Vor­be­mer­kun­gen

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  Fach­be­zo­ge­ne Vor­be­mer­kun­gen
  

  
  1. Fach­spe­zi­fi­scher Bil­dungs­auf­trag (Bil­dungs­wert des Fa­ches)
  Die Bio­in­for­ma­tik als in­ter­dis­zi­pli­nä­re Wis­sen­schaft löst Fra­ge­stel­lun­gen aus den Le­bens­wis­sen­schaf­ten mit theo­re­ti­schen, com­pu­ter­ge­stütz­ten Me­tho­den. Ein pro­mi­nen­tes Bei­spiel für die Be­deu­tung die­ser Dis­zi­plin ist ihr An­teil an der Se­quen­zie­rung des men­sch­li­chen Ge­noms. Auch bei ak­tu­ell statt­fin­den­den und zu­künf­ti­gen funk­tio­nel­len Ana­ly­sen von Ge­nom‑, Pro­teom- und Me­ta­bo­lom­da­ten sind bio­in­for­ma­ti­sche Me­tho­den un­er­läss­lich. Die Bio­in­for­ma­tik leis­tet da­mit ei­nen zen­tra­len Bei­trag zum Ver­ständ­nis des Le­bens und dem Selbst­ver­ständ­nis des Men­schen.
  Das Fach Bio­in­for­ma­tik ge­währt den Schü­le­rin­nen und Schü­lern ei­ne Ori­en­tie­rung be­züg­lich be­ruf­li­cher Per­spek­ti­ven im Be­reich der Da­ten­er­he­bung und Da­ten­ana­ly­se, vor al­lem in den Ge­sund­heits- und Le­bens­wis­sen­schaf­ten als be­deut­sa­men An­wen­dungs­be­rei­chen ei­ner Viel­zahl in­for­ma­ti­scher Me­tho­den. Die Bio­in­for­ma­tik ist so­mit ei­ne wert­vol­le Er­gän­zung zu den na­tur­wis­sen­schaft­li­chen Pro­fil­fä­chern.
  Der fä­cher­über­grei­fen­de Un­ter­richt er­mög­licht den Schü­le­rin­nen und Schü­lern die eng­li­sche Spra­che als die „Wis­sen­schafts­spra­che“ ken­nen zu ler­nen und durch de­ren re­gel­mä­ßi­ge An­wen­dung zu ver­tie­fen. Der in­ter­dis­zi­pli­nä­re Cha­rak­ter der Bio­in­for­ma­tik wird un­ter an­de­rem auch durch die Quer­ver­wei­se zu den Bil­dungs­plä­nen Bio­tech­no­lo­gie, Che­mie und In­for­ma­tik als be­deu­ten­de wis­sen­schaft­li­che Dis­zi­plin deut­lich.
  Die bio­lo­gi­schen Fra­ge­stel­lun­gen und in­for­ma­ti­ons­tech­ni­schen Her­aus­for­de­run­gen, die sich ins­be­son­de­re durch das Vor­han­den­sein gro­ßer Da­ten­men­gen er­ge­ben, wer­den mit­hil­fe bio­in­for­ma­ti­scher Me­tho­den be­ar­bei­tet und letzt­end­lich ziel­füh­ren­de Ant­wor­ten und Lö­sun­gen er­mit­telt. Zu­sam­men mit dem Fach In­for­ma­tik un­ter­stützt das Fach da­mit die Ent­wick­lung von di­gi­ta­len Kom­pe­ten­zen der Schü­le­rin­nen und Schü­ler und be­rei­tet sie auf ei­ne zu­neh­mend di­gi­ta­li­sier­te Le­bens- und Ar­beits­welt vor.
  Die Aus­wahl der The­men­ge­bie­te und die in­halt­li­che Ge­stal­tung der Bil­dungs­plan­ein­hei­ten be­rück­sich­tigt die bio­lo­gi­schen und in­for­ma­ti­ons­tech­ni­schen Vor­kennt­nis­se der Schü­le­rin­nen und Schü­ler mit ei­nem mitt­le­ren Bil­dungs­ab­schluss und ist mit der Ziel­set­zung er­folgt, ei­ne Wei­ter­ent­wick­lung ih­rer fach­li­chen und per­so­na­len Kom­pe­ten­zen zu er­mög­li­chen.
  Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wer­den durch die Aus­bil­dung von in­halts- und pro­zess­be­zo­ge­nen Kom­pe­ten­zen über ei­ne kom­pe­tenz­ori­en­tier­te Ge­stal­tung des Un­ter­richts im Fach Bio­in­for­ma­tik be­fä­higt, sich ak­tiv an ge­sell­schaft­li­chen und wis­sen­schaft­li­chen Dis­kus­sio­nen zu be­tei­li­gen.
  

  
  2. Fach­li­che Aus­sa­gen zum Kom­pe­ten­z­er­werb, pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen
  
  In­halts­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen
  Die in­halts­be­zo­ge­nen Kom­pe­ten­zen ori­en­tie­ren sich an ak­tu­el­len bio­lo­gi­schen Fra­ge­stel­lun­gen, vor al­lem aus dem Be­reich der Ge­no­mik, so­wie de­ren Lö­sun­gen durch Ein­satz (bio)in­for­ma­ti­scher Me­tho­den. Im Ein­zel­nen ist Fach­wis­sen aus fol­gen­den The­men­kom­ple­xen be­inhal­tet: di­gi­ta­le Platt­for­men und Pro­gram­me zur Pro­to­kol­lie­rung und Aus­wer­tung na­tur­wis­sen­schaft­li­cher Da­ten, di­gi­ta­le Me­di­en zur Dar­stel­lung und Prä­sen­ta­ti­on abs­trak­ter bio­lo­gi­scher und che­mi­scher Pro­zes­se, Ver­wal­tung und Aus­wer­tung bio­lo­gi­scher Se­quenz­da­ten und Ent­wick­lung bio­in­for­ma­ti­scher Pro­gram­me. Die Er­ar­bei­tung der fach­li­chen In­hal­te er­folgt ex­em­pla­risch mit dem Ziel, die ein­zel­nen In­hal­te mit in­for­ma­ti­schen Grund­sät­zen und bio­lo­gi­schen Prin­zi­pi­en zu ver­knüp­fen.
  Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­fas­sen sich im Un­ter­richt der Ein­gangs­klas­se schwer­punkt­mä­ßig mit der rech­ner­ge­stütz­ten Pro­to­kol­lie­rung, Aus­wer­tung und Prä­sen­ta­ti­on von Da­ten. Die­se Da­ten stam­men aus ei­nem Prak­ti­kums­un­ter­richt oder wur­den bei der Durch­füh­rung von Ex­pe­ri­men­ten im na­tur­wis­sen­schaft­li­chen Un­ter­richt ge­sam­melt. Zu­dem ler­nen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler, mit­hil­fe ge­eig­ne­ter Pro­gram­me, Ani­ma­tio­nen und Lern­vi­de­os zu mo­le­ku­lar- und zell­bio­lo­gi­schen Vor­gän­gen zu er­stel­len und de­ren Qua­li­tät zu be­wer­ten. Sie sind dar­über hin­aus in der La­ge, die Qua­li­tät der ver­wen­de­ten In­for­ma­tio­nen und Quel­len zu be­ur­tei­len. In der Sum­me ha­ben die Schü­le­rin­nen und Schü­ler die Ge­le­gen­heit, di­gi­ta­le Me­di­en als Lern­werk­zeu­ge und auch als Werk­zeu­ge ko­ope­ra­ti­ven Ler­nens für sich zu ent­de­cken. Die­se Art der Nut­zung di­gi­ta­ler Me­di­en im na­tur­wis­sen­schaft­li­chen Un­ter­richt stellt als Kern­kom­pe­tenz ei­ne wich­ti­ge Grund­la­ge für das spä­te­re Be­rufs­le­ben dar.
  Der Un­ter­richt in den Jahr­gangs­stu­fen 1 und 2 kann oh­ne Vor­kennt­nis­se aus der Ein­gangs­klas­se er­fol­gen.
  In der Jahr­gangs­stu­fe 1 steht die Ana­ly­se in­for­ma­ti­ons­tra­gen­der Se­quen­zen ver­schie­de­ner Ar­ten von Bio­mo­le­kü­len im Vor­der­grund. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­fah­ren, dass sol­che Da­ten mit­tels in­ter­na­tio­nal zu­gäng­li­cher Da­ten­ban­ken ver­wal­tet und für ei­ne Aus­wer­tung zur Ver­fü­gung ge­stellt wer­den. Sie kön­nen so­mit ih­re Kom­pe­ten­zen in Be­zug auf das Ent­wi­ckeln von ziel­ge­rich­te­ten Ab­fra­ge­stra­te­gi­en stär­ken. Des Wei­te­ren brin­gen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler bei der Ana­ly­se der er­mit­tel­ten Da­ten­sät­ze ih­re Eng­lisch­kennt­nis­se ein und ge­lan­gen zu ei­nem tie­fe­ren Ver­ständ­nis der bio­lo­gi­schen Grund­la­gen, die zur Be­ant­wor­tung ih­rer Aus­gangs­fra­ge­stel­lun­gen nö­tig sind. In der An­wen­dung der Me­tho­dik des Se­quenz­ver­gleichs ler­nen sie vor al­lem die Prin­zi­pi­en der Mus­ter­er­ken­nung ken­nen. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen da­mit die Be­deu­tung ei­ner sys­te­ma­ti­schen Her­an­ge­hens­wei­se zur Lö­sung ei­nes Pro­blems in Form von Al­go­rith­men ein­schät­zen und als Kom­pe­tenz ein­set­zen.
