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Biologisches und biotechnologisches Praktikum

Vorbemerkungen

Fachliche Vorbemerkungen
Das Fach „Biologisches und biotechnologisches Praktikum“ ist zum einen von großer Relevanz, da nicht nur die Grundlagenforschung, sondern auch die Forschung in der Pharmazeutischen Industrie auf der klassischen Biologie beruht. In diesem Zusammenhang werden z. B. die Gewinnung pflanzlicher Inhaltsstoffe und das tierexperimentelle Arbeiten behandelt. Zum anderen ist die Biotechnologie, bei der Zellkultur und Fermentation eine große Rolle spielen, ein stark wachsender Industriezweig.
In diesem Fach lernen die Schülerinnen und Schüler, exakt, selbstständig und verantwortungsbewusst mit biologischem Material und den entsprechenden Geräten zu arbeiten. Die Ausbildung beginnt mit klassischen Grundtechniken in Mikroskopie und Histologie. Sie sind die Voraussetzung, anschließend die modernen, wesentlich komplexeren Techniken zu verstehen und sinnvoll einzusetzen. Außerdem bieten sie den Schülerinnen und Schülern auch die Gelegenheit, ihre eigenen Handfertigkeiten kennenzulernen und zu verbessern.
Durch ein breites, aber wohl ausgewähltes Methodenspektrum arbeiten sich die Schülerinnen und Schüler in die verschiedensten biologischen Arbeitstechniken ein. Hierbei werden auch immer wieder Grundtechniken angewendet, die die Schülerinnen und Schüler in anderen Praktika bereits erlernt haben. Auch werden Inhalte behandelt, die den Schülerinnen und Schülern parallel im Biologie-Theorieunterricht vermittelt werden. Der Schwerpunkt liegt hierbei im 1. Schuljahr auf der Botanik, während im 2. Schuljahr Themen aus dem Bereich der Zoologie behandelt werden.
Während der kompletten Zeit üben die Schülerinnen und Schüler den Umgang mit Arbeitsanleitungen (auch in englischer Sprache). Unter Beachtung der notwendigen gesetzlichen Bestimmungen für biologische und chemische Arbeiten erwerben sie die Fähigkeit, komplexere Versuchsabläufe – auch innerhalb eines Teams – sinnvoll, verantwortungsbewusst und kritisch durchzuführen. Weiterhin üben die Schülerinnen und Schüler die Dokumentation in Form von Versuchsprotokollen, bei denen die wissenschaftliche Auswertung der Versuchsergebnisse – z. B. in Form von Tabellen und Grafiken – im Mittelpunkt steht. Hierbei werden die Kenntnisse aus den Fächern „Mathematik I“ sowie „Informatik und Datenverarbeitung“ aufgegriffen und vertieft. Zur Dokumentation biologischer Sachverhalte lernen die Schülerinnen und Schüler, biologische Strukturen abzubilden und zu bewerten. Die Kombination von Bild- und Textdateien legt hierbei die Grundlage für eine moderne Dokumentation.
Um der im Arbeitsumfeld technischer Assistenten rasant fortschreitenden Digitalisierung gerecht zu werden, sollen zur Förderung digitaler Kompetenzen in den Fachpraktika zum einen digitale Messgeräte verwendet werden, wann immer diese verfügbar sind. Zum anderen sollen sowohl bei der Auswertung der erfassten Messdaten als auch bei der Dokumentation der Versuchsergebnisse labortypische Computeranwendungen zum Einsatz kommen.
Das Lernen in berufsvorbereitenden Bildungsgängen ist maßgeblich geprägt durch eine stark wechselnde Zusammensetzung der Lerngruppen, aber auch durch die Vielfalt der Lernenden selbst hinsichtlich ihrer Vorerfahrungen aus ihrem sozialen Umfeld, ihren sprachlichen Fähigkeiten und durch ihre Vorkenntnisse. Diese Heterogenität in den einzelnen Bildungsgängen hat in den vergangenen Jahren spürbar zugenommen. Neben der fundierten Vermittlung und Anwendung von fachspezifischen Methoden und Verfahrensweisen stehen daher die genaue Beobachtung und Diagnose von fachpraktischen Defiziten der einzelnen Schülerinnen und Schüler im Fokus. Der zeitliche Umfang der praktischen Lehrveranstaltungen ermöglicht es, auf Basis dieser Daten gezielte Maßnahmen zur individuellen Förderung der fachpraktischen Fähigkeiten und Fertigkeiten der Schülerinnen und Schüler zu ergreifen.
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.

Schuljahr 1

Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP)

50

Vertiefung

Individualisiertes Lernen

Projektunterricht
z. B.
Übungen
Anwendungen
Wiederholungen
z. B.
Selbstorganisiertes Lernen
Lernvereinbarungen
Binnendifferenzierung
z. B.
Ökologie und Umweltanalytik
Nachhaltigkeit
Die Themenauswahl des Projektunterrichts hat aus den nachfolgenden Bildungsplaneinheiten unter Beachtung fächerverbindender Aspekte zu erfolgen.

BPE 1

Arbeitsplatz Labor

15
Die Schülerinnen und Schüler sind sich Gefahren im Labor sowie die Einrichtungen und Maßnahmen zum Schutz davor bewusst. Allgemeine Verhaltensregeln werden durch die Schülerinnen und Schüler angewendet. Die Schülerinnen und Schüler strukturieren und dokumentieren die Laborarbeit nach den Grundregeln des wissenschaftlichen Arbeitens.

BPE 1.1

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Gefahren ausgehend von Experimenten sowie die Einrichtungen und Maßnahmen zum Schutz davor und wenden diese Sicherheitsaspekte im Laboralltag an.
Sicherheitsbelehrung

  • GHS
Laborrundgang
  • H- und P-Sätze
persönliche Schutzausrüstung (PSA)
  • Umgang mit Gefahrstoffen
Betriebsanweisung gemäß §14 GefStoffV, Sicherheitsdatenblätter, Gefahrensymbole
  • Arbeitskleidung

  • Sicherheitsausstattung

  • Verhalten im Brandfall
Not-Aus-Knopf für Strom und Gas, Feuerlöscher, Feuerlöschdecke, Verhalten bei Feueralarm (Fluchtwege, Rettungsplan)
  • Verhalten bei Verletzungen
Augendusche, Erste-Hilfe-Koffer
Allgemeine Verhaltensregeln

Richtlinien zu Ordnung und Sauberkeit
Labