Vor­be­mer­kun­gen

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  Fach­li­che Vor­be­mer­kun­gen
  Die Bio­in­for­ma­tik bil­det ei­ne Schnitt­stel­le zwi­schen ex­pe­ri­men­tel­ler Bio­lo­gie und In­for­ma­tik, bei der Me­tho­den der In­for­ma­tik in­ter­dis­zi­pli­när auf Pro­ble­me der Le­bens­wis­sen­schaf­ten an­ge­wen­det wer­den. Da­bei wer­den quan­ti­ta­ti­ve theo­re­ti­sche An­sät­ze ver­folgt, de­ren Ziel es ist, com­pu­ter­ge­stützt gro­ße Da­ten­men­gen ver­ar­bei­ten zu kön­nen.
  Mit dem zu­neh­men­den Ein­satz von Hoch­durch­satz­tech­no­lo­gi­en in der Mo­le­ku­lar­bio­lo­gie hat sich die Bio­in­for­ma­tik vom an­fäng­li­chen Sta­tus ei­ner Hilfs­dis­zi­plin zu ei­ner selbst­stän­di­gen Wis­sen­schaft ent­wi­ckelt. Bei der Ana­ly­se von Ge­no­men, der Er­mitt­lung von Pro­teo­m-Ex­pres­si­ons­pro­fi­len, durch Pro­te­in-Struk­tur­ana­ly­sen oder bei der Er­for­schung der In­ter­ak­ti­on bio­lo­gi­scher Mo­le­kü­le wer­den im­men­se Da­ten­men­gen ge­ne­riert, die mit den Me­tho­den der Bio­in­for­ma­tik er­fasst, zu­gäng­lich ge­macht und aus­ge­wer­tet wer­den kön­nen. Mitt­ler­wei­le ha­ben die­se Tech­ni­ken auch in an­de­ren Be­rei­chen der Bio­lo­gie Ein­zug ge­hal­ten. Her­vor­zu­he­ben ist da­bei die Evo­lu­ti­ons­bio­lo­gie, die durch die Bio­in­for­ma­tik ei­ne völ­lig neue me­tho­di­sche Aus­rich­tung er­fah­ren hat.
  Völ­lig neue Mög­lich­kei­ten er­öff­net die Bio­in­for­ma­tik bei der Er­for­schung und The­ra­pie chro­ni­scher oder le­bens­be­droh­li­cher men­sch­li­cher Krank­hei­ten. Mit der Er­for­schung mo­le­ku­la­rer In­ter­ak­tio­nen, der Ver­füg­bar­keit mo­le­ku­la­rer 3-D-Struk­tu­ren und den Mög­lich­kei­ten zu de­ren Mo­del­lie­rung lie­fert die Bio­in­for­ma­tik Me­tho­den, die das Ver­ständ­nis pa­tho­lo­gi­scher mo­le­ku­la­rer Vor­gän­ge und die Ent­wick­lung the­ra­peu­ti­scher An­sät­ze re­vo­lu­tio­niert ha­ben. Be­son­ders bei der Ent­wick­lung neu­er Me­di­ka­men­te ha­ben sich die­se Me­tho­den zu In­no­va­ti­ons­trei­bern ent­wi­ckelt, die ei­ne we­sent­lich ziel­ge­rich­te­te­re For­schung er­mög­li­chen und mit de­ren Hil­fe die zeit­auf­wen­di­gen Ent­wick­lungs­zy­klen ganz er­heb­lich ver­kürzt wer­den kön­nen. Die Hei­lungs­chan­cen vie­ler Krebs­er­kran­kun­gen sind durch per­so­na­li­sier­te The­ra­pi­en, die auf der Er­fas­sung und Aus­wer­tung in­di­vi­du­el­ler ge­no­mi­scher Da­ten be­ru­hen, deut­lich ver­bes­sert wor­den. Aber auch für die Be­wäl­ti­gung öko­lo­gi­scher Pro­ble­me bie­tet die Bio­in­for­ma­tik wich­ti­ge An­satz­punk­te: So ist die Su­che nach neu­en Bio­ka­ta­ly­sa­to­ren, die für Bio­trans­for­ma­tio­nen in­dus­tri­ell re­le­van­ter Stof­fe ein­ge­setzt wer­den kön­nen und die ei­nen nach­hal­ti­gen Er­satz klas­si­scher che­mi­scher Syn­the­sen dar­stel­len, durch die fort­ge­schrit­te­nen Tech­ni­ken der Er­mitt­lung und Ana­ly­se von Ge­nom­se­quen­zen er­heb­lich er­leich­tert wor­den.
