Zeitschrift für Didaktik der Biologie (ZDB) - Biologie Lehren und Lernen (Universität Bielefeld)

Gerhardt, Almut

Müller, Sabine

Biologie in Freiland und Labor - Beispiel: Pilze : Unterrichtsanregungen für die Sekundarstufen I und II

Berck, Karl-Heinz

Berck, K.-H.

Berck, K. H.

Berck, Karl-H.

Wissenschaft? Oder: eine kleine Verteidigung der Fachdidaktik

Pälmke, Martina

Ewig, Michael

Thrombose und Embolie : Materialien für schülerorientierten Biologie-Unterricht mit Gegenwartsbezug

Kattmann, Ulrich

Nicht nur Schall und Rauch : Zum Umgang mit Namen im Biologieunterricht

Grümme, Tobias

Schröer, Thomas

Erfassung von Kleinsäugern durch Schüler : Ein Unterrichtsprojekt zum Erlernen biologischer Methoden-Kompetenzen

Hesse, Manfred

Lumer, Jutta

Was blieb von der Schule? : Basiskenntnisse aus dem Biologieunterricht bei Erwachsenen

Krüger, Dirk

Evaluation der Gen-Welten-Ausstellungen : Eine Millioneninvestition unter biologie-didaktischer Lupe

Egerding, Manfred

I D B   Münster • Ber. Inst. Didaktik Biologie 9 (2000), 73-82 73
Experimentelle Gensequenzierung im Unterricht?
Kein Problem im virtuellen Genlabor
Manfred Egerding
Kurzfassung
In nahezu allen Schulen dürfte eine wirklich praktikable Präsentation des Themas Gen-
sequenzierung schon aufgrund der fehlenden Infrastruktur nicht möglich sein. Die nachfol-
gend vorgeschlagene Unterrichtsreihe zeigt eine anschauliche Möglichkeit auf. Mittels des
virtuellen Gensequenzier-Labors ViSeL können SchülerInnen handlungsorientiert an die
genannte Thematik herangeführt werden.
1 Einleitung
Würde man den Versuch unternehmen, den im Erbgut des Menschen nieder-
gelegten genetischen Text aus den vier sich aneinanderreihenden Buchstaben
A,T,C und G in Form eines Buches zu drucken, dann würde dies einen Umfang
von 10.000 Bänden mit jeweils 300 Seiten á 1000 Buchstaben je Seite ergeben.
Eine schon ganz ansehnliche Bibliothek also! Würde man zusätzlich den Ver-
such unternehmen, täglich nur 100 Seiten dieses Gesamtwerkes zu lesen,
bräuchte man 30.000 Tage um den kompletten Text durchzulesen
(ALSTAEDTER, 1995). Eine Lebensaufgabe, die man erst in ca. 82 Jahren be-
wältigt hätte. Und am Ende angekommen, wäre in keiner Weise sichergestellt,
dass man den gelesenen, genetischen Text auch verstanden hätte.
Der geschilderten Informationsfülle von annähernd 3 Milliarden Basenpaa-
ren im menschlichen Genom widmet sich seit 1990 das gegenwärtig wohl ehr-
geizigste Projekt in der Biologie: das Humangenomprojekt. Das Ziel dieser
Forschungsbemühungen liegt in der Anlage einer physikalischen Karte des
menschlichen Erbguts auf der Basis einer vollständigen Sequenzierung aller
Basenpaare, wozu abschließend alle entschlüsselten DNA-Fragmente aufgrund
74 M. Egerding
ihrer Überlappungen in der einzig möglichen Reihenfolge angeordnet werden
sollen.
Mit der dargestellten Unterrichtsreihe soll also ein auch in der öffentlichen
Diskussion äußerst aktuelles und brisantes Thema zum Unterrichtsgegenstand
gemacht werden und den SchülerInnen den wissenschaftlichen Hintergrund
vermitteln.
2 Didaktische Vorüberlegungen
Es bedarf keiner gesonderten Erwähnung, dass in den meisten Schulen erfah-
rungsgemäß schon allein die technische Infrastruktur fehlt, um eine experi-
mentelle Umsetzung der obigen Thematik durchzuführen. Möglichkeiten zur
PCR-Vervielfältigung1 der DNA, zur Gelelektrophorese nach einer Behandlung
mit Restriktionsenzymen und nicht zuletzt zur eigentlichen Gensequenzierung
sind i.d.R. nicht vorhanden. Der Vorteil der hier gewählten Methode (virtuelles
Genlabor) gegenüber anderen Print-Medien wird gerade in diesem Zusammen-
hang besonders offensichtlich:
1. Während über die Print-Medien ausschließlich eine kognitiv-theoretische
Erarbeitung der Thematik möglich ist, durchlaufen die SchülerInnen im
virtuellen Genlabor praktisch alle für dieses Verfahren notwendigen Ein-
zelschritte. Die sich hieraus ergebenden Fragen der SchülerInnen fördern
dabei erheblich den Grad der Auseinandersetzung.
2. Durch die Virtualität kann die i.d.R. fehlende technische Infrastruktur er-
folgreich kompensiert werden. Dies ermöglicht die Erschließung aktuel-
ler Forschungsprojekte für den Unterricht und fördert damit eine wissen-
schaftspropädeutische Ausbildung an den Schulen.
Darüber hinaus ergibt sich aus der Tatsache, dass die in diesem Zusammen-
hang durchzuführenden, genetischen Experimente ausnahmslos Reagenzglas-
experimente sind. Deren Ergebnis ist als zusätzliche Erschwerung nicht auf
Anhieb und mit bloßem Auge sichtbar zu machen, sondern erst nach zum Teil
aufwendigen Abbildungsverfahren – ein besondere Problem der Veranschauli-
chung.
Die Frage nach der didaktischen Reduktion und das Problem der Veran-
schaulichung fallen also bei der hier zu Grunde liegenden Thematik zusammen
und erfordern zwingend ein übergeordnetes, möglichst konkretes Fallbeispiel,
                                            
