Struktur und Funktion
Palisadengewebe dicht mit Chloroplasten für das Licht, Schwammgewebe locker mit Luftraum für die Gase, Spaltöffnungen unten als Verdunstungsschutz.
Mustermodul · Modul 7.6
Pflanzen – Bau und Leistung
Woraus eine Pflanze ihre Masse baut
Modul 7.6 verbindet die Organlehre der Blütenpflanze mit der Chemie der Fotosynthese. Der Ausgangsfall ist ein fensterloser Kellerraum, in dem Kräuter angezogen werden sollen – und eine misslungene Kressekiste, obwohl täglich gegossen und rund um die Uhr beleuchtet wurde.
Klasse 7 36 Stunden · 18 Doppelstunden · 12 Stationen · 6 Wochen 161 Bewertungspunkte
Fachliche Grundlage
Die Konzepte, an denen das Modul hängt
Jedes Modul weist aus, an welche fachlichen Grundvorstellungen es anschließt und an welcher Station diese greifen.
Stoff und Teilchen
Fotosynthese ist ein Umbau von Teilchen, keine Aufnahme fertiger Nahrung. Die Teilchen werden neu zusammengesetzt, nicht vermehrt.
Erhaltung der Masse
Die Massenbilanz macht die Erhaltung messbar: Was hineingeht, kommt in gleicher Masse wieder heraus.
Energie
Licht wird in chemisch gebundene Energie überführt und bei der Zellatmung wieder frei – im Thermosversuch als messbare Erwärmung.
System
Wurzel, Sprossachse, Blatt und Blüte arbeiten zusammen; ein einziger knapper Faktor begrenzt das ganze System.
Modellbildung und Modellgrenze
Das Bild „Pflanze = Fabrik" erklärt den Stoffumbau gut – und wird ausdrücklich begrenzt: Die Fabrik steht nachts still, die Pflanze nicht.
Der Lernweg
Zwölf Stationen in einer festen Reihenfolge
Die Reihenfolge ist nicht beliebig. Zwei Ansätze brauchen Vorlauf: Der Keimversuch läuft fünf Tage und wird in Woche 1 angesetzt, die Hydrokultur braucht drei Wochen und muss spätestens in Woche 2 stehen. Wer sie vergisst, hat in Woche 5 keine Auswertung.
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1
Vom Samen zur Pflanze Biologie · quantitativ
Fünf Ansätze über fünf Tage, in denen jeweils nur eine Bedingung verändert wird. Führt Protokollform, Kontrollansatz und Prozentrechnung für das ganze Modul ein.
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2
Bauplan der Blütenpflanze Biologie · qualitativ
Wurzel, Sprossachse, Laubblatt und Blüte werden zerlegt und mit Aufgaben belegt. Bestäubung und Befruchtung werden getrennt.
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3
Das Blatt von innen Biologie · qualitativ
Fünf Schichten bei zwei Vergrößerungsstufen, festgehalten als wissenschaftliche Zeichnung mit Vergrößerungsangabe.
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4
Spaltöffnungen zählen Biologie · quantitativ
Abdruck der Blattoberfläche, Auszählen im Sichtfeld und Umrechnen auf einen Quadratmillimeter – mit Vergleich von Ober- und Unterseite.
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5
Wasser im Aufzug Biologie · quantitativ
Steiggeschwindigkeit im Färbeversuch und Wasserverlust über 24 Stunden, beides auf eine gemeinsame Bezugsgröße umgerechnet.
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6
Der Stärkenachweis Chemie · quantitativ
Nachweis im belichteten Blattteil gegen den abgedeckten Kontrollstreifen. Erwärmt wird ausschließlich im Wasserbad.
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7
Der Gasnachweis Chemie · qualitativ
Die Gase im Licht und im Dunkeln unterscheiden – jeder Nachweis dreiteilig aus Nachweismittel, Beobachtung und Schluss.
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8
Die Lichtkurve Biologie und Chemie · quantitativ
Die zentrale Messstation: sechs Abstände in zwei Reihen, je drei Messungen mit Mittelwert, daraus die Lichtempfehlung. Braucht zwei Doppelstunden.
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9
Farbe und Licht Biologie · quantitativ
Messung mit Farbfiltern und die Deutung der Blattfarbe als Folge des nicht genutzten Lichts.
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10
Die Massenbilanz Chemie · quantitativ
Wortgleichung aufstellen, Massenbilanz rechnen und damit die Vorstellung widerlegen, die Masse stamme aus der Erde.