  Die Bio­in­for­ma­tik leis­tet da­mit ei­nen er­heb­li­chen Bei­trag zum Grund­ver­ständ­nis des Le­bens und zur Be­wäl­ti­gung heu­ti­ger und zu­künf­ti­ger bio­lo­gi­scher und me­di­zi­ni­scher Pro­ble­me.
  Im Theo­rie­fach „Bio­in­for­ma­tik“ des Schwer­punk­tes „Bio­in­for­ma­tik und Mo­le­ku­lar­bio­lo­gie“ im Be­rufs­kol­leg für Bio­lo­gisch-tech­ni­sche As­sis­ten­tin­nen und As­sis­ten­ten sol­len sich die Schü­le­rin­nen und Schü­ler die Mög­lich­kei­ten zeit­ge­mä­ßer In­for­ma­ti­ons- und Kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­nik zur Be­ar­bei­tung be­rufs­spe­zi­fi­scher Fra­ge­stel­lun­gen er­schlie­ßen. Ne­ben tech­ni­schen Grund­kennt­nis­sen ste­hen da­bei die Ver­ar­bei­tung von ex­pe­ri­men­tel­len Da­ten und die in­for­ma­ti­ons­tech­ni­schen und mo­le­ku­lar­bio­lo­gi­schen Grund­la­gen von Bio­in­for­ma­ti­k-An­wen­dun­gen aus dem Ar­beits­um­feld von la­bor­tech­ni­schen As­sis­ten­tin­nen und As­sis­ten­ten im Vor­der­grund.
  Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler sol­len da­bei ei­nen Über­blick über das An­wen­dungs­spek­trum der Bio­in­for­ma­tik ge­win­nen und be­ur­tei­len kön­nen, wel­che be­ruf­li­chen Per­spek­ti­ven sich dar­aus für Tech­ni­sche As­sis­ten­ten und As­sis­ten­tin­nen er­ge­ben.
  Fach­über­grei­fend baut das Theo­rie­fach „Bio­in­for­ma­tik“ ins­be­son­de­re auf Kennt­nis­sen aus der Mo­le­ku­lar­bio­lo­gie, Gen­tech­no­lo­gie, Bio­tech­no­lo­gie und der Bio­che­mie auf. Die­ser in­ter­dis­zi­pli­nä­re Cha­rak­ter ma­ni­fes­tiert sich in Quer­ver­wei­sen auf die theo­re­ti­schen und prak­ti­schen Fä­cher „Mi­kro- und Mo­le­ku­lar­bio­lo­gie“, Bio­lo­gie und Bio­tech­no­lo­gie so­wie Che­mie und Bio­che­mie“.
  Die in­halts­be­zo­ge­nen Kom­pe­ten­zen ori­en­tie­ren sich im ers­ten Aus­bil­dungs­jahr im Fach „Bio­in­for­ma­tik“ wie auch im Fach „Bio­in­for­ma­ti­k-Prak­ti­kum“ an ty­pi­schen Soft­ware-Ein­satz­sze­na­ri­en, wie sie in bio­lo­gi­schen La­bors bei der di­gi­ta­len Er­fas­sung, Aus­wer­tung und Do­ku­men­ta­ti­on ex­pe­ri­men­tel­ler Da­ten in Rou­ti­ne­pro­zes­sen an­fal­len. Im Schul­um­feld wird die­ser Be­zug her­ge­stellt, in­dem Auf­ga­ben­fel­der aus an­de­ren Un­ter­richts­fä­chern her­an­ge­zo­gen wer­den und die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ge­eig­ne­te Soft­ware und di­gi­ta­le Platt­for­men ein­set­zen, um an­fal­len­de Da­ten ex­em­pla­risch di­gi­tal auf­zu­ar­bei­ten.
  Im ers­ten Jahr des Theo­rie­fa­ches „Bio­in­for­ma­tik“ ma­chen sich die Schü­le­rin­nen und Schü­ler mit den tech­ni­schen Grund­la­gen zeit­ge­mä­ßer In­for­ma­ti­ons- und Kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­nik ver­traut, wie sie ty­pi­scher­wei­se in la­bor­tech­ni­schen Ar­beits­um­feld vor­zu­fin­den ist. Sie er­schlie­ßen sich die Mög­lich­kei­ten zur Pro­zes­sie­rung von La­bor­da­ten aus dem la­bor­tech­ni­schen Ar­beits­um­feld, in­dem sie ty­pi­sche La­bor­soft­ware zur Er­fas­sung und Aus­wer­tung ex­pe­ri­men­tel­ler Da­ten und zur Or­ga­ni­sa­ti­on und Spei­che­rung von Da­ten­be­stän­den an­wen­den.
