Genomforschung interaktiv entdecken: Neue Materialien für den Unterricht

Einführung

Quelle: GSF/ Bernd Müller

Das Unterrichtsmaterial „GENial einfach!“wurde gemeinsam mit führenden deutschen Genomforschern des Nationalen Genomforschungsnetzes (NGFN) und in Abstimmung mit Didaktikern und Lehrern erstellt. Es besteht aus insgesamt drei Modulen. Die Inhalte sind auf die Rahmenlehrpläne Biologie abgestimmt und bieten einen Bezug zu folgenden Pflichtthemen im Lehrplan:

■ grundlegende Prinzipien der Gentechnik

■ Möglichkeiten und Grenzen gentherapeutischer Verfahren

■ Gen-, Chromosom-, Genommutationen

■ genetisch bedingte Erkrankungen

■ genetischer Code und Proteinbiosynthese

■ Bau und Replikation der DNA

Mögliche geforderte Kontexte wie Gendiagnostik und das Humangenomprojekt werden ebenfalls behandelt. Zu jedem Modul gibt es Arbeitsblätter und eine Lernkontrolle  mit Multiple-Choice-Aufgaben, einem Kreuzworträtsel und spielerischen Elementen. Die Biologielehrer können die Arbeitsblätter unter Zuhilfenahme bereits vorhandener Unterrichtsmaterialien gemeinsam mit ihren Schülern erarbeiten, als Hausaufgabe vergeben oder als Übungsaufgaben in Gruppen diskutieren. Besonders bei den Modulen zwei und drei werden über das Fachwissen hinaus der Kommunikation und der Reflektion besondere Bedeutung beigemessen. Die Prinzipien der Problemorientierung und der Wissenschaftsorientierung werden ebenfalls durchgängig beachtet. Das Unterrichtsmaterial beinhaltet auch Fragestellungen, die fachübergreifendes und fächerverbindendes Arbeiten ermöglichen.

GENial einfach: Modul 1 „Chemie der Vererbung“

Hier werden die Grundlagen der Genetik vermittelt. Die Schüler lernen beispielsweise, wie erstaunlich gut der DNA-Faden verpackt wird, damit er sich nicht verwirrt, sondern nach jeder Zellteilung transkribiert werden kann. Anhand einfacher Experimente wird erklärt, wie die DNA identisch verdoppelt (Replikation) und die Herstellen von Eiweißen aus der genetischen Information realisiert wird (Transkription und Translation). Eine Zeitleiste mit den „Meilensteinen der Genetik“ sowie Lebensläufe bedeutender Forscher, die auch ausgedruckt und an die Schüler verteilt werden können, helfen die wichtigsten Entdeckungen übersichtlich zu präsentieren.

Für das Modul eins gibt es eine interaktive Lernwebseite: hier klicken

Das Projekt „Naturwissenschaften entdecken!“ des Vereins Schulen- ans-Netz konnte für die multimediale Aufbereitung des Moduls 1 gewonnen werden. Dynamische Arbeitsblätter, Animationen, Filme sowie der Besuch einer online-Vorlesung erleichtern den Zugang der Schüler zu den komplexen und vielschichtigen Inhalten der Genetik und Genomforschung. So können die Schüler z.B. mithilfe einer Animation direkt in eine Zelle hineinzoomen und dort verfolgen, wie sich die Struktur der DNA ändert, wenn die Zelle sich teilt. Die online-Lernumgebung ist besonders für das Blended-Learning geeignet, d.h. zur Unterstützung, Vor- oder Nachbereitung des Unterrichts.

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GENial einfach: Modul 2 „Das Alphabet des Lebens lesen lernen“

Hier können Lehrer und Schüler den spannenden Wettkampf verfolgen, der sich bei der Sequenzierung des menschlichen Erbguts zwischen öffentlich geförderten und privat finanzierten Forschern entwickelt hat. Dabei lernen sie, wie die Ergebnisse des Genomprojekts die Vorstellungen über den Aufbau des Genoms revolutionierten. Ein Arbeitsblatt zum Thema Ethik soll die Schüler zu Diskussionen anregen – und ihnen zeigen, dass die Erkenntnisse der Genomforschung auch in ihren Alltag reichen. Der Brief eines fiktiven Forschungslabors mit dem Angebot, kostenlos das gesamte Genom zu sequenzieren, um alle Krankheitsgene identifizieren zu können, soll die Schüler schließlich aus der Reserve locken. Sie sollen sich fragen: Würde ich das Angebot annehmen oder nicht?

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GENial einfach: Modul 3 „Gute Gene, schlechte Gene“

Hier werden grundlegende Begriffe zum Thema „Krankheiten und Gene“ geklärt. Anhand konkreter Beispiele wird veranschaulicht, welche Bedeutung die Zwillingsstudien, die genetische Untersuchung großer Familien mit Erbkrankheiten oder das Arbeiten mit Tiermodellen bei der Aufklärung von genetischen Krankheitsursachen haben. Die Schüler sollen aber auch erkennen, dass eine bestimmte genetische Veranlagung nicht zwangsläufig den Ausbruch der Krankheit zur Folge hat. Dazu bearbeiten sie das Hintergrundmaterial zu den verschiedenen Krankheitsbeispielen und erstellen eine Liste mit Risikofaktoren, welche – unabhängig von den Genen – die Entstehung der jeweiligen Krankheiten beeinflussen können. Die Schüler erfahren, mit welchen Strategien die Forscher im Nationalen Genomforschungsnetz (NGFN) nach den genetischen Ursachen von Krankheiten fahnden, und wie die Ergebnisse der Genomforschung zur besseren Diagnose und medizinischen Behandlung dieser Krankheiten beitragen.

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Genomic Explorer: Reise durch den Körper

Mit dem Raumschiff „Genomic Explorer“ brechen die Schüler zu einer Reise in den menschlichen Körper auf. Während des Flugs lernen sie in einem interaktiven Wissensspiel die grundlegenden molekularen Lebensvorgänge aus einer animierten Spielperspektive kennen. Um die Mission erfolgreich zu bestehen, muss der Spieler mit Geschick und Köpfchen knifflige Fragen beantworten und interaktive Hürden nehmen, die zugleich ihre Geschicklichkeit, ihre Wahrnehmung und ihre Biologie-Kenntnisse in Anspruch nehmen.