Goethe BioLab

diffusion

Diffusion und Osmose

Der Projekttag Diffusion und Osmose im Goethe BioLab versucht, durch spezifische Experimente den Phänomenen Diffusion und Osmose im Sinne eines schüler- und handlungsorientierten Unterrichts auf den Grund zu gehen. In einem einführenden Teil werden zunächst über Alltagserfahrungen Grundlagen zur Diffusion erarbeitet. Mit Hilfe eines Experiments zum Einfluss verschiedener Temperaturen auf die Diffusionsgeschwindigkeit wird exemplarisch eine Einflussgröße auf diesen Prozess untersucht sowie auch eine gemeinsame Auswertung mit wissenschaftspropädeutischer Intention vorgenommen. Im weiteren Verlauf des Tages folgen einfache Schülerversuche (Pommes-Versuch, Schlauch- und Egg-Osmometer, Ussing-Kammer), welche osmotische Vorgänge teilweise modellhaft veranschaulichen und messbar machen. Diese Versuche werden in Expertengruppen durch die Schüler ausgewertet. Im abschließenden Teil erfolgt die Präsentation der Versuchsergebnisse und deren Deutung durch die jeweiligen Experten. Durch die entsprechend konzipierten Unterrichtsmaterialien können die Versuchsergebnisse am Ende des Tages in einen größeren biologischen Kontext gestellt werden.

Zielgruppe

Einführungsphase Sekundarstufe II

Zeitrahmen

9.00 – 15.00 Uhr

Unkosten

6 Euro pro Person

Veranstaltungsort

Didaktik der Biowissenschaften 
Max-von-Laue-Str. 13
60438 Frankfurt am Main

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    goethe-biolab@uni-frankfurt.de
SLT Biomembranen

Biomembranen

Biomembranen - Leben in Grenzen

Der Schülerlabortag Biomembranen – Leben in Grenzen im Goethe-BioLab verschafft Schülerinnen und Schülern einen Überblick über den Aufbau und die vielfältigen Funktionen von Biomembranen, wobei die praktische Arbeit im Labor im Vordergrund steht.

Die Schülerinnen und Schülern erarbeiten anhand eines Modells die Funktionen von Biomembranen. Dabei wird, neben dem wesentlichen Aspekt der Kompartimentierung, der Umgang mit Modellen in der Biologie behandelt.  Anhand des Wegs wissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung erarbeiten die Schülerinnen und Schüler anschließend die Hauptkomponenten von Biomembranen: Sie stellen eine Hypothese auf, planen einen Versuch zur Verifizierung, führen diesen durch und werten ihn aus. Es entwickelt sich daraus eine begründbare Vorstellung zum Aufbau von Biomembranen.

Zudem beschäftigt sich das Angebot damit, der Lerngruppe einen Einblick in Forschung und Forschungsmethoden zu verschaffen. Sie kann anhand weiterer Versuche erarbeiten, wie die Isolation von Biomembranen zur deren Erforschung möglich ist. Weiterhin kann dem Phänomen der Osmose an Biomembranen auf den Grund gegangen werden. Als Ausblick auf das Thema Neurowissenschaften in der Q-Phase wird zudem ein Versuch zur Entstehung des Membranpotentials angeboten.

 

Zielgruppe

Einführungsphase Sekundarstufe II

Zeitrahmen

9.00 – 15.00 Uhr

Unkosten

6 Euro pro Person

Veranstaltungsort

Didaktik der Biowissenschaften 
Max-von-Laue-Str. 13
60438 Frankfurt am Main

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atmung

Atmung

Der Projekttag Atmung im Goethe BioLab versucht über spezifische Alltagserfahrungen der Schülerinnen und Schüler wichtige Fragestellungen zum Thema Atmung zu entwickeln. Als Phänomen dient hierbei vor allem die Wahrnehmung der Vorgänge beim Ein- und Ausatmen (Brust- und Zwerchfellatmung) am eigenen Körper. Diese werden dann durch einfache Experimente (u.a. Messung des Lungenvolumens) und den Einsatz geeigneter Modellvorstellungen (z.B. Colaflaschen-Lungenmodell) untersucht. Somit weist der Schülerlabortag einen hohen Grad an Handlungsorientierung auf. Die Experimente zeichnen sich durch eine hohe Eignung für den Schülergruppenversuch, eine kostengünstige, schnelle und gefahrlose Durchführbarkeit, eine hohe Erfolgswahrscheinlichkeit sowie eine einfache Handhabung aus. Mit entsprechend konzipierten Unterrichtsmaterialien werden die Versuche problemorientiert im Schülerlabor eingesetzt. Im Sinne der Wissenschaftspropädeutik wird dabei der Unterschied zwischen Beobachtung und Deutung erarbeitet.

