieg

Die Schülerinnen und Schüler werden mit einer Aussage konfrontiert (Arbeitsblatt 1) und diskutieren diese.

Think-Pair-Share

10 Minuten

Erarbeitungsphase

Die Schülerinnen und Schüler schauen das Erklär-Video an und erarbeiten die Fotosynthesegleichung sowie den Ort der Fotosynthese. Außerdem erläutern sie, was künstliche Fotosynthese ist. Hinweis: Bevor über die künstliche Fotosynthese gesprochen wird, kann bereits eine erste Zwischensicherung stattfinden.

Einzelarbeit, Partnerarbeit, Plenum

45 Minuten

Sicherungsphase

Einzelne Arbeitsergebnisse werden vorgestellt und schriftlich festgehalten. Einige Arbeitsergebnisse können diskutiert werden (zum Beispiel zur künstlichen Fotosynthese).

Plenum

15-30 Minuten

Vertiefung

In einer Folgestunde können Vertiefungsaufgaben erteilt werden. Alternativ können diese (oder nur einige davon) auch zur Binnendifferenzierung genutzt werden.

Einzelarbeit, Partnerarbeit

Minuten

Didaktisch-methodischer Kommentar

Das Thema Fotosynthese im Unterricht

Ohne die Fotosyntheseleistung wäre ein Leben auf der Erde nicht möglich – daher ist die Behandlung der Fotosynthese im Fach Biologie von besonderer Bedeutung. Aufgrund der biochemischen Vorgänge ist das Thema auch für das Fach Chemie relevant. Das Thema Fotosynthese findet sich in den Lehrplänen der Sekundarstufe I in der Unterrichtsreihe zum Lebenszyklus der Blütenpflanzen (als Wortgleichung) sowie in der Unterrichtsreihe zu Zellen und Gewebe (in ausführlicherer Form) wieder. In der Sekundarstufe II werden die Kenntnisse zur Fotosynthese – besonders auf biochemischer Ebene – vertieft.

Vorkenntnisse

Es wird kein spezielles Fachwissen zum Thema Fotosynthese vorausgesetzt, allerdings sollten die Schülerinnen und Schüler ab der Mittelstufe mit den chemischen Symbolen sowie dem Aufbau der Zelle vertraut sein. Die Schülerinnen und Schüler können sich mithilfe des Erklär-Videos zur Fotosynthese sowohl die Wort- als auch die chemische Gleichung erarbeiten. Das Unterrichtsmaterial bietet außerdem die Möglichkeit, das Lichtabsorptionsspektrum von Chlorophyll und – für den Einsatz in der Oberstufe – das Grobschema der lichtabhängigen Teilreaktion nachzuvollziehen. Des Weiteren bietet das Erklär-Video Einblicke in die Möglichkeiten und Probleme künstlicher Fotosynthese, so dass auch hier kein Vorwissen notwendig ist.

Didaktische Analyse

Das Unterrichtsmaterial zur Fotosynthese ist als erste intensivere Auseinandersetzung mit dem Thema (Sekundarstufe I) beziehungsweise als Wiederholung (Sekundarstufe II) konzipiert. Durch die Konfrontation mit einer bedeutsamen Aussage soll zunächst das Interesse am Thema Fotosynthese und der damit verknüpften Bedeutung für das Leben auf der Erde geweckt werden. Die Schülerinnen und Schüler gewinnen einen ersten Eindruck über die Fotosynthesegleichung in Worten und chemischen Symbolen. Anschließend erfahren sie, wo die Fotosynthese abläuft und wie Blätter zu ihrer Grünfärbung kommen, ehe sie sich mit der Relevanz der künstlich hergestellten Fotosynthese für die Zukunft beschäftigen.

In der Oberstufe wird den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit gegeben, wesentliche Grundlagen der lichtabhängigen Teilreaktion zu erarbeiten, ohne jedoch ins Detail zu gehen. Eine vertiefte Behandlung der lichtabhängigen Teilreaktion sowie eine weiterführende Behandlung der Dunkelreaktion sollten im Anschluss stattfinden.