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11
Was die Pflanze braucht Biologie · quantitativ
Fünf Hydrokulturansätze über drei Wochen; Mangelsymptome werden den fehlenden Nährsalzen zugeordnet.
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12
Atmen Pflanzen auch? Biologie · Modellkritik
Zellatmung mit zwei Nachweisen belegen und die Grenzen des Fabrikmodells benennen.
Einblicke ins Material
Was im Modul tatsächlich drinsteckt
Die folgenden Abbildungen stammen unverändert aus dem Unterrichtsmaterial des Moduls. Sie zeigen, auf welchem Niveau gearbeitet wird und wie die Fachinhalte aufbereitet sind.
Fünf Keimansätze im Vergleich: In jedem wird genau eine Bedingung verändert, einer dient als Vergleichsansatz. Aus den Auszählungen entsteht die Keimrate in Prozent.
Der Blattquerschnitt mit seinen fünf Schichten. Die Lernenden fertigen dazu eine wissenschaftliche Zeichnung mit Vergrößerungsangabe an und ordnen jeder Schicht einen Funktionssatz zu.
Blattober- und Blattunterseite im direkten Vergleich. Aus der Zahl im Sichtfeld und der bekannten Sichtfeldfläche wird die Dichte je Quadratmillimeter berechnet.
Der Stärkenachweis in drei Schritten – mit dem abgedeckten Streifen als Kontrollteil. Erwärmt wird ausschließlich im Wasserbad.
Die zentrale Messstation: Zwei Messreihen über sechs Abstände zeigen, an welcher Stelle das Licht und an welcher ein anderer Faktor die Rate begrenzt. Daraus folgt die Lichtempfehlung.
Fünf Nährlösungsansätze nach drei Wochen. Die Wuchshöhen und die Blattsymptome zeigen, welches Nährsalz fehlt – und dass der knappste Faktor das Wachstum begrenzt.
Die Massenbilanz der Fotosynthese als Waage. Ausgangsstoffe und Produkte wiegen zusammen gleich viel – daran wird die Erhaltung der Masse nachvollziehbar.
Der Bauplan des Prototyps mit Maßen, Lampenaufhängung, Belüftungsöffnung und Beschriftungsschema. Der Lampenabstand ist keine Vorgabe, sondern Ergebnis der eigenen Messreihe.
Ein Ausschnitt, kein Ersatz.
Ein vollständiges Modul umfasst 25 Dokumente mit zusammen rund 900 bis 1 000
Seiten. Diese Auswahl zeigt den fachlichen Anspruch und die Machart – sie
ersetzt das Unterrichtsmaterial nicht. Das vollständige Material erhalten
Pilotschulen im Rahmen der Erprobung.
Sprachbildung
Fachsprache wird eingeführt, nicht vermieden
Modul 7.6 hat sechs Sprachregeln, die in allen Dokumenten gelten und in der getrennt ausgewiesenen Sprachnote bewertet werden. Zwei davon tragen das Modul: die dreiteilige Nachweisformulierung und die Regel, dass jede Mengenangabe Einheit und Bezug braucht.
1 · Benennen
Stoffe und Organe werden mit ihrem Namen genannt, nicht umschrieben.
nicht „das grüne Zeug im Blatt", sondern „das Chlorophyll in den Chloroplasten des Palisadengewebes"
2 · Trennen
Beobachtung und Deutung stehen in zwei getrennten Sätzen – nie beides in einem.
In einem Beobachtungssatz darf kein „weil" vorkommen und kein Stoff, den man nur vermutet.
3 · Nachweisen
Jeder Nachweis ist dreiteilig: Nachweismittel, Beobachtung, Schluss – immer in dieser Reihenfolge.
Der Schlusssatz nennt den Stoff, nicht die Farbe.
4 · Passiv und Aktiv
Die Durchführung steht im Passiv, die Auswertung im Aktiv.
„Das Blatt wird erhitzt." gegenüber „Ich vergleiche die Färbung."
5 · Einheit und Bezug
Jede Mengenangabe trägt eine Einheit und einen Bezug. Eine Zahl allein ist keine Antwort.
nicht „viele Spaltöffnungen", sondern die Dichte je Quadratmillimeter mit Angabe der Blattseite
6 · Verbinden
Ursache und Folge werden mit einem festen Konnektor verbunden.
weil · deshalb · daraus folgt · sobald · solange · je … desto
Redemittel für jede Arbeitsform
Die Satzbausteine des Moduls liefern für jede dieser Kategorien fertige Gerüste.