 

Zielgruppe

Primarstufe, Klasse 5/6

Zeitrahmen

9.00 Uhr – 12.30 Uhr

Unkosten

4 Euro

Veranstaltungsort

Didaktik der Biowissenschaften 
Max-von-Laue-Str. 13
60438 Frankfurt am Main

GeniE

Genie - Genetik im Experiment

Ursprünglich als mobiler Lernkoffer für den Einsatz an Schulen im Rahmen des Regelunterrichts und Projekttagen konzipiert, bietet der Schülerlabortag GeniE - Genetik im Experiment die Möglichkeit, das Verfahren des Genetischen Fingerabdrucks in den wesentlichen Schritten (1)DNA isolieren (2)DNA vervielfältigen und (3)DNA vergleichen gemeinsam mit den Schülern problem- und handlungsorientiert zu erarbeiten.

Ein fiktiver Kriminalfall bildet den Ausgangspunkt für gemeinsame Überlegungen zur Aufklärung und Täterbestimmung. Im Verlauf des Tages werden hierzu nach einer allgemeinen Einführung die Gele für eine später durchzuführende Gel-Elektrophorese gegossen. Dieser vorbereitenden Maßnahme folgt ein vereinfachter Versuch zur DNA-Isolation mit eigenen Mundschleimhautzellen. Der im eigentlichen Verfahren notwendige Schritt der DNA-Vervielfältigung über das PCR-Verfahren wird darauf folgend in Gruppenarbeit mit Hilfe geeigneter Animation an PCs erarbeitet und ausführlich besprochen. Eine ruhige Hand ist dann beim Befüllen der Gele für die Elektrophorese gefordert. Daher wird der Umgang mit den eingesetzten Pipetten zunächst geübt und anschließend stehen "Proben vom Tatort" zur Verfügung, die den Täter überführen sollen. Sind die Gele zunächst ge- und dann entfärbt, sollte dies durch die Deutung der vorliegenden Bandenmuster gelingen.

Zielgruppe

Qualifikationsphase Sekundarstufe II

Zeitrahmen

9.00 – 15.00 Uhr

Unkosten

10 Euro pro Person

Veranstaltungsort

Didaktik der Biowissenschaften 
Max-von-Laue-Str. 13
60438 Frankfurt am Main

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Blutausstrich

Blut

Blut und das virtuelle Mikroskop

Der Schwerpunkt liegt auf der Morphologie von Blutzellen sowie pathologischen Veränderungen des Blutbilds.

Um den Schülerinnen und Schülern einen Einblick in aktuelle biologische Forschungs- und Arbeitsmethoden zu vermitteln, werden Blutausstriche unter einem virtuellen Mikroskop untersucht (vollständiger Artikel aus Journal für Didaktik der Naturwissenschaften und der Mathematik 2017-1 zum Download).Bisher kommt die virtuelle Mikroskopie vorwiegend im medizinischen Bereich zum Einsatz.Das virtuelle Mikroskop beschreibt ein Bildbetrachtungsprogramm (Viewer), über das hochauflösende mikroskopische Bilder eines digitalisierten Präparates abgerufen werden können. Während des Schülerlabortags werden mit dem virtuellen Mikroskop ausschließlich Blutausstriche betrachtet. Die Originalpräparate wurden von der staatlichen Schule für Medizinisch-technische Assistenten in der Medizin am Universitätsklinikum Frankfurt bereitgestellt, mit einem Laser-Scanning Mikroskop der Didaktik der Biowissenschaften der Goethe-Universität Frankfurt eingescannt und auf einen Server hochgeladen. Bislang hauptsächlich in der studentischen Lehre eingesetzt, eröffnet es den Schülern die Möglichkeit Bildanalysen und Bildmessungen direkt durchzuführen. Ergänzend wird den Schülern ein Einblick in die medizinische Diagnostik vermittelt, die Blutgruppeneigenschaften werden thematisiert und es findet ein Versuch zur Quantifizierung der Erythrozyten im Schweineblut statt.