  Im zwei­ten Aus­bil­dungs­jahr wer­den auf­bau­end auf den im ers­ten Jahr der Aus­bil­dung er­wor­be­nen Grund­kennt­nis­sen in den Be­rei­chen Mo­le­ku­lar­bio­lo­gie, Gen­tech­no­lo­gie, Bio­che­mie und Bio­tech­no­lo­gie ty­pi­sche Ein­satz­fel­der der Bio­in­for­ma­tik be­schrie­ben. Da­bei wer­den die Or­ga­ni­sa­ti­on und Aus­wer­tung gro­ßer Da­ten­men­gen, wie sie ins­be­son­de­re durch den Ein­satz von Hoch­durch­satz­sys­te­men ge­ne­riert wer­den, als Schlüs­sel­pro­ble­me der mo­der­nen Bio­lo­gie er­kannt und Lö­sungs­an­sät­ze der Bio­in­for­ma­tik zur Er­fas­sung und Aus­wer­tung der Da­ten be­schrie­ben. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen die Struk­tu­ren der wich­tigs­ten Da­ten­ban­ken für mo­le­ku­lar­bio­lo­gi­sche Fra­ge­stel­lun­gen ken­nen, er­ken­nen ih­ren ho­hen Ver­net­zungs­grad, be­ur­tei­len de­ren Ein­satz­mög­lich­kei­ten und wen­den die­se kri­tisch an. Im Ge­gen­satz zum „Bio­in­for­ma­ti­k-Prak­ti­kum“ wer­den da­bei über­wie­gend Fra­ge­stel­lun­gen aus Be­rei­chen der Ge­no­mik the­ma­ti­siert. Bei der Aus­wer­tung von Se­quenz­da­ten ste­hen da­her Nu­kle­in­säu­ren im Mit­tel­punkt. Hier wer­den ins­be­son­de­re Fra­ge­stel­lun­gen der Hu­man­ge­ne­tik und de­ren me­di­zi­ni­sche Im­pli­ka­tio­nen er­läu­tert, Lö­sungs­an­sät­ze der Bio­in­for­ma­tik er­läu­tert und Soft­ware­werk­zeu­ge zur Se­quenz­aus­wer­tung ex­em­pla­risch an­ge­wen­det. Grund­le­gen­de Al­go­rith­men, auf de­nen die Funk­ti­ons­wei­se von Pro­gram­men zur Mus­ter­su­che und für Se­quenz­ver­glei­che ba­siert, wer­den ex­em­pla­risch be­schrie­ben und ka­te­go­ri­siert. Mög­lich­kei­ten zur Er­for­schung von Struk­tur-Funk­ti­ons-Be­zie­hun­gen wer­den im Zu­sam­men­hang mit dem Ver­ständ­nis mo­le­ku­lar­bio­lo­gi­scher Pro­zes­se und dem mög­li­chen De­sign von Wirk­stof­fen er­läu­tert und be­ur­teilt so­wie Pro­gram­me zur Vi­sua­li­sie­rung von 3DStruk­tu­ren an­ge­wen­det. Mit den tech­ni­schen Mög­lich­kei­ten zur Er­fas­sung und Aus­wer­tung von Ge­n­ex­pres­si­ons­mus­tern schließ­lich er­schlie­ßen sich die Schü­le­rin­nen und Schü­ler de­ren Be­deu­tung bei der Iden­ti­fi­zie­rung mo­le­ku­la­rer Wirk­stof­f-Tar­gets.
  Ins­be­son­de­re die an­ge­schnit­te­nen hu­man­ge­ne­tisch-me­di­zi­ni­schen Fra­ge­stel­lun­gen ma­chen deut­lich, dass die Bio­in­for­ma­tik zu­neh­mend Mög­lich­kei­ten er­schließt, die mit den ethisch-mo­ra­li­schen Grund­sät­zen und Wer­ten un­se­rer Ge­sell­schaft kol­li­die­ren. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler dis­ku­tie­ren die­se Kon­flik­te, de­ren mög­li­che Aus­wir­kun­gen auf die In­te­gri­tät des In­di­vi­du­ums, die Rol­le der Wis­sen­schaft als Trieb­fe­der für ge­sell­schaft­li­che Ver­än­de­run­gen und die ge­sell­schaft­li­che Ver­ant­wor­tung der Wis­sen­schaft im All­ge­mei­nen.