- Beobachten am Mikroskop
- Der dreiteilige Nachweis
- Rechnen mit Einheit und Bezug
- Die sechs Pflichtteile des Gutachtens
- Vergleichen von Messreihen
- Beurteilen eines Versuchsaufbaus
- Modellkritik in drei festen Satzanfängen
- Präsentieren
Wortschatz und Konnektoren
Der Fachwortschatz umfasst 32 Karten, ab dieser Klassenstufe zweisprachig Deutsch und Englisch. Für eine deutsche Auslandsschule ist die englische Spalte eine Brücke: Der englische Fachbegriff ist oft bekannt, die deutsche Form mit dem richtigen Artikel muss dazugelernt werden. Fünf Wortpaare werden ausdrücklich gegenübergestellt, darunter Bestäubung und Befruchtung sowie Nährsalz und Nahrung.
Projektauftrag
Die Anzuchtbox und das Anzucht-Gutachten
Auftraggeber sind Schulleitung und Mensateam. Im fensterlosen Kellerraum sollen Salat, Kresse und Basilikum angezogen werden; ein Anbieter hat einen fertigen Anzuchtschrank angeboten.
Teil A
Die Anzuchtbox
Ein Prototyp mit reflektierender Auskleidung, Belüftungsöffnung, höhenverstellbarer Lampenaufhängung und Beschriftungsschema. Mindestens eine Pflanzenart wird darin über drei Wochen angezogen.
Teil B
Das Anzucht-Gutachten
Sechs Pflichtteile: Lichtempfehlung, Keimempfehlung, Blattgutachten, Nährlösungsempfehlung, Massenbilanz und Tag-Nacht-Bilanz. Der Prototyp ist Gruppenarbeit – das Gutachten schreibt jede Person selbst.
Teil C
Die Präsentation
Sechs Minuten mit Poster und Prototyp, dazu zwei Minuten Nachfragen. Jedes Teammitglied spricht.
Messbare Abnahmekriterien
Die Anforderungen sind in MUSS, SOLL und KANN gegliedert und quantitativ formuliert. Der Lampenabstand und die Beleuchtungsdauer sind keine Vorgaben, sondern Ergebnisse – sie müssen aus den eigenen Messreihen hergeleitet werden.
Eine Anzuchtbox erzeugt keine Pflanzenmasse. Sie stellt nur die Bedingungen bereit, unter denen die Pflanze ihre Masse selbst baut.
- alle sechs Pflichtteile des Gutachtens vorhanden
- die Lichtkurve enthält mindestens vier eigene Messpunkte, je Punkt drei Messungen mit Mittelwert
- die Massenbilanz ist rechnerisch richtig
- jede Messreihe hat einen benannten Kontrollansatz
- die Anzuchtbox wird über drei Wochen mit mindestens einer Pflanzenart betrieben
Die Optimierungsschleife
Die Optimierungsschleife läuft in Woche 5: erster Durchlauf mit Messwert, benannte Schwachstelle, genau eine Änderung mit vorhergesagter Wirkung, zweiter Durchlauf mit derselben Messgröße und demselben Zeitraum, Vergleich beider Werte.
Eine Änderung ohne zweiten Durchlauf bringt null Punkte. Ebenso wichtig: Eine Verschlechterung ist ein vollwertiges Ergebnis, wenn sie gemessen und erklärt wird.
Aus der Unterrichtspraxis
Typische Fehlvorstellungen – und was dagegen hilft
Das Lehrerhandbuch benennt zu jeder Station den Stolperstein, der erfahrungsgemäß am häufigsten auftritt, und die Gegenstrategie.
Die Pflanze holt ihr Essen aus der Erde.
Die stärkste Vorstellung der Klassenstufe. Sie wird nicht behauptet widerlegt, sondern gerechnet – und historisch belegt.
Nährsalze sind Pflanzennahrung.
Nährsalze liefern keine Energie und kaum Masse. Sie sind Bausteine: Ohne Stickstoff wächst die Pflanze deutlich schlechter, aber sie wächst.
Pflanzen atmen nur nachts.
Der Thermosversuch zeigt es lichtunabhängig. Pflanzen atmen immer – tagsüber überwiegt nur die Fotosynthese.
Grünes Licht ist schlecht für Pflanzen.