1 PCR-Vervielfältigung (engl. polymerase chain reaction) ist eine molekulargenetische Möglichkeit
zur Analyse von DNA-Abschnitten.
Gensequenzierung im Unterricht 75
welches sich sozusagen wie ein „roter Faden“ durch die gesamte Unterrichts-
reihe zieht. Zusätzlich würde ein solches Fallbeispiel nicht nur der wiederhol-
ten Vergewisserung über den augenblicklichen Standort der Auseinanderset-
zung dienlich sein, sondern auch ein im vorliegenden Fall anvisiertes analyti-
sches Unterrichtsverfahren begünstigen.
Konkret bietet sich im Hinblick auf ein übergeordnetes Fallbeispiel ein
Kriminalfall an (vgl. EGERDING, 2000), bei dem als einziger Hinweis auf den
Täter ein Blutfleck am Tatort sichergestellt werden konnte. Im Verlauf der
kriminalistischen Ermittlung werden nachfolgend mehrere potentielle Täter
festgenommen, denen die Ermittlungsbehörde jedoch in keinem Fall die Tat
eindeutig beweisen kann. Mittels des einzigen, eindeutigen Beweismittels –
dem Blutfleck – soll der Fall nun „genetisch“ gelöst und einer der möglichen
Täter unzweifelhaft überführt werden.
Anhand eines solchen Fallbeispiels lässt sich im Verlauf der Unterrichtsrei-
he das gesamte Spektrum der DNA-Analyse mit den dazu erforderlichen mole-
kulargenetischen Fachmethoden darstellen und – wie beabsichtigt – in Aus-
schnitten auch experimentell umsetzen.
3 Einstieg in die Unterrichtsequenz
Unter Berücksichtigung der genannten Kriterien bietet sich daher ein literari-
scher Kriminalfall für den Einstieg in die Unterrichtsreihe an. Ausgewählt
wurde hierzu ein Auszug (Material 1) aus FRIEDRICH DÜRRENMATTs Kriminal-
roman Der Richter und sein Henker (DÜRRENMATT, 1955), der unmittelbar mit
der Schilderung eines Mordes an einem Polizisten in die Ermittlungsarbeit des
todkranken Kommissars Bärlach einsteigt.
Der Bericht des Polizisten von Twann, Alphons Clenin, schildert einen Lei-
chenfund vom 3. November des Jahres 1948 an der Straße von Lamboing. Zu-
nächst hatte er irrtümlich angenommen, dass der Fahrer eines Mercedes sich
nur für ein Nickerchen an den Strassenrand begeben hatte, muss dann jedoch
bei Öffnung der Wagentür feststellen, dass die Schläfen des Mannes durch-
schossen sind. Im Wagen des Opfers bemerkt er ungewöhnlich wenig Blutspu-
ren. Anhand der anschließend in der Manteltasche gefundenen Brieftasche
stellt Clenin fest, dass es sich bei dem Toten um den Polizeileutnant der Stadt
Bern, Ulrich Schmied, handelt. Weil ihm als Dorfpolizisten ein solch blutiger
Fall bisher nie begegnet ist, breitet sich zunächst Ratlosigkeit aus, bis er
schließlich das Opfer vom Fahrersitz auf den Beifahrersitz hievt und beide,
Opfer und Auto, nach Twann vor das Gasthaus fährt.
76 M. Egerding
Über diesen Bericht hinaus wird den SchülerInnen anschließend in Fortfüh-
rung der Geschichte fiktiv berichtet, dass bei der näheren Untersuchung der
spärlichen Blutflecken im Auto festgestellt wurde, dass ein winziger Blutfleck
nicht mit der Blutgruppe des Opfers übereinstimmt und mit hoher Wahrschein-
lichkeit vom Täter stammen muss.
Mit der Fragestellung an die SchülerInnen, wie sie mit den heutigen, moder-
nen Methoden der Genetik einen solchen Fall lösen würden, soll zunächst in
allgemeiner Form ein Grundraster der DNA-Analyse erarbeitet werden, wel-
ches anschließend der fortwährenden Orientierung während der Unterrichtsrei-
he dienen soll.
Anhand dieses allgemeinen Schemas werden automatisch die zur DNA-
Analyse unerlässlichen, fachspezifischen  Untersuchungsmethoden (z.B. DNA-
Isolierung, PCR-Vervielfältigung, Gelelektrophorese und Fluoreszenz-Farb-
stoff-DNA-Sequenzierung) organisch zum Thema werden. Diese sollen durch
didaktisch reduziertes Anschauungsmaterial mit den SchülerInnen in den
fachtheoretischen Grundzügen arbeitsteilig in Untergruppen erarbeitet werden
und anschließend durch jede Arbeitsgruppe dem Plenum der Lerngruppe ver-
ständlich vermittelt werden.
Bereits ab dieser ersten Unterrichtseinheit empfiehlt sich bei der Komplexi-
tät und der weitgehend experimentellen Umsetzung des Themas die Führung
eines Logbuchs durch die SchülerInnen, in welchem die thematischen Schwer-
punkte der jeweiligen Unterrichtseinheit verarbeitet werden können. Gleichzei-
tig wird hiermit der gegenwärtige „Ermittlungsstand“ permanent auf hohem
Niveau präsent gehalten. Die SchülerInnen können auf diese Weise das jeweils
notwendige, theoretische Hintergrundwissen individuell-lerntypengerecht ver-
tiefen und dabei Schwerpunkte im Hinblick auf die eigenen Fragestellungen
setzen.
3.1 Isolierung von DNA
Mit dieser ersten, experimentellen Einheit sollen die SchülerInnen praktisch
DNA aus Allium cepa L. (Küchenzwiebel) isolieren. Um im Bild des Kriminal-
falls zu bleiben, soll damit das aus dem Tatfahrzeug des Opfers extrahierte Blut
des potentiellen Täters für die weitere Analyse „aufgeschlossen“ werden, in-
dem aus den Blutzellen die DNA isoliert wird.
Erfahrungsgemäß ist das von vielen Schulbüchern empfohlene Objekt der
Kalbsthymusdrüse (Kalbsbries) entweder nur als Demonstrationsversuch vor-
gesehen, oder kann in der Regel nur mit sehr wechselhaftem Erfolg durchge-
Gensequenzierung im Unterricht 77
führt werden. Demgegenüber bietet das hier vorgeschlagene DNA-Extrak-
tionsverfahren aus Küchenzwiebeln folgende Vorteile:
♦ Es handelt sich um ein wesentlich einfacheres Verfahren, welches aber
trotzdem alle typischen Schritte einer DNA-Isolation zeigt.
♦ Das „Beschaffungsproblem“ eines entsprechenden Kalbsgewebes entfällt.
♦ Es werden ausnahmslos haushaltsübliche Reagenzien eingesetzt.
♦ Selbst bei SchülerInnen mit geringen Experimentiererfahrungen kann das
Verfahren mit einem sehr hohen Prozentsatz selbstständig und erfolgreich
durchgeführt werden.
♦ Innerhalb einer Doppelstunde ist die DNA-Isolation inklusive einer theoreti-
schen Vorbesprechung ohne weiteres durchführbar.
Mit der Sichtbarmachung der DNA wird das bis dahin hochabstrakte Molekül
DNA in den „begreifbaren“ Fragehorizont der SchülerInnen gerückt.
3.2 Sequenzierung der DNA
Die SchülerInnen sollen die zuvor isolierte DNA mittels Gelelektrophorese in
Fragmente gleicher Länge auftrennen und nachfolgend im virtuellen Labor die
eigentliche DNA-Sequenzierung durchführen. Im Bild des Kriminalfalls: Die
aus dem Blutfleck im Tatfahrzeug isolierte DNA (nach Vermehrung durch die
PCR-Methode) soll nach Vorbehandlung mit Restriktionsenzymen in DNA-
Fragmente gleicher Länge aufgetrennt und sequenziert werden.
Dieser abschließende Schritt der Unterrichtsreihe, die eigentliche DNA-
Sequenzierung, die anhand des Kriminalfalles zur endgültigen Klärung der
Übereinstimmung der Basensequenzen führen soll, ist weder in der Schule,
noch in den meisten universitären Labors möglich.
Aus diesem Grunde wird auf ein völlig neues, virtuelles Sequenzierlabor
(ViSeL) zurückgegriffen. Entwickelt wurde dieses Programm von der AG
Praktische Informatik der Technischen Fakultät an der Universität Bielefeld.
Der besondere Vorteil des Programms besteht im Hinblick auf die Zielset-
zung dieser Unterrichtsreihe darin, dass es virtuell drei verschiedene Laborplät-
ze (DNA-Isolierung, DNA-Aufbereitung und DNA-Sequenzierung) abbildet, in
denen die einzelnen Arbeitsschritte exakt wie in einem realen Labor praktisch
durchgeführt werden können. D.h., von der Isolierung bis zur Sequenzierung
müssen mittels Pipetten z.B. verschiedene Pufferlösungen zu einer DNA-Probe
hinzugefügt werden, es werden Zentrifugationsschritte durchgeführt usw. Dar-
über hinaus bietet das Programm eine Art Lexikonfunktion an, auf die bei
fachtheoretischen Fragen und Unklarheiten während der Laborarbeit zurückge-
griffen werden kann. Unter anderem werden dort nochmals die genetischen
78 M. Egerding
Grundlagen bzw. das Sanger-Sequenzierverfahren in kurzen Texten mit Video-
animationen erläutert.
Von einem übergeordneten Blickwinkel betrachtet, bietet dieses Computer-
programm die Bündelung aller vorher praktisch mit den SchülerInnen durchge-
führten Experimente und führt abschließend mit der DNA-Sequenzierung einen
weiteren praktischen Schritt aus.
4 Beschreibung des Programms
Mittels des vorzustellenden Programms soll der Benutzer sowohl allgemeine
Kenntnisse bezüglich der biologischen Grundlagen der Genetik, als auch spe-
