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Photosynthesekurs

Bedeutung der Photosynthese

Sämtliche Organismen, egal ob Pflanze oder Tier, sind aus Kohlenstoffverbindungen aufgebaut. Es ist die Leistung grüner Pflanzen, dieses Kohlenstoffdioxid im Rahmen der Photosynthese aufzunehmen, ihn unter Verwendung von Sonnenenergien und Wasser in Zuckerverbindungen zu überführen, die Grundlage für sämtliches Leben auf der Erde sind. Photosynthese kann daher als einer der ältesten und wichtigsten biologische Prozesse auf dem Planeten Erde bezeichnet werden.

Photosynthese im Biologieunterricht

Aufgrund seiner fundamentalen Bedeutung für das Leben auf der Erde ist die Photosynthese ein wichtiges Thema im Biologieunterricht der Sekundarstufe I und II. Zur Zeit ist sie in der Oberstufe im Kerncurriculum Q2 Ökologie verortet.

Photosynthesekurse im Schülerlabor

Das Thema Photosynthese eignet sich hervorragend zur Einführung und Vertiefung wichtiger biologischer Labormethoden oder aber ins selbstständige Experimentieren, wie es der Kompetenzbereich "Erkenntnisgewinnung" des Kerncurriculums vorsieht. Oft sind aufgrund der schulorganisatorischen Rahmenbedingungen und der Arbeitsbelastungen der Lehrkräfte derartige Versuche und Experimente kaum noch oder nur unter erheblichem Aufwand durchführbar. An dieser Stelle möchte der Botanische Garten mit seinem Schülerlabor den naturwissenschaftlichen Unterricht der Schulen durch moderne Inhalte in einer authentischen Umgebung ergänzen und Schulklassen einen ortsnahen, preisgünstigen und lernförderlichen außerschulischen Lernort bieten - und dies bereits seit 10 Jahren.

Erfahrungsberichte

  • Inhalt ausklappen Inhalt einklappen Laborkurs 1: Photosynthese im ReagenzglasLaborkurs 1: Photosynthese im Reagenzglas

    "Photosyntheseforschung früher und heute" lautet der Untertitel dieses Laborkurses. Bei der Aufklärung biochemischer Reaktionswege der Photosynthese wird sehr oft mit isolierten Chloroplasten „in vitro“ experimentiert. Ausgehend von einer theoretischen Besprechung der molekularen Grundlagen isolieren die Schüler*innen aus frisch im Garten geernteten Spinat die Chloroplasten. Hiermit untersuchen sie in verschiedenen Ansätzen den Elektronentransports an der Thylakoidmembran - so wie es bereits der Naturforscher Robert Hill in den 1930er Jahren getan hat. Der Schwerpunkt dieses Kurstages liegt auf dem eigenständigen hypothesengeleiteten Experimentieren. Im Anschluss an die Experimentierphase werfen wir über eine Videoeinspielung einen Blick in die aktuelle Photosyntheseforschung, die am benachbarten Max-Planck-Institut stattfindet.
    Siehe auch: https://science.sciencemag.org/content/354/6314/900.abstract

    Vor dem Laborteil erfolgt eine Erkundung in ausgewählten Gewächshäusern des Botanischen Gartens (ca. 75 Minuten). Dies ist der Einstieg in den Kurstag und legt nochmal einen phänomenologischen Fokus auf die Photosynthese der Pflanzen sowie die Pflanzenanpassungen von Wüsten- und Tropenpflanzen im Vergleich.

    Der Kurstag dauert von 9:00 bis ca. 14:45 Uhr. Sollten Sie gerne früher oder später starten, ist dies auf Nachfrage in der Regel auch möglich. Es gibt zwei Pausen von etwa 25 Minuten, in denen die Teilnehmer*innen Selbstmitgebrachtes verzehren können.