Richtig ist: Grünes Licht wird kaum aufgenommen, sondern zurückgeworfen – deshalb sehen wir das Blatt grün.
Mehr Licht ist immer besser.
Die eigene Lichtkurve widerlegt es. Ab einem bestimmten Abstand bringt mehr Licht kaum noch Ertrag, weil ein anderer Faktor knapp wird.
Bestäubung ist dasselbe wie Befruchtung.
Zwei zeitlich getrennte Schritte – die häufigste Fehlerquelle im Test.
Differenzierung
Dieselbe Anforderung, mehr Gerüst
Die Sprachstützenfassung ist kein leichterer Inhalt, sondern dieselbe Anforderung mit mehr sprachlichem Gerüst. Die sechs Sprachregeln gelten in beiden Fassungen gleichermaßen.
Die Sprachstützenfassung enthält
- vorgegebene Satzanfänge und eine Wortbank mit Artikel
- vorstrukturierte Wertetabellen mit bereits eingetragenen Einheiten
- vorbereitete Diagrammraster mit beschrifteten Achsen
- kürzere Sätze im Fachtext und ein Randglossar-Streifen
Hilfekarten in vier Stufen
- Stufe 1 · Impuls
- Eine Rückfrage, die auf die Lücke zeigt: „Was bedeutet dieser Wert auf der senkrechten Achse — wovon, in welcher Zeit?"
- Stufe 2 · Teilschritt
- Der erste Schritt wird vorgemacht: die Werte der ersten Reihe eintragen.
- Stufe 3 · Rechenweg
- Ansatz und Einsetzen stehen da, das Ergebnis fehlt.
- Stufe 4 · Musterlösung
- Vollständige Lösung zum Abgleich.
Vier Stufen zu allen zwölf Stationen, dazu fünf Projektkarten für die typischen Projektprobleme. Die genutzte Karte wird im Logbuch angekreuzt – das kostet keine Punkte. Bewertet wird der Weg vom Hilfebedarf zur Selbstständigkeit.
Für schnelle Gruppen
- die Spaltöffnungsdichte dreier Arten vergleichen und aus dem Lebensraum begründen
- die Lichtkurve zusätzlich mit der Temperatur als zweitem Faktor aufnehmen
- einen zweiten Prototyp mit rot-blauem Licht bauen und gegen den ersten testen
Für Gruppen, die mehr Zeit brauchen
- Messreihen arbeitsteilig aufnehmen: zählen – Zeit stoppen – schreiben
- mit vier statt sechs Gutachtenteilen beginnen; die vier Pflichtteile bleiben
- Diagrammblätter mit fertiger Achseneinteilung ausgeben – eingetragen wird selbst
Material
Was zu diesem Modul gehört
Die Materialliste ist dreispaltig: Verbrauchsmaterial, Geräte, die in der Box bleiben, und Vorbereitung mit Vorlaufzeiten. In diesem Modul ist die dritte Spalte die wichtigste. Alle Mengen stehen doppelt – für die Klasse mit sechs Teams und für einen einzelnen Gruppentisch.
Der Basis-Materialkoffer des Moduls: Nachweismittel, Glasgerät, Petrischalen, Messmittel und Beobachtungsgeräte in fester Fachaufteilung.
Die projektspezifische Materialbox: alles für Anzucht und Prototyp – Saatgut, Anzuchtschalen, Reflektormaterial, Farbfolien und Kleinteile.
Lehrerhandbuch, Versuchsanleitungen und Stationenanleitungen, dazu die Wortschatzkarten mit Fachbegriff, Erklärung und Abbildung.
Das Schülermaterial: Logbuch als Forschungstagebuch für zwölf Stationen, Fachtexte in zwei Sprachfassungen und der Modulabschlusstest.
Die Gerätegruppen der Materialliste
Mikroskopieren und Zeichnen
Mikroskope, Objektträger, Präparierbesteck und Zeichenmaterial für die wissenschaftliche Zeichnung.
Keimen, Anziehen und Messen
Keim- und Hydrokulturgefäße, Nährlösungen, Thermometer und Kennzeichnungsmaterial.
Licht und Beleuchtungsstärke
LED-Lampen, Maßband für den Lampenabstand, Farbfilter und Zeitschaltuhr.
Nachweismittel und Lösungen
Nachweismittel für Stärke und Gase sowie Färbelösung für den Wassertransport.
Wiegen, Messen, Zeit nehmen
Waage, Messzylinder, Lineal, Stoppuhr, Millimeterpapier und Taschenrechner.
Prototypbau Anzuchtbox
Karton, Reflektormaterial, Anzuchterde, Töpfe und Kleinmaterial. Alufolie ist das meistgebrauchte Material des Moduls.
Ersatzlösungen
Zu jeder Zeile der Gerätespalte nennt die Liste eine geräteunabhängige Alternative – vom Handy am Okular statt der Mikroskopkamera bis zum Kühlschrank statt des Klimaschranks. Auch fehlende Vorlaufzeit ist abgefangen: Dann wird mit Ergebnisbildern und fertiger Wertetabelle gearbeitet, ausdrücklich als Fremdmessung gekennzeichnet.
Vorbereitung mit Vorlauf
Sechs Vorläufe bestimmen den Takt des Moduls: drei Wochen für die Hydrokultur, fünf Tage für den Keimversuch, 48 Stunden zum Entstärken der Versuchspflanze, 24 Stunden für Transpiration und Thermosgefäße, 90 Minuten für den Färbeversuch und zwei Tage Vorlauf für die Wasserpest.
Sicherheit
Sechs Regeln zum Unterschreiben in Woche 1. Das Modul kommt mit einem einzigen kennzeichnungspflichtigen Stoff aus; ein Brenner wird nirgends gebraucht, erwärmt wird ausschließlich im Wasserbad. Zu jedem Stoff sind Lagerung, Handhabung und Entsorgung ausgewiesen.
Bewertung
Wie die 161 Punkte zustande kommen
Die Bewertung ist über die gesamte Reihe gleich aufgebaut. Das macht Leistungen zwischen Modulen vergleichbar und für Lernende vorhersehbar.
| Bestandteil | Punkte | Erhebung |
|---|---|---|
| Teil A · Prototyp Anzuchtbox | 25 | Bau, Funktion, Sorgfalt und Dokumentation |
| Teil B · Anzucht-Gutachten | 60 | sechs Pflichtteile zu je 10 Punkten |
| Protokolle und Logbuch | 15 | laufend über alle zwölf Stationen |
| Optimierungsschleife | 10 | beide Durchläufe dokumentiert |
| Präsentation | 21 | mit Poster und Prototyp |
| Modulabschlusstest | 30 | 8 Aufgaben in 45 Minuten |
| Gesamt | 161 | Projektanteil 110 Punkte · Einzelleistung 51 Punkte |
Getrennte Sprachnote.
Sprachliche Leistung wird eigens ausgewiesen und geht nicht in die Fachnote
ein. Folgefehler werden nur einmal gewertet. Bei der Optimierungsschleife wird
die Durchführung bewertet, nicht das Ergebnis.
Aus dem Material
Sätze, die den Ton des Moduls zeigen
„Eine Pflanze baut ihre Masse aus Stoffen der Luft und des Wassers, und ihr Wachstum wird immer vom knappsten Faktor begrenzt."
Leitidee des Moduls, Lehrerhandbuch Kapitel 2
„Fotosynthese ist eine Stoffumwandlung, keine Nahrungsaufnahme. Die Pflanze baut Traubenzucker, sie nimmt ihn nicht auf."
Lehrerhandbuch, „Was dieses Modul besonders macht"
„Wer sagt „die Pflanze wächst besser", hat nichts gemessen."
Modulplan, Kapitel 1
„Zuerst messen, dann simulieren. Die Simulation wird erst geöffnet, wenn die eigene Wertetabelle vollständig ist."
Lehrerhandbuch, Regeln für den Umgang mit Simulationsteilen
„Ein Keimversuch, eine Hydrokultur und eine Entstärkung lassen sich nicht am Morgen der Doppelstunde nachholen."
Materialbox, „So arbeiten Sie mit dieser Liste"
Das zweite Mustermodul.
Modul 7.4 „Licht, Auge, Bild" ist in derselben Tiefe
dargestellt – ein Modul mit anderem Leitfach und anderem Projektprodukt.
Licht, Auge, Bild ansehen
Licht, Auge, Bild ansehen
Interesse an diesem Modul?
Merken Sie sich unverbindlich vor. Wenn Sie das Modul im Unterricht erproben möchten, ist die Bewerbung als Pilotschule der passende Weg – Pilotschulen erhalten das vollständige Material.
Die Vormerkung ist unverbindlich. Es erfolgt keine Bestellung und keine Zahlung. Wir informieren Sie über Pilotphase, Preis und möglichen Verkaufsstart.