zielle Kenntnisse zur Durchführung und zum Verfahren der Gensequenzierung
erwerben.
Nach erfolgter Startroutine gelangt der Benutzer auf die Hauptübersichts-
seite (Kompass). Neben einer Einführung in die Thematik können hier im so-
genannten tutoriellen Teil des Programms Informationen zu den genetischen
Grundlagen, zum Sequenzierverfahren nach Sanger bzw. zur automatischen
ALFexpress DNA-Sequenzierung mittels fluorezensmarkierten Primern abge-
rufen werden. Hierbei bieten i.d.R. alle Bereiche neben entsprechenden Abbil-
dungen und komprimierten Texten auch die Möglichkeit zu kurzen Videoani-
mationen bzw. interaktiven Veranschaulichungen.
Empfohlene Systemvoraussetzungen (ViSeL):
Systembezeichnung: IBM kompatibler PC; Pentium 133 MHz
Betriebssystem: Windows 9x/NT
Arbeitsspeicher: 32 MB
Grafikkarte: SVGA – 1024x768 Bildpunkte; 16 Mio. Farben;
kleine Schriftarten
Soundkarte: 16 Bit, Sound Blaster kompatibel
CD-Laufwerk: 16x CD-ROM Laufwerk
Bildschirm: 17 Zoll
Optional: Netscape Navigator oder Internet Explorer
Bezugsadresse: logisch Lernsysteme in der IIT-GmbH
Postfach 10 01 31
D-33501 Bielefeld
http://www.logisch-lernsysteme.de/
Gensequenzierung im Unterricht 79
Vom Kompass aus lassen sich auch alle weiteren Funktionen des Pro-
gramms ansteuern. So z.B. das Lexikon und der eigentliche virtuelle Laborbe-
reich.
Dieser letztgenannte Laborbereich gliedert sich in die drei typischen Verfah-
rensschritte DNA-Isolierung, DNA-Aufbereitung und ALFexpress-DNA-
Sequenzierung. In realitätsnaher Darstellung wird jeweils ein unterschiedli-
cher Laborplatz gezeigt, der die für den zu bearbeitenden Verfahrensschritt
typische und notwendige Arbeitsmittel (z.B. Pipetten, Bunsenbrenner, Zentri-
fuge usw.) abbildet. Durch Anklicken der verschiedenen Laborgeräte mit der
rechten Maustaste erhält der Anwender weitere wichtige Informationen über
Aussehen und Verwendung des Gegenstandes.
Nach dem so genannten „drag & drop“-Verfahren können diese Laborgeräte
mittels Mausklick bewegt werden. Ein ebenfalls zur Verfügung stehendes La-
borhandbuch kann zusätzlich per Mausklick aktiviert/deaktiviert werden und
erklärt den Ablauf des aktuellen Arbeitsschrittes. Bei der konkreten Durchfüh-
rung durch den Benutzer wird jeder erfolgreiche/nicht erfolgreiche Einzel-
Abb. 1: Computergraphik des Programms ViSeL, aus der virtuell die Basensequenz abgele-
sen werden kann.
80 M. Egerding
schritt akustisch und optisch bestätigt bzw. negiert. Bestehende Unsicherheiten
über die konkrete Durchführung der Arbeitsschritte kann der Benutzer dadurch
kompensieren, dass er eine kurze Videoanimation aufruft, die er sowohl jeder-
zeit anhalten, als auch vor- oder zurückspulen kann.
Über die Navigationsleiste am oberen Bildschirmrand des jeweiligen Ar-
beitsschrittes hat der Benutzer jederzeit die Möglichkeit in einen anderen La-
borbereich zu wechseln. Um diese Navigationsleiste anzuzeigen, muss der
Mauszeiger an den oberen Bildschirmrand bewegt werden.
Das geschilderte „drag & drop“-Verfahren wird sukzessiv bis zum ge-
wünschten Ergebnis wiederholt. Als Ergebnis erhält der Benutzer eine an-
schauliche Computergraphik (Abb. 1), aus der die Basensequenz der DNA
unmittelbar abzulesen ist. Im Falle der Rahmengeschichte könnten die Schüle-
rInnen nachvollziehen, wie mit der Methode der Gensequenzierung kriminalis-
tische Aufklärungsarbeit geleistet werden kann.
Zitierte Literatur
ALSTAEDTER, R. (1995): Zur Geschichte einer Jahrhundertwissenschaft. In: Gentechnik in der Phar-
maforschung – Fortschritt und Verantwortung – Ziele, Chancen, Grenzen. Bayer AG – Öffent-
lichkeitsarbeit Gesundheit, Leverkusen.
DÜRRENMATT, F. (1955): Der Richter und sein Henker. rororo 150, Rowohlt, Hamburg.
EGERDING, M. (2000): DNA-Isolation und -Sequenzierung – experimentell und virtuell. UB 24
(256), 37-41.
Verfasser: Manfred Egerding, Atherstr. 23, B-4728 Hergenrath
Manfred.Egerding@t-online.de
Gensequenzierung im Unterricht 81
Material 1
82 M. Egerding
Rahmengeschichte basierend auf Dürrenmatt: „Der Richter und sein Henker“
(DÜRRENMATT, 1955).


