pixabayDer Unterrichtsgegenstand Biologie und Umweltkunde umfasst vielfältige Lerninhalte. Um diese Themenfülle zu ordnen, wurden im Lehrplan für die Oberstufe (2018) sieben Basiskonzepte der Biologie formuliert. Sie helfen, erlernte Inhalte zu vernetzen und wiederkehrende biologische Grundprinzipien zu erkennen.
Themenvielfalt im Biologieunterricht
Mit der letzten Lehrplanbearbeitung 2017/2018 der Sekundarstufe II (Oberstufe) wurden für den Unterrichtsgegenstand Biologie und Umweltkunde sieben „Basiskonzepte der Biologie“ definiert. Sie sollen Ordnung in die biologische Themendiversität bringen.
Grundsätzlich legen die Lehrpläne des Bundesministeriums fest, welche Themen (Lerninhalte) eines Unterrichtsgegenstandes in welcher Schulstufe unterrichtet werden. In der Biologie reihen sich vielfältige Themen aneinander, wie ein stichwortartiger Auszug aus der 5. Klasse für allgemeinbildende, höhere Schulen zeigt: Die Zelle, Mitose, Pro- und Eukaryoten, Mikroorganismen, Biotechnologie, Botanik, Assimilation und Dissimilation, Ökologie und Nachhaltigkeit, Organsysteme des Stoffwechsels, gesunde und ausgewogene Ernährung. Die Reihenfolge der Einheiten ist den Lehrkräften überlassen. In den Folgejahren setzt sich die bunte biologische Vielfalt fort.
Auf den ersten Blick scheint der Biologieunterricht ein Sammelsurium von Themen ohne roten Faden zu sein. Natürlich basiert die Strukturierung des Lehrplans aber auf didaktischen Überlegungen. Dem Alter der Schülerinnen und Schüler entsprechend gehen die Lerninhalte von bekannten Phänomenen aus und nähern sich dem Unbekannten: Haustiere, Verdauungsorgane und Aufbau einer Blüte in der 1. Klasse bis zu Gentechnik und Evolutionstheorien in der 8. Klasse. Trotz einiger Bearbeitungen in den letzten Jahren hat sich im groben Aufbau des Lehrplans wenig geändert. Vorschläge, Wünsche und Kritik an der Lehrplangestaltung hat es auch von Seiten der ABA bereits bei der Gründung des Vereins vor 25 Jahren gegeben (damals noch als VÖBL Verein österreichischer Biologielehrer).
Die Basiskonzepte im Lehrplan 2018
Auch die letzte Bearbeitung des Oberstufenlehrplans hat keine wesentliche Veränderung der Inhalte gebracht. Eine wichtige neue Ergänzung sind die sieben Basiskonzepte. Sie sind in der Oberstufe für alle Schulstufen gleichlautend formuliert und stellen quasi „sieben rote Fäden“ durch die Biologie dar. Der Lehrplan für die Sekundarstufe I (Mittelschule, Unterstufe) ist derzeit in Bearbeitung. Es ist anzunehmen, dass die Basiskonzepte demnächst auch dort Einzug finden werden.
Das Ziel dieser Basiskonzepte ist es, den Schülerinnen und Schülern einen strukturierten Blick über den Themendschungel Biologie zu ermöglichen. Die Wiederholung derselben Basiskonzepte über Kapitel und Jahrgänge hinweg ermöglicht eine Quervernetzung von Inhalten, die im Alltag üblicherweise nicht miteinander in Verbindung gebracht werden (z.B. Stoffaustausch in der menschlichen Lunge und an Blättern eines Baumes, siehe Abb. 1). Neu erlernte Inhalte werden dadurch mit bereits bekannten Phänomenen verknüpft und das Verständnis für wesentliche Merkmale biologischer Systeme und Prozesse wird gefestigt.
Keine Revolution, aber Unterstützung
Hinsichtlich der übrigen Vorgaben und den erforderlichen Lerninhalten wurde der Lehrplan wenig verändert. Die Anzahl der Themen, die in einem Schuljahr unterrichtet werden müssen, ist nach wie vor sehr groß. Inhaltlich und didaktisch revolutionieren die Basiskonzepte den Unterricht sicherlich nicht, denn Quer- und Rückverweise auf bereits Erlerntes haben Lehrerinnen und Lehrer immer schon in ihren Unterricht einfließen lassen. Mithilfe der Basiskonzepte geschieht dies nun routinemäßig und strukturiert. Mit der Verankerung im Lehrplan werden sie auch in den Schulbüchern Einzug halten.
Die Basiskonzepte im Überblick
Struktur und Funktion
Ausprägung und Form von Merkmalen lebendiger Systeme (Struktur) hängt mit deren Wirkungsweise (Funktion) zusammen. Beispiele sind das Prinzip der Oberflächenvergrößerung oder das Schlüssel-Schloss-Prinzip.
Steuerung und Regelung
Lebewesen reagieren auf Veränderungen, um bestimmte Zustände aufrechtzuerhalten. Beispiele sind Rückkoppelung-Mechanismen im Stoffwechsel (Homöostase) oder Räuber-Beute-Beziehungen auf ökosystemarer Ebene.
Reproduktion
Die Lebensdauer von Organismen ist begrenzt. Sie müssen sich selbst reproduzieren, um das Überleben ihrer Art zu sichern. Das gilt für Menschen genauso wie für Bakterien oder Bäume (“eine Eiche ist das Mittel einer Eichel neue Eicheln zu produzieren”). Möglich ist das dadurch, dass jede Zelle aller Organismen ihren genetischen Bauplan in sich trägt und diesen verdoppeln kann.
Stoff- und Energieumwandlung
Lebewesen sind auf eine Energiezufuhr von außen angewiesen, um den eigenen Energiebedarf auszugleichen. Die externe Energie muss in eine Form umgewandelt werden, die im Organismus gespeichert und wieder freigesetzt werden kann. Diese Prozesse finden sich u.a. bei der Ernährung des Menschen und bei der Foto- und Chemosynthese anderer Organismen.
Kompartimentierung
Abgegrenzte Reaktionsräume innerhalb von Zellen oder Organismen ermöglichen den ungestörten, parallelen Ablauf verschiedener Prozesse. Zellen stellen eine wichtige Grundeinheit lebendiger Systeme dar (Bausteinprinzip). Kompartimentierung findet sich auf Ebene von Zellen (Zellorganellen), Geweben und Organen (Vielzelligkeit, Spezialisierung) oder auch bei Gesellschaften und Populationen (Arbeitsteilung).
Information und Kommunikation
Zellen, Gewebe, Organe und Organismen können Information aus ihrer Umwelt aufnehmen, bearbeiten und weiterleiten. Signale müssen dabei vom Sender verschlüsselt und vom Empfänger entschlüsselt werden können. Austausch von Informationen findet zwischen Zellen, Individuen und per Erbinformation sogar über Generationen hinweg statt.
Variabilität, Verwandtschaft, Geschichte und Evolution
„Nothing in Biology makes sense except in the light of evolution” (Dobzhansky, 1973). Dieses Zitat unterstreicht die Bedeutung dieses zentralen Basiskonzeptes, das mit allen anderen verknüpft ist.
Lebewesen sind an ihre jeweilige Umwelt angepasst, als (Zwischen-)Ergebnis eines andauernden Entwicklungsprozesses. Alle rezenten Arten sind ein Produkt ihrer stammesgeschichtlichen Entwicklung und stehen in einem Verwandtschaftsverhältnis zueinander.
Der Grad der Verwandtschaft wird auf molekularer Ebene, z.B. beim Blick auf DNA-Sequenzen, ebenso ersichtlich wie bei morphologischen Untersuchungen. Dieses Verständnis schärft die Eigenwahrnehmung des Menschen als Teil der Natur und ist somit Voraussetzung für ein ökologisches und nachhaltiges Handeln.