Der Schülerlabortag vermittelt einen Einblick in die Hämatologie und bietet den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit mithilfe fachgemäßer Arbeitsweisen sich selbstständig in das Thema Blut einzuarbeiten.

Zielgruppe:

Jg. 9 (Gym) - Sekundarstufe II (Schülerzahl 12-30)

Voraussetzungen: Lesen eines vorab ausgegebenen Skriptes zum Thema
Zeitrahmen: 9:00 – 14:00 Uhr
Unkosten: 8 Euro / Person
Veranstaltungsort:  Didaktik der Biowissenschaften 
Max-von-Laue-Str. 13
60438 Frankfurt am Main
Kontakt:
Christian Dietz
069-798-42278
ch.dietz@bio.uni-frankfurt.de

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3d

Evolution

Was gibt es zu entdecken?
Die Schülerinnen und Schüler bekommen einen Einblick in moderne naturwissenschaftliche Arbeitsweisen der Paläoanthropologie. Im Laufe des Tages werden digitale „3D-Modelle“ von verschiedenen Schädelrekonstruktionen erstellt. Mit diesen Modellen wird anschließend ein Bezug zur Stammesgeschichte des Menschen anhand morphologischer Merkmale hergestellt.

Ablauf des Labortages:
Zu Beginn erfolgt eine Einführung in die Thematik der Paläoanthropologie und des 3D-Scannings. Im Anschluss erfolgt die eigenständige Arbeit mit Schädeln und Technik zum Erstellen des digitalen Schädelmodells sowie parallel dazu die Verknüpfung der Schädel mit der Evolution des Menschen. Die Ergebnisse werden gesichert und können zur weiteren Verwendung im Unterricht genutzt werden.

3D-Scanning: 
Es werden mit Laserabtastung und einer Computersoftware Einzelaufnahmen von Schädelperspektiven erstellt und anschließend zu einem Gesamtmodell zusammengesetzt. Es entsteht somit ein Abbild des realen Schädels am Bildschirm, das auch nachträglich noch bearbeitet und modelliert werden kann. Die Schülerinnen werden durchgehend betreut, arbeiten aber weitgehend eigenständig. Sie bekommen hier einen Einblick in die Arbeitsmethoden zur Bestimmung, Einordnung und Weiterbearbeitung paläoanthropologischer Funde.

Zielgruppe

Sekundarstufe II

Zeitrahmen

9.00 – 15.00 Uhr

Unkosten

8 Euro pro Person

Veranstaltungsort

Didaktik der Biowissenschaften 
Max-von-Laue-Str. 13
60438 Frankfurt am Main

Kontakt:
Christian Dietz
069-798-42278
ch.dietz@bio.uni-frankfurt.de

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Verhaltensbiologie

Wir sind Verhaltensforscher

Thema: Die Verhaltensbiologie der Zweifleckgrille durch eigene Studien erforschen

Inhalte: Die Schülerinnen und Schüler sollen die Verhaltensbiologie aus Sicht eines Verhaltensbiologen erfahren. Sie erfahren wie ein Verhaltensbiologe arbeitet und seine Daten erfasst. Das zu erforschende Tier ist an diesem Tag die Zweifleckgrille (Gryllus bimaculatus), deren Revier- und Balzverhalten in Gruppenarbeit genauer untersucht wird.

Gryllus bimaculatus nutzt Stridulationsorgane zur Lauterzeugung (Männchen) und Tympanalorgane zur Detektion dieser Laute (Weibchen und Männchen). Ausgehend von morphologischen Untersuchungen zur Verortung und Funktionalität der angesprochenen Strukturen, rückt das Verhalten von G. bimaculatus zunehmend in den Fokus des Labortages. Zu erwartende Verhaltensmuster als Elemente der artinternen Kommunikation können hierbei in Verhaltensstudien am lebenden Objekt erforscht werden. Typische Verhaltensweisen in verschiedenen Situationen werden über Beobachtungen, Protokollierung, Film- und Tonaufnahmen erfasst und ausgewertet. Revier- und Balzverhalten lassen sich hierbei sowohl anhand charakteristischer Lautfolgen der Männchen wie auch anhand der Interaktion mit Hilfe der Körpersprache der Tiere unterscheiden.

Voraussetzungen: Es werden keine inhaltlichen Vorkenntnisse bei den Schülerinnen und Schülern benötigt. In der Vermittlung des benötigten Basiswissens zu Begriffen der Ethologie kann vorhandenes Wissen berücksichtigt werden

Lernziele: Planen und Durchführen eigener Verhaltensstudien; Auswerten von Ethogrammen; Erfassen des strukturellen Aufbaus der Hör- und Gesangsorgane von Gryllus bimaculatus; Erkennen des Zusammenhangs zwischen biologischen Strukturen und deren Funktion; Analysieren und Vergleichen der Grillengesänge mit Hilfe von Sonagrammen.

Zielgruppe: Sekundarstufe II

Zeitrahmen: 9.00 – 15:00 Uhr

Unkosten: 10 Euro / Person

(Anmerkung: Die maximale Teilnehmerzahl beträgt 24 SchülerInnen.)


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Thema: Virtuelle interzelluläre Ableitungen von Nervenzellen und extrazelluläre Ableitungen am Menschen

Inhalte und Ablauf des Schülerlabortages:

Nervenzellen leiten ihre Informationen in Form von elektrischen Signalen fort. An einer computerbasierten Simulation mit authentischen Messspuren, können die Schülerinnen und Schüler (SuS) virtuelle Experimente an Nervenzellen durchführen. Sie lernen am Beispiel des Nervensystems von Hirudo medicinalis (medizinischer Blutegel) morphologische und funktionelle Eigenschaften verschiedener Nervenzellen und elektrophysiologische Messverfahren kennen. Die SuS führen verschiedene Versuche und Messmethoden durch und untersuchen zum Beispiel die Wirkung von neuronalen Botenstoffen auf verschiedene Nervenzellen. Die Reaktionen der Zellen können dabei ohne Zeitverlust verfolgt werden. Die aufgezeichneten Messspuren werden unter Berücksichtigung neurophysiologischer Fragestellungen in Gruppenarbeit ausgewertet und interpretiert.

Nachmittags wird ausgehend von Nervensignalen die systemische Ebene genauer betrachtet. Dazu wird erarbeitet wie ein Summenpotenzial entsteht und wie man es interpretieren kann. Die SuS führen dazu Selbstversuche durch und erweitern ihre Kenntnisse zur Funktionalität des eigenen Körpers mit EKG und EMG Messungen. Zur Durchführung der Experimente stehen ausreichend viele schülerorientierte Setups zur Verfügung, die von den SuS eigenständig bedient werden können. Neben den elektrophysiologischen Untersuchungen der Organe wird auch die Morphologie und Anatomie behandelt und in Bezug gesetzt.


Voraussetzungen: Den Schülerinnen und Schülern müssen Grundlagen der Elektrophysiologie bekannt sein. Diese beinhalten den Aufbau von Nervenzellen, die Bildung von Ruhe- und Aktionspotenzialen sowie deren Weiterleitung und Übertragung. Kenntnisse über die Anatomie des Herzens und des Muskels sind vorteilhaft, aber nicht obligatorisch.


Lernziele: Anwenden relevanter Forschungs- und Arbeitsweisen in der Neurobiologie; Erarbeiten und Interpretieren der morphologischen und funktionellen Eigenschaften von Nervenzellen; Durchführen elektrophysiologischer Messverfahren; Bezüge herstellen zwischen der Funktionsweise einzelner Nervenzellen und deren Resultat auf systemischer Ebene; Verständnis über Entstehung von Summenpotenzialen; Messen und Analysieren von EKGs; Verstehen der Funktionsweise des elektrischen Leitungssystem des Herzens; Auswerten von Messungen der elektrischen Muskelaktivität.


Zielgruppe

Sekundarstufe II (vornehmlich Leistungskurse)

Zeitrahmen

9.00 – 15.00 Uhr

Unkosten

10 Euro pro Person

Veranstaltungsort

Didaktik der Biowissenschaften 
Max-von-Laue-Str. 13
60438 Frankfurt am Main

Kontakt:
Marvin Henrich
henrich@stud.uni-frankfurt.de

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Kontakt

Goethe BioLab

Christian Dietz
Tel. 069-798-42278

Goethe Universität Frankfurt
Abteilung Didaktik der Biowissenschaften
Max-von-Laue-Str. 13
60438 Frankfurt

Anfahrt

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