Experimentelle Gensequenzierung im Unterricht? : Kein Problem im virtuellen Genlabor

Wedershoven, Britta

Bickel, Horst

I D B   Münster • Ber. Inst. Didaktik Biologie 9 (2000), 65-72 65
Internetrecherche im Biologieunterricht
Eine grundlegende Studie am Beispiel der Gentechnik
Britta Wedershoven und Horst Bickel
Kurzfassung
In der dargestellten Unterrichtsreihe wurde das Internet zur Erarbeitung vier verschie-
dener Anwendungsbereiche der Gentechnik genutzt. Die Benutzung des Internets war somit
in die Erarbeitungsphase der fachspezifischen Inhalte als ein Medium in didaktischem Sinne
integriert, also ein Inhalte vermittelnder Gegenstand. Die Vermittlung von internetspezifi-
scher Medienkompetenz erfolgte dabei über die konkrete Erarbeitung der fachlichen Themen
(„Huckepackverfahren“). Durch eine besondere Form der arbeitsteiligen Gruppenarbeit,
die sogenannte Puzzle-Methode, wurde sichergestellt, dass den SchülerInnen neben fachli-
chen und medienpädagogischen Inhalten auch soziale und kooperative Kompetenzen ver-
mittelt wurden.
1 Vorbemerkungen
Mit dieser Arbeit, die im Rahmen der zweiten Ausbildungsphase am Staatli-
chen Studienseminar Sek. II Mönchengladbach entstanden ist, soll gezeigt
werden, welche Inhalte, Methoden und Sozialformen einen sinnvollen und
effektiven Computereinsatz im Biologieunterricht ermöglichen. Ein wichtiger
Aspekt war die Gefahr der sozialen Isolierung von Schülern am Computer.
2 Didaktisches Konzept
2.1 Ziele der Unterrichtsreihe
• Fachbezogene Lernziele
Die SchülerInnen vertiefen ihre Kenntnisse in vier Bereichen der Gentech-
nik: Humangenomprojekt, Gentechnik und Pflanzen, gentechnisch verän-
derte Lebensmittel, Gentherapie.
66 B. Wedershoven, H. Bickel
• Medienbezogene Lernziele
Die SchülerInnen sammeln Erfahrungen im praktischen Umgang mit dem
Computer und lernen internetspezifische Anwendungssoftware (Browser,
Suchmaschine) sowie Suchstrategien kennen und wenden diese zur Erar-
beitung der fachlichen Inhalte an.
• Soziale Lernziele
Durch die Arbeit in Kleingruppen entwickeln die SchülerInnen ihre sozialen
und kommunikativen Kompetenzen weiter.
2.2 Auswahl der vier gentechnischen Anwendungsbereiche
Die SchülerInnen hatten die Auswahl zwischen vier verschiedenen Themenbe-
reichen der Gentechnik und bearbeiteten diese im Folgenden in vier Kleingrup-
pen. Das Thema „Humangenomprojekt“ ist dem Bereich der Grundlagenfor-
schung zuzuordnen, während die anderen drei Themen konkrete
Anwendungsfelder im landwirtschaftlichen („Gentechnik und Pflanzen“), bio-
technologischen („Gentechnisch veränderte Lebensmittel“) und medizinischem
Bereich („Gentherapie“) sind. Durch die Auswahl dieser vier Bereiche sollte
ein möglichst großes und vielfältiges Spektrum der real existierenden Bereiche
abgedeckt werden. Die gewählten Bereiche ermöglichen eine unabhängige
Bearbeitung voneinander, da sie nicht aufeinander aufbauen, sondern mit mo-
lekularbiologischen und gentechnischen Grundkenntnissen zu verstehen sind.
Dies war im Hinblick auf die angewandte Unterrichtsmethode (Puzzle-
Methode, s.u.) von großer Bedeutung.
2.3 Vorbereitung der Schülerinnen und Schüler auf die
eigenständige Recherche
Die Recherche im Internet erfordert von den SchülerInnen grundlegende
Kenntnisse und Fähigkeiten in Bezug auf die Benutzung dieses Mediums. So
müssen die SchülerInnen in der Lage sein, mit geeigneten Strategien die benö-
tigten Informationen aus großen Datenmengen zu selektieren, sie zu analysie-
ren und zu interpretieren. Angesichts des vernetzten, bunten Informations-
dschungels besteht hierbei leicht die Gefahr, dass die SchülerInnen sich darin
verirren. Durch planloses Suchen würden sie zum einen auf Kosten der Aneig-
nung neuer Sachverhalte viel Zeit verlieren und zum anderen intensive Frustra-
tion erfahren. Um dies zu vermeiden, sollten alle SchülerInnen zu Beginn der
Unterrichtsreihe grundlegende Kenntnisse über internetspezifische Anwen-
dungsprogramme, wie z.B. Browser und Suchwerkzeuge, haben, um diese
später effektiv anzuwenden.
Internetrecherche im Biologieunterricht 67
Auch heutzutage kann man (noch) nicht davon ausgehen, dass alle Schüler-
Innen die für die selbstständige Recherche nötigen Erfahrungen in der Benut-
zung des Internets haben. Aus diesem Grund ist es notwendig, die SchülerInnen
vor Beginn der Arbeit am Computer vorzubereiten und folgende Überlegungen
bei der Planung zu berücksichtigen:
a) Vermittlung grundlegender Kenntnisse über das Internet
Vor Beginn der Unterrichtsreihe wurden den SchülerInnen in einem Lehrer-
vortrag die grundlegende Struktur des Internets vermittelt und anschließend die