    Grober Überblick über einen Kurstag (die Zeiten variieren je nach Kurs)

    9:00 Uhr: Beginn im Seminarraum des Schülerlabors
    9:15 Uhr - 10:30 Uhr: Erkundung in den Gewächshäusern (s.o.)
    Pause
    10:45 Uhr - 11:15 Uhr: Wiederholende und vorbereitende Theorie
    11:15 Uhr - 13:15 Uhr: Laborphase
    Pause
    13:30 Uhr - 14.45 Uhr: Auswertung der Laborphase und Einblick in die aktuelle Photosyntheseforschung

    Anschließend: Zeit zur weiteren, freien Erkundung des Botanischen Gartens

  • Inhalt ausklappen Inhalt einklappen Laborkurs 2: BlattpigmentanalyseLaborkurs 2: Blattpigmentanalyse

    Vor der Etablierung des Laborkurses "Photosynthese im Reagenzglas" war dieser Laborkurs für lange Jahre das Herzstück unserer Schülerlaborarbeit und ist aufgrund des hohen Anteils an Laborarbeit und Schülereigenaktivität noch immer sehr beliebt. Der Fokus liegt bei diesem Kurs etwas weniger auf dem eigenständigen Experimentieren, als mehr auf einem Höchstmaß an Laborarbeit und der Einführung in die Arbeit mit Dünnschichtchromatographie und Spektralphotometern.
    Nach einer kurzen (wiederholenden) Besprechung des Aufbaus, der Funktion und Bedeutung der Blattpigmente erhalten die Schüler*innen den Auftrag, die Blattpigmente aus ihren gesammelten Pflanzenproben zu extrahieren, zu isolieren und zu identifizieren. Hierzu nutzen sie moderne Trenn- und Analyseverfahren. Eine Einführung in die beiden Methoden erfolgt in der Zwischenbesprechung. Während die Chromatographie läuft, gibt es eine etwa 75-90 minütige Mittagspause. Während dieser können Sie und Ihr Kurs ins nahegelegene Mensabistro gehen, Selbstmitgebrachtes verzehren, Pizza bestellen oder auf eigene Faust die weiteren Gewächshäuser und das Außengelände erkunden.

    Der Kurs dauert von ca. 9:00 Uhr bis 15:00 Uhr. Sollten Sie gerne früher oder später starten, ist dies auf Nachfrage in der Regel auch möglich. 

    Grober Überblick über einen Kurstag (die Zeiten variieren je nach Kurs)

    9:00 Uhr: Beginn im Seminarraum des Schülerlabors
    9:15 Uhr - 10:30 Uhr: Erkundung in den Gewächshäusern (s.o.)
    Pause
    10:45 Uhr - 11:30 Uhr: Wiederholende und vorbereitende Theorie
    11:30 Uhr - 12:30 Uhr: Laborphase I
    Pause (aufgrund der Chromatographie mindestens 75 min.)
    13:45 Uhr - 14:45 Uhr: Laborphase II
    14:45 Uhr - 15:00 Uhr: Auswertung der Laborphase

    Anschließend: Zeit zur weiteren, freien Erkundung des Botanischen Gartens

  • Inhalt ausklappen Inhalt einklappen KerncurriculumbezugKerncurriculumbezug

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    Kerncurriculum Biologie gymnasiale Oberstufe, S.13. Quelle: Hessisches Kultusministerium.

    Die Photosynthesekurse sind so konzipiert, dass sie vielfältige Bezüge zum neuen Kerncurriculum Biologie aufweisen. Dies legitimiert den Besuch des außerschulischen Lernorts Schülerlabor (nicht nur gegenüber der Schulleitung) in besonderem Maße.



    Im Laborkurs 1 - Photosynthese im Reagenzglas - werden vor allem die folgenden konkreten Kompetenzen angebahnt:

    Kompetenzbereich F1:
    Ihre Schülerinnen und Schüler wiederholen und vertiefen Fachwissen zur Lichtreaktion der Photosynthese, zur Hill-Reaktion und zur aktuellen Photosyntheseforschung. Sie strukturieren ihr Fachwissen zur Lichtreaktion anhand des Basiskonzepts "Kompartimentierung". Sie erarbeiten sich anhand der Hill-Reaktion Zugänge und Erklärungsmöglichkeiten und ordnen detailliertes Fachwissen in einen größeren Zusammenhang ein.