  Se­quenz­ver­glei­che lie­fern in der Jahr­gangs­stu­fe 2 Da­ten, die zur Re­kon­struk­ti­on mo­le­ku­la­rer Stamm­bäu­me ge­nutzt wer­den. Zur Be­ur­tei­lung der er­stell­ten phy­lo­ge­ne­ti­schen Mo­del­le er­ar­bei­ten sich die Schü­le­rin­nen und Schü­ler Grund­la­gen der Evo­lu­ti­ons­theo­rie und Ta­xo­no­mie. Die Aus­ein­an­der­set­zung mit die­ser The­ma­tik ver­hilft den Schü­le­rin­nen und Schü­lern zu ei­ner ver­tief­ten Re­fle­xi­on über das Le­ben und das Selbst­ver­ständ­nis des Men­schen. Zu­dem wer­den die in­ner­halb des Fachs In­for­ma­tik ver­mit­tel­ten Grund­kennt­nis­se der Pro­gram­mie­rung in der Bio­in­for­ma­tik ge­nutzt, um An­wen­dungs­pro­gram­me zu er­stel­len, die ty­pi­sche Pro­ble­me der Mus­ter­er­ken­nung im Kon­text der Se­quenz­ana­ly­se lö­sen. Da­zu ent­wi­ckeln die Schü­le­rin­nen und Schü­ler schritt­wei­se die ent­spre­chen­den Al­go­rith­men und im­ple­men­tie­ren sie in Form von ab­lauf­fä­hi­gen Pro­gram­men.
  
  Pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen
  Die Ver­mitt­lung der pro­zess­be­zo­ge­nen Kom­pe­ten­zen er­folgt an­hand der fach­li­chen In­hal­te ge­mein­sam mit den in­halts­be­zo­ge­nen Kom­pe­ten­zen und setzt ei­ne ent­spre­chen­de fach­di­dak­ti­sche Un­ter­richts­ge­stal­tung vor­aus.
  Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler struk­tu­rie­ren und ver­net­zen Da­ten, in­dem sie z. B. na­tur­wis­sen­schaft­li­che Ver­suchs­be­schrei­bun­gen und ‑er­geb­nis­se sam­meln, do­ku­men­tie­ren und in ei­ne di­gi­ta­le Platt­form ein­bin­den (BPE 1), in­dem sie Ob­jek­te für Ani­ma­tio­nen struk­tu­riert an­ord­nen und ver­knüp­fen (BPE 3) und in­dem sie Be­zie­hun­gen von Da­ten in Stamm­baum-Hier­ar­chi­en oder in ta­xo­no­mi­schen Ein­ord­nun­gen er­ken­nen und er­läu­tern (BPE 10). Sie struk­tu­rie­ren und ver­net­zen Pro­zes­se, in­dem sie z. B. do­ku­men­tier­te Ver­suchs­da­ten in kau­sal be­grün­de­ten Schrit­ten aus­wer­ten (BPE 1 und 2), ei­ne di­gi­ta­le Platt­form als Schnitt­stel­le für die ar­beits­tei­li­ge Auf­be­rei­tung und Be­wer­tung der Do­ku­men­ta­tio­nen nut­zen (BPE 1) und in­dem sie die nö­ti­gen Hand­lungs­schrit­te bei der Er­stel­lung und Aus­wer­tung von Se­quenz­ver­glei­chen chro­no­lo­gisch und kau­sal ord­nen (BPE 7, 8 und 9).
  Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren na­tur­wis­sen­schaft­li­che Pro­blem­stel­lun­gen und be­rei­ten sie auf, in­dem sie z. B. für die Vi­sua­li­sie­rung abs­trak­ter bio­lo­gi­scher Pro­zes­se re­le­van­te In­for­ma­tio­nen her­aus­ar­bei­ten (BPE 3) und in­dem sie In­for­ma­tio­nen zur Se­quenz­ana­ly­se aus Da­ten­ban­ken be­schaf­fen und ana­ly­sie­ren (BPE 6). Sie kon­zi­pie­ren und ent­wi­ckeln Lö­sun­gen, in­dem sie z. B. Lö­sungs­stra­te­gi­en für das Er­stel­len von Se­quen­za­li­gn­ments aus­wäh­len (BPE 8) und in­dem sie Se­quenz­da­ten als in­for­ma­ti­sche Mo­del­le der Phy­lo­ge­nie von Le­be­we­sen dar­stel­len (BPE 10). Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler im­ple­men­tie­ren, in­dem sie Al­go­rith­men zur Se­quenz­ana­ly­se in ei­ner Pro­gram­mier­spra­che co­die­ren (BPE 11). Sie tes­ten und re­flek­tie­ren, in­dem sie z. B. er­stell­te Se­quen­za­li­gn­ments (BPE 8) und mo­del­lier­te Stamm­bäu­me (BPE 10) be­wer­ten, so­wie Feh­ler in der Im­ple­men­tie­rung sys­te­ma­tisch auf­spü­ren und be­he­ben (BPE 11).
  Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len Über­le­gun­gen, Lö­sungs­we­ge und Er­geb­nis­se dar, in­dem sie z. B. fach­spe­zi­fi­sche Schreib­wei­sen zur Dar­stel­lung bio­lo­gi­scher Se­quen­zen (BPE 4) oder Pro­gramm­code (BPE 11) ver­wen­den und in­dem sie Er­geb­nis­se von Se­quenz­ver­glei­chen als Ali­gn­ments (BPE 8 und 9) und z. B. Phy­lo­gram­me (BPE 10) un­ter Be­ach­tung von Fach­ter­mi­no­lo­gie er­läu­tern und struk­tu­riert dar­stel­len. Sie do­ku­men­tie­ren und kom­men­tie­ren, in­dem sie vor­han­de­nen Pro­gramm­code le­sen und ver­ste­hen bzw. ei­ge­nen Pro­gramm­code kom­men­tie­ren und do­ku­men­tie­ren (BPE 11). Sie ar­bei­ten ko­ope­ra­tiv, in­dem sie als Team ein di­gi­ta­les La­bor­jour­nal füh­ren und die Da­ten ar­beits­tei­lig auf­be­rei­ten, prä­sen­tie­ren und re­flek­tie­ren (BPE 1). Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kom­mu­ni­zie­ren in der Ge­sell­schaft, in­dem sie z. B. ver­ant­wor­tungs­voll mit ei­ge­nen und frem­den per­so­nen­be­zo­ge­nen Da­ten um­ge­hen und Si­cher­heits­as­pek­te bei ih­rem Kom­mu­ni­ka­ti­ons­ver­hal­ten be­rück­sich­ti­gen (BPE 1).
  Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren und be­wer­ten, in­dem sie z. B. un­ter­schied­li­che Lö­sungs­an­sät­ze und Vor­ge­hens­wei­sen bei der Durch­füh­rung von Se­quenz­ver­glei­chen (BPE 7), beim Er­stel­len von Se­quen­za­li­gn­ments (BPE 8 und 9) und mo­le­ku­la­ren Stamm­bäu­men (BPE 10) mit­ein­an­der ver­glei­chen und be­wer­ten, dar­aus ei­nen Op­ti­mie­rungs­be­darf er­mit­teln und Lö­sungs­we­ge op­ti­mie­ren, in­dem sie Ein­satz­be­rei­che und Gren­zen von Mo­del­len er­ken­nen (BPE 8, 9 und 10), in­dem die Schü­le­rin­nen und Schü­ler Aus­wir­kun­gen von Com­pu­ter­sys­te­men und in­for­ma­ti­schen Mo­del­len auf Ge­sell­schaft, Be­rufs­welt und per­sön­li­ches Lebens­um­feld aus ver­schie­de­nen Per­spek­ti­ven be­wer­ten (BPE 1, 5 und 10) und in­dem sie im Zu­sam­men­hang mit ei­ner di­gi­ta­li­sier­ten Ge­sell­schaft ei­nen ei­ge­nen Stand­punkt zu ethi­schen Fra­gen in der In­for­ma­tik ein­neh­men und ihn ar­gu­men­ta­tiv ver­tre­ten (BPE 1). (vgl. Ein­heit­li­che Prü­fungs­an­for­de­run­gen in der Ab­itur­prü­fung Be­ruf­li­che In­for­ma­tik der KMK i. d. F. vom 10.05.2007)
  

  
  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 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. Die für das je­wei­li­ge Fach re­le­van­ten Ope­ra­to­ren so­wie de­ren fach­spe­zi­fi­sche Be­deu­tung sind 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 fä­cher­spe­zi­fi­schen Be­son­der­hei­ten und 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 gleich­wer­ti­ge Fest­stel­lung von Schü­ler­leis­tun­gen (GFS), Nach­be­spre­chung zu Leis­tungs­fest­stel­lun­gen so­wie Feed­back-Ge­sprä­che um­fas­sen.