möglichen Recherchetechniken des WWW erläutert. So hatten anschließend
auch gänzlich unerfahrene SchülerInnen eine solide Grundlage für ihre Recher-
che. Um ihnen den Einstieg zusätzlich zu erleichtern, arbeiteten die SchülerIn-
nen jeweils zu zweit an einem Computer, wobei einer von ihnen bereits prakti-
sche Erfahrungen mit dem Internet hatte. Als Erinnerungsstütze erhielten die
SchülerInnen während der Recherche eine Liste der Browser-Piktogramme und
ihrer Funktionen (HILDEBRAND, 1998, 38-39), sowie Erläuterungen zu weiteren
Browser-Funktionen (Lesezeichen, Drucken, Suche).
b) Fragenkatalog und Suchworte als Suchraster
Die Gefahr des „Information-Overkills“ durch die Konfrontation derart riesiger
Datenmengen, wie man sie im WWW antrifft, ist besonders bei SchülerInnen
groß, da sie gewöhnlich mit didaktisch-reduziertem Informationsmaterial ar-
beiten. Daher muss man die SchülerInnen ganz gezielt dadurch vorbereiten,
dass sie mit Hilfe eines bestimmten Suchrasters zielstrebig nach für sie rele-
vanten Informationen suchen können. Zu diesem Zweck stellten die Kleingrup-
pen in der durchgeführten Unterrichtsreihe jeweils einen Fragenkatalog auf,
d.h. sie formulierten konkrete Fragen zu ihrem Themenbereich. Zusätzlich
notierten sie zu jeder Frage einige Suchworte für die Eingabe in die Suchma-
schine. Die Fragen haben die Funktion eines Suchkriterienkatalogs, der ihnen
hilft, die Relevanz der gefundenen Informationen für ihr Thema schnell zu
überblicken.
2.4 Medienkompetenz im Huckepackverfahren
Bei der Integration des Internets sollte man darauf achten, dass das Internet
weder als Motivationsdroge missbraucht noch für rein medienpädagogische
Lernziele eingesetzt wird. Bei der durchgeführten Unterrichtsreihe war die
Vermittlung von internetspezifischer Medienkompetenz ein wichtiges Lernziel.
Die SchülerInnen sollten also lernen, gezielt nach Informationen zu suchen,
diese zu beurteilen und kritisch auf den Nutzwert für ihr Thema zu überprüfen.
68 B. Wedershoven, H. Bickel
Die Erarbeitung der biologischen Inhalte stand jedoch klar im Mittelpunkt. Die
für die Erarbeitung der fachlichen Inhalte erforderliche bzw. die dabei entste-
hende Medienkompetenz wurde daher im „Huckepackverfahren“, also durch
die Einbindung in fachliche Inhalte, vermittelt.
Ein ganz entscheidender Vorteil dieses Verfahrens liegt in der Förderung
der Handlungsbereitschaft der Mädchen. Da im beschriebenen Fall nicht die
Technologie und ihre Beherrschung im Vordergrund steht, sondern die Erar-
beitung von fachlichen Inhalten mit Hilfe des neuen Mediums, zeigen erfah-
rungsgemäß die Mädchen große Bereitschaft und weniger Berührungsängste
gegenüber dem Medium als beim klassischen Informatikunterricht.
2.5 Aktualitätsprinzip einer Internetrecherche
2.5.1 Das Thema „Gentechnik“ und seine Eignung für
eine Internetrecherche
Das Internet bietet sich als Informationsquelle im Rahmen dieser Unterrichts-
reihe an, da es einen schnellen Weg zu aktuellen Informationen über Gentech-
nik ermöglicht. Man hat sowohl direkten Zugriff auf Daten der Forschungsin-
stitute und Universitäten als auch auf Informationen der in dieser Branche
tätigen Biotechnologie-Unternehmen und sämtlicher anderen Organisationen,
wie z.B: Umwelt- und Verbraucherschutzorganisationen. Die Möglichkeiten,
die das Internet im Hinblick auf die Thematik der Gentechnik bietet, ist daher
an Aktualität und Vielfältigkeit nicht ohne weiteres von üblichen Printmedien
zu leisten.
Es ist hingegen nicht sinnvoll, Grundlagenthemen, wie z.B. der Aufbau der
DNA, in einer Internetrecherche erarbeiten zu lassen, weil diese Bereiche di-
daktisch aufbereitet im Schulbuch für jede SchülerIn schnell zugänglich sind.
Eine Internetrecherche wäre hierzu nicht gerechtfertigt, da der Zeitaufwand,
Informationen im Internet zu finden, ungleich höher ist als in Printmedien
nachzuschauen. Ein Einsatz des Internets als Appetitanreger, d.h. als ein Mittel,
sich die Motivation der SchülerInnen zu erschleichen, steht jedoch in krassem
Gegensatz zu dem Bildungsziel der Medienkompetenz, da die SchülerInnen in
diesem Fall nicht zu selbstständigem und reflektiertem Umgang mit dem Me-
dium befähigt werden.
Der Einsatz des Internets bietet sich daher in Erarbeitungsphasen entweder
besonders aktueller oder aber ungewöhnlicher Themen an, zu denen das Inter-
net ausreichend Daten zur Verfügung stellt. Nur dann bleibt das Verhältnis
zwischen fach- und medienspezifischen Lernzielen im Einklang.
Internetrecherche im Biologieunterricht 69
2.5.2 Vorteile einer geführten Internetrecherche: Intranet
In der durchgeführten Unterrichtsreihe haben sich die SchülerInnen nicht onli-