    Kompetenzbereich F2:
    Ihre Schülerinnen und Schüler analysieren den naturwissenschaftlichen Sachverhalt der Hill-Reaktion. Sie entwickeln beim Experimentieren problembezogene Lösungsstrategien unter Einbezug von naturwissenschaftlichen Prinzipien.

    Kompetenzbereich E1:
    Ihre Schülerinnen und Schüler formulieren Hypothesen zur Hill-Reaktion und planen Experimente zu deren Überprüfung. Dabei wählen sie (angeleitet) geeignete Arbeitstechniken und Methoden aus, wenden diese an und beziehen qualitative und quantitative Aspekte mit ein. Selbt ermittelte Daten und Beobachtungen werten sie unter Beachtung möglicher Fehlerquellen aus. Sie protokollieren ihr Experiment sach- und fachgerecht entsprechend des naturwissenschaftlichen Erkenntniswegs.

    Kompetenzbereich E2:
    Bei der gemeinsamen Auswertung ihrer Experimentergebnisse werden Ihre Schülerinnen und Schüler motiviert, den naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozess sowie den Erkenntniswert naturwissenschaftlicher Arbeitsmethoden und Ergebnisse zu hinterfragen. Anhand des Videos zur Photosyntheseforschung in Marburg lernen sie, dass Forschung auch von persönlichen Motiven und gesellschaftlichen Interessen geleitet ist. Sie lernen, dass sich aus Entdeckungen der Photosyntheseforschung neue Fragen und Hypothesen ergeben können. Sie entwickeln ein Verständnis dafür, dass Modelle und Theorien immer auf dem aktuellen Wissensstand beruhen und ständig aufgrund neuer Erkenntnisse überprüft und ggf. modifiziert werden müssen.

    Kompetenzbereich K3:
    Ihre Schülerinnen und Schüler diskutieren anhand der Experimenteplanung zur Hill-Reaktion naturwissenschatsbezogenene Sachverhalte sowie ihre Arbeitsergebnisse. Sie verwenden hierbei die in den Theorieblöcken zum Kurs erlernte Fachsprache. Dabei formulieren sie Argumente, die Belege, Begründungen und Schlussfolgerungen enthalten.



    Im Laborkurs 2 - Die Blattpigmentanalyse - werden vor allem die folgenden konkreten Kompetenzen angebahnt:

    Kompetenzbereich F1:
    Ihre Schülerinnen und Schüler erarbeiten Fachwissen zur Lichtreaktion der Photosynthese und strukturieren dieses anhand des Basiskonzepts "Kompartimentierung". Sie erarbeiten sich Zugänge und Erklärungsmöglichkeiten zum Thema der Blattpigmente und ordnen detailliertes Fachwissen in einen größeren Zusammenhang ein.

    Kompetenzbereich F2:
    Ihre Schülerinnen und Schüler analysieren den naturwissenschaftlichen Sachverhalt der Chromatographie von Blattpigmenten. Sie entwickeln bei der gemeinsamen Auswertung der DC-Platten problembezogene Erklärungen (typische Anordnung der Banden) unter Einbezug von naturwissenschaftlichen Regeln (unterschiedliche Löslichkeit der Blattpigmente im Laufmittel).

    Kompetenzbereich E1:
    Ihre Schülerinnen und Schüler führen die naturwissenschaftliche Untersuchung der Blattpigmentextraktion, -auftrennung und -analyse durch und werten sie aus. Sie interpretieren die Ergebnisse sowohl der Dünnschichtchromatographie als auch der spektralphotometrischen Untersuchung.

    Kompetenzbereich K3:
    Ihre Schülerinnen und Schüler diskutieren anhand der Dünnschichtchromatographieplatten sowie der Ausdrucke ihrer selbst gemessenen Absorptionsspektren naturwissenschatsbezogenene Sachverhalte sowie ihre Arbeitsergebnisse. Sie verwenden hierbei die in den Theorieblöcken zum Kurs erlernte Fachsprache. Bei der Analyse der Chromatographieplatten und der Absorptionsspektren formulieren sie Argumente, die Belege, Begründungen und Schlussfolgerungen enthalten.