Methodische Analyse

Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtssequenz wird eine hohe Schüleraktivität erreicht. Das Video als Medium erhält das durch den Einstieg geweckte Interesse am Thema Fotosynthese aufrecht. Schwierige Arbeitsaufträge werden durch Partnerarbeiten aufgefangen, und Diskussionsrunden zum Wissensaustausch und zur Wissenserweiterung finden im Plenum statt. Durch Vertiefungsaufgaben kann bei Bedarf eine Binnendifferenzierung beziehungsweise eine Weiterarbeit in der Oberstufe erfolgen.

Unterrichtsmaterial

Unterrichtsmaterial zum Download

Dieses Arbeitsblatt zur Fotosynthese dient als Impuls für den Einstieg und kann auf Folie gedruckt oder per Beamer beziehungsweise über das interaktive Whiteboard gezeigt werden. Es dient dazu, Interesse zu wecken und eine kurze Diskussion anzuregen (Wissensaktivierung).

Dieses Arbeitsblatt enthält Arbeitsaufträge, die mithilfe des Erklär-Videos zur Fotosyntheseleistung, zum Ort der Fotosynthese und zur künstliche Fotosynthese zu bearbeiten und schriftlich festzuhalten sind.

Dieses Arbeitsblatt zur Fotosynthese bietet weitere Arbeitsaufträge zur Binnendifferenzierung oder Vertiefung in der Oberstufe an. Es kann von der Lehrkraft nach Bedarf eingesetzt werden.

Teaching Guides for Download

Dieses Worksheet zur Fotosynthese dient als Impuls für den Einstieg und kann auf Folie gedruckt oder per Beamer beziehungsweise über das interaktive Whiteboard gezeigt werden. Es dient dazu, Interesse zu wecken und eine kurze Diskussion anzuregen (Wissensaktivierung). Hier können Sie das Arbeitsblatt auf Englisch herunterladen.

Dieses Worksheet enthält Arbeitsaufträge, die mithilfe des Erklär-Videos zur Fotosyntheseleistung, zum Ort der Fotosynthese und zur künstliche Fotosynthese zu bearbeiten und schriftlich festzuhalten sind. Hier können Sie das Arbeitsblatt auf Englisch herunterladen.

Dieses Worksheet zur Fotosynthese bietet weitere Arbeitsaufträge zur Binnendifferenzierung oder Vertiefung in der Oberstufe an. Es kann von der Lehrkraft nach Bedarf eingesetzt werden. Hier können Sie das Arbeitsblatt auf Englisch herunterladen.

Vermittelte Kompetenzen

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • erarbeiten sich aus dem Unterrichtsmaterial die Fotosyntheseleistung und den Ort der Fotosynthese.
  • lernen den Begriff der künstlichen Fotosynthese kennen und erarbeiten sich – anhand des Materials oder unter Einbeziehung von Vorkenntnissen – Zukunftsvisionen und mögliche Probleme der künstlichen Fotosynthese.
  • präsentieren ihre Ergebnisse unter Verwendung der Fach- und Symbolsprache.

 

Medienkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • können das in den Videos präsentierte Wissen nach Relevanz filtern und strukturiert darstellen.
  • können aus informationsreichen und komplexen Vorträgen wesentliche Sachverhalte notieren und auf Abbildungen übertragen.

 

Sozialkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • arbeiten konstruktiv und kooperativ in Partner- oder Gruppenarbeit.
  • stärken durch die geschützte Atmosphäre in Partnerarbeitsphasen ihr Selbstkonzept.
  • diskutieren in Partner- oder Gruppenarbeiten und sind dabei in der Lage, ihre Meinung unter Nutzung von Fachwissen und Fachbegriffen begründet zu äußern.

 

Photosynthese (2015). Die Photosynthese ist einer der wichtigsten chemischen Vorgänge für die Existenz des Lebens auf der Erde

 

Johann Deisenhofer (2016). Photosynthetic Light Reactions

 

Harmut Michel (2012). Photosynthesis, Biomass, Biofuels: Conversion Efficiencies and Consequences