ne im Internet, sondern in einem Intranet bewegt, d.h. sie haben Daten von
einem lokalen Server angefordert, auf dem eine Datenmenge von 1,5 GB ge-
speichert war. In einer Vorrecherche waren 63 Web-Sites ausgesucht und an-
schließend auf einer lokalen Festplatte gespeichert worden. Durch die große
Datenmenge war sichergestellt, dass die SchülerInnen nur bei gezielter Nut-
zung des Suchwerkzeuge an relevante Informationen gelangen konnten. Sie
hatten daher trotz Intranet ein Gefühl einer Online-Recherche. Die Einrichtung
eines Intranets ist aus verschiedenen Gründen der Online-Recherche vorzuzie-
hen:
• Die Gefahr, dass sich die SchülerInnen in der immensen Datenflut verlieren,
wird eingeschränkt. So erhalten sie zu einem Suchwort nicht eine Liste von
mehreren Tausend Treffern, sondern eine überschaubare Liste, die aber
dennoch selektives Vorgehen erfordert.
• Durch die Vorauswahl der Web-Sites hat man als Lehrperson die Gewiss-
heit, dass die SchülerInnen nicht auf verfassungswidriges oder sonstig un-
geeignetes Material stoßen. Ebenso ist die Trefferquote bei der Eingabe von
„unsachlichen“ Suchwörtern gleich Null.
• Die Speicherung der Daten auf dem lokalen Server ermöglicht die prompte
Ladung der angeforderten Dokumente. Auf diese Weise umgeht man die
internetspezifische Verzögerung, die sehr viel Geduld und Zeit erfordert,
welche durch die kurzen Zeiteinheiten in der Schule nicht zur Verfügung
stehen.
3 Methodisches Konzept
3.1 Sicherung des sozialen Lernens beim Einsatz der neuen Medien
In der kontroversen Diskussion der Nutzung der neuen Medien in der Schule
hat man oft den Eindruck, dass soziale Komponenten aus dem Lernprozess
ausgeblendet werden und die Vorstellung eines isoliert-individuellen Lernens
zugrunde liegt. Diese Vorstellung ist besonders mit Blick auf die zunehmende
Individualisierung unserer Gesellschaft und die sinkenden Gruppenerlebnisse
unserer SchülerInnen im privaten Bereich nicht wünschenswert. Um diesen
Trend nicht zu verstärken, sollte man bei der Nutzung des Computers in der
Schule darauf achten, dass individuelle und soziale Lernphasen in angemesse-
ner Weise aufeinander bezogen sind. Neben der Einzel- oder Partnerarbeit am
70 B. Wedershoven, H. Bickel
Computer müssen also auch Gruppenarbeitsphasen feste Bestandteile der Un-
terrichtsreihe sein.
Um die Förderung sozialen Lernens in der beschriebenen Unterrichtsreihe
sicher zu stellen, wurde die sogenannte Puzzle-Methode (Gruppenpuzzle) an-
gewandt. Bei dieser Methode arbeiten die SchülerInnen größtenteils in Klein-
gruppen gemeinsam miteinander.
3.2 Die Puzzle-Methode (Gruppenpuzzle) – Förderung von
Schlüsselqualifikationen
Die Puzzle-Methode ermöglicht sowohl die selbstständige Erarbeitung ver-
schiedener Themen in Kleingruppen als auch die eigenverantwortliche Präsen-
tation der Ergebnisse durch die SchülerInnen. Durch das selbstständige Arbei-
ten der SchülerInnen in Gruppen werden soziale und kooperative
Kompetenzen, wie z.B. Planungsfähigkeit, Arbeitsteilung, Kritikfähigkeit,
Respekt und Verantwortungsgefühl gestärkt. Die Lehrperson hat hierbei nicht
die traditionelle Rolle des Wissensvermittlers, sondern sie organisiert die Ler-
nerfahrungen durch genaue Arbeitsanweisungen und gibt den SchülerInnen bei
Bedarf Hilfestellung.
Der Name „Puzzle-Methode“ rührt daher, dass eine größere Thematik, in
diesem Fall der Bereich der Gentechnik, in mehrere möglichst gleich große
Teilgebiete aufgeteilt wird und alle SchülerInnen einer Gruppe für ein Segment
des aktuellen Unterrichtsstoffs verantwortlich sind. So erarbeiten sogenannte
„Expertengruppen“ zunächst einen der Teilbereiche in Kleingruppen. In diesen
Kleingruppen haben die SchülerInnen in der durchgeführten Unterrichtsreihe
die Erstellung des Fragenkatalogs und die Recherche im Internet durchgeführt.
Nach der Erarbeitung, Sicherung und Dokumentation der erarbeiteten Fachin-
halte lösen sich die Expertengruppen auf und bilden neue Kleingruppen, soge-
nannte „Mosaikgruppen“. In diesen gemischten Gruppen treffen sich Experten
für die jeweiligen Themen und vermitteln sich gegenseitig und reihum die erar-
beiteten Kenntnisse. Jede SchülerIn ist also für die Vermittlung ihres Spezial-
themas an ihre KlassenkameradInnen verantwortlich. Zur Sicherung der fachli-
chen Inhalte wird im Anschluss an die Unterrichtsrunde eine schriftliche
Übung bzw. ein Test durchgeführt.
4 Reflexion der Unterrichtsreihe
Die Unterrichtsreihe verlief sowohl im Hinblick auf die fachlichen als auch auf
die medienpädagogischen und sozialen Lernziele sehr erfolgreich: Die Ver-
Internetrecherche im Biologieunterricht 71