  • Inhalt ausklappen Inhalt einklappen Maximale KursgrößeMaximale Kursgröße

    Unser Labor verfügt über 22 Arbeitsplätze (sechs Dreiergruppen und zwei Zweiergruppen). Zur Not können an den Arbeitsplätzen der Zweiergruppen auch drei Schüler*innen arbeiten, so dass die maximale Kursgröße bei 24 Teilnehmer*innen liegt. Wir empfehlen jedoch mit maximal 22 Teilnehmer*innen anzureisen.

  • Inhalt ausklappen Inhalt einklappen Freie Termine 2020Freie Termine 2020

    Für das erste Halbjahr 2020 gibt es noch folgende freien Termine:

    Mi 29.1. Philippinum Marburg (Genetikkurs)
    Mi 12.2. Tilemannschule Limburg (Genetikkurs)
    Mi 19.2. Herderschule Giessen (Photosynthese)
    Mi 26.2. Institut Lucius Echzell (Photosynthese)
    Mi 04.3. Steinmühle Marburg (Photosynthese)
    Fr 06.3. Vorreservierung (Photosynthese)
    Mi 11.3. Institut Lucius Echzell (Genetikkurs)
    Do 12.3. Vorreservierung (Photosynthese)
    Fr 13.3. Vorreservierung (Photosynthese)
    Mi 18.3. frei
    Fr 20.3. Vorreservierung (Photosynthese)
    Do 26.3. Philippinum Marburg (Photosynthese)
    Mi 22.4. belegt (L3 Seminare)
    Do 23.4. frei
    Fr 24.4. Philippinum Marburg (Photosynthese)
    Do 07.5. frei
    Fr 08.5. AWS Kirchhain
    Mi 13.5. belegt (L3 Seminare)
    Mi 20.5. Photosynthese
    Mi 27.5. Maria Königin Lennestadt (Photosynthese)
    Fr 29.5. frei
    Mi 03.6. CBES-Lollar (Photosynthese)
    Do 04.6. frei
    Mi 10.6. CBES-Lollar (Photosynthese)
    Mi 17.6. frei
    Fr 26.6. Vorreservierung Photosynthese

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    Freie Termine nach den Sommerferien folgen in Kürze

  • Inhalt ausklappen Inhalt einklappen VorwissenVorwissen

    Eine detaillierte Übersicht über die wünschenswerten (aber nicht zwangsläufig notwendigen) Voraussetzungen zum Besuch des Photosynthesekurses bekommen Sie bei Kursbuchung per E-Mail zugeschickt.

    Für den Laborkurs 1 sollten Sie bereits in die Photosynthese eingestiegen sein und die Lichtreaktion behandelt haben. Für den Laborkurs 2 sind Sie im besten Fall bereits in die Photosynthese eingestiegen und haben die Aufgabe der Blattpigmente besprochen.

  • Inhalt ausklappen Inhalt einklappen KostenKosten

    Die Kosten für Eintritt und Kurs inklusive Skript und Versuchsmaterialien liegen für beide Laborkurse bei 10 € pro teilnehmender Schüler*in. Sie bekommen im Anschluss an den Kurstag eine schriftliche Rechnung zugeschickt. Sollten Teilnehmer*innen spontan erkranken, berechnen wir Ihnen diese Kosten natürlich nicht.

  • Inhalt ausklappen Inhalt einklappen Weitere Wünsche und Fragen?Weitere Wünsche und Fragen?

    Schreiben Sie Ihre Frage in eine Mail an deurer(at)staff.uni-marburg.de und Sie bekommen meist schon am gleichen oder darauffolgenden Tag eine Antwort. Da ich nur selten direkt im Schülerlaborbüro telefonisch erreichbar bin, rufe ich Sie gerne telefonisch zurück, wenn Sie mir Ihre Telefonnummer zukommen lassen.

    Wir freuen uns, Sie bei uns im Schülerlabor begrüßen zu dürfen.