  Die­ser Bil­dungs­plan wur­de ver­fasst un­ter Be­rück­sich­ti­gung des Ka­ta­logs der Qua­li­fi­ka­ti­ons­be­schrei­bun­gen ge­mäß Rah­men­ver­ein­ba­rung über die Aus­bil­dung und Prü­fung zu­m/zur Staat­lich ge­prüf­ten tech­ni­schen As­sis­ten­ten/in: Be­schluss der KMK vom 30.09.2011 in der je­weils gül­ti­gen Fas­sung.
  

  
  Hin­wei­se zum Um­gang mit dem Bil­dungs­plan
  Der Bil­dungs­plan zeich­net sich durch ei­ne In­halts- und ei­ne Kom­pe­tenz­ori­en­tie­rung aus. In je­der Bil­dungs­plan­ein­heit (BPE) wer­den in kur­si­ver Schrift die über­ge­ord­ne­ten Zie­le be­schrie­ben, die durch Ziel­for­mu­lie­run­gen so­wie in je­weils ei­ner In­halts- und Hin­weiss­pal­te kon­kre­ti­siert wer­den. In den Ziel­for­mu­lie­run­gen wer­den die je­wei­li­gen fach­spe­zi­fi­schen Ope­ra­to­ren als Ver­ben ver­wen­det. Ope­ra­to­ren sind hand­lungs­in­iti­ie­ren­de Ver­ben, die si­gna­li­sie­ren, wel­che Tä­tig­kei­ten beim Be­ar­bei­ten von Auf­ga­ben er­war­tet wer­den; ei­ne Ope­ra­to­ren­lis­te ist je­dem Bil­dungs­plan im An­hang bei­ge­fügt. Durch die kom­pe­tenz­ori­en­tier­te Ziel­for­mu­lie­rung mit­tels die­ser Ope­ra­to­ren wird das An­for­de­rungs­ni­veau be­züg­lich der In­hal­te und der zu er­wer­ben­den Kom­pe­ten­zen de­fi­niert. Die for­mu­lier­ten Zie­le und In­hal­te sind ver­bind­lich und da­mit prü­fungs­re­le­vant. Sie stel­len die Re­gel­an­for­de­run­gen im je­wei­li­gen Fach dar. Die In­hal­te der Hin­weiss­pal­te sind un­ver­bind­li­che Er­gän­zun­gen zur In­halts­spal­te und um­fas­sen Bei­spie­le, di­dak­ti­sche Hin­wei­se und Quer­ver­wei­se auf an­de­re Fä­cher bzw. BPE.
  Der VIP-Be­reich des Bil­dungs­plans um­fasst die Ver­tie­fung, in­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen so­wie Pro­jekt­un­ter­richt. Im Rah­men der hier zur Ver­fü­gung ste­hen­den St­un­den sol­len die Schü­le­rin­nen und Schü­ler best­mög­lich un­ter­stützt und bei der Wei­ter­ent­wick­lung ih­rer per­so­na­len und fach­li­chen Kom­pe­ten­zen ge­för­dert wer­den. Die Fach­leh­re­rin­nen und Fach­leh­rer nut­zen die­se Un­ter­richts­zeit nach ei­ge­nen Schwer­punkt­set­zun­gen auf Ba­sis der fä­cher- und bil­dungs­gang­spe­zi­fi­schen Be­son­der­hei­ten so­wie nach den Lern­vor­aus­set­zun­gen der ein­zel­nen Schü­le­rin­nen und Schü­ler.
  Der Teil „Zeit für Leis­tungs­fest­stel­lung“ des Bil­dungs­plans be­rück­sich­tigt die Zeit, die zur Vor­be­rei­tung, Durch­füh­rung und Nach­be­rei­tung von Leis­tungs­fest­stel­lun­gen zur Ver­fü­gung steht. Dies kann auch die not­wen­di­ge Zeit für die im Rah­men der Be­son­de­ren Lern­leis­tun­gen er­brach­ten Leis­tun­gen, Nach­be­spre­chung zu Leis­tungs­fest­stel­lun­gen so­wie Feed­back-Ge­sprä­che um­fas­sen.