schränkung von der Erarbeitung gentechnischer Inhalte und der Nutzung des
Internets wirkte sich äußerst positiv auf die Motivation der SchülerInnen aus.
Diese hohe Leistungsmotivation korrelierte mit objektiv messbaren, guten Er-
gebnissen in den Lernzielbereichen.
Die SchülerInnen haben während der gesamten Sequenz interessiert und
motiviert an den fachlichen Inhalten gearbeitet. Die Dokumentationsergebnisse
der Expertengruppen zeigten, dass die SchülerInnen auf ihrem Spezialgebiet
über sehr gute Detailkenntnisse verfügten. Die Ergebnisse der schriftlichen
Übung, die als Lernerfolgskontrolle über die vier verschiedenen gentechni-
schen Anwendungsbereiche am Ende der Sequenz durchgeführt wurde, ergab,
dass die meisten SchülerInnen zusätzlich einen umfassenden Überblick über
die in den Mosaikgruppen vermittelten Inhalte hatten.
Die Internetrecherche wurde selbst von unerfahrenen SchülerInnen erfolg-
reich durchgeführt und von allen insgesamt positiv bewertet. Sie arbeiteten
hoch konzentriert an den Rechnern und nutzten diese zielstrebig zur Erarbei-
tung ihres Themas. Diese disziplinierte Erarbeitung des biologischen Themas
wurde sicherlich auch durch die Einrichtung des Intranets gefördert, da es kein
„unsachliches“ Surfen im Online-Netz zuließ. Einige der unerfahrenen Schüle-
rInnen gaben an, dass sie durch die gemachten Erfahrungen ermutigt seien, sich
anschließend auch selbstständig mit dem Medium zu beschäftigen. Sowohl die
fachlichen Ergebnisse als auch die Reaktionen der SchülerInnen zeigen, wie
wichtig es ist, die SchülerInnen ganz gezielt auf diese Recherche vorzubereiten,
so dass sie sich als aktive und selbstbestimmte BenutzerInnen erfolgreich im
Internet bewegen können.
Die angewandte Puzzle-Methode erwies sich als sehr wichtig für das Gelin-
gen der Reihe, da sie durch ihre Struktur wie eine Motivationsstütze wirkte.
Die Selbstständigkeit und Eigenverantwortung für sich und andere wurden vom
Gros als selbstverständlich angenommen und steigerte sichtlich auch die Ar-
beitsmotivation träger und schwächerer SchülerInnen. Die SchülerInnen arbei-
teten kooperativ zusammen, die leistungsstärkeren unterstützen die schwäche-
ren in ihren Gruppen, und sie teilten die Aufgaben untereinander so auf, dass
sie diese in der verfügbaren Zeit erledigten. Als besonders hilfreich erwiesen
sich hierbei Blätter, auf denen die genauen Arbeitsaufträge und die dafür zur
Verfügung stehende Zeit von der Lehrperson vorgegeben waren.
Es ist wünschenswert, den SchülerInnen während der Recherche auch Zu-
gang zu konventionellen allgemeinen und fachspezifischen Nachschlagewerken
zu ermöglichen, damit sie bei Bedarf dort z.B. Definitionen von Fachbegriffen
nachschlagen können. Außerdem ist es für die SchülerInnen motivierend, wenn
72 B. Wedershoven, H. Bickel
sie durch E-Mails in Kontakt zur Außenwelt treten können, z.B. um an bio-
technologische Unternehmen eigene Fragen zu stellen. Dies ließe sich realisie-
ren, indem man jeder Gruppen zeitlich begrenzten Zugang zum Internet in
einer Online-Verbindung ermöglicht.
5 Resümee
Die durchgeführte Unterrichtsreihe hat aufgezeigt, dass es möglich ist, das
Internet als Informationsquelle für die Erarbeitung aktueller biologischer In-
halte zu nutzen. Eine Internet bezogene Einheit sollte dabei so konzipiert sein,
dass die Motivation der SchülerInnen, die es im Hinblick auf das zu bearbei-
tende Thema und auf die Benutzung dieses Mediums gibt, in einen Fach bezo-
genen und medienpädagogischen Lernprozess umgesetzt wird. Diese sollten
miteinander verschränkt sein. Um dabei die sozialen Kompetenzen der Schüle-
rInnen nicht aus den Augen zu verlieren, sollte man Arbeitsformen wählen, die
die SchülerInnen auch in ihrer sozialen Entwicklung fördern.
Zitierte Literatur
FREY, K. & A. FREY-EILING (1999): Puzzle-Unterricht in der Biologie. Internetseite: 
http://www.educeth.ethz.ch.
HILDEBRAND, J. (1998): Internetratgeber für Lehrer. Aulis Deubner, Köln, 4. Auflage.
PERROCHON, L. (1996): School goes Internet: Das Buch für mutige Lehrerinnen und Lehrer. Verlag
für digitale Technologie GmbH, Heidelberg, 1. Auflage.
Verfasser: Britta Wedershoven war Referendarin am Studienseminar Sek. II Mönchenglad-
bach, Dr. Horst Bickel ist Fachleiter am Studienseminar Sek. II Mönchengladbach


Internetrecherche im Biologieunterricht : Eine grundlegende Studie am Beispiel der Gentechnik

Vogt, Helmut

Wieder, Barbara

Schwaab, Sandra

Individuelles Interesse bei Grundschülern als „Schutz“ gegen Interessenverfall in der Sekundarstufe I :  Entwicklung von spezifischen Interessen bei ausgewählten Grundschulkindern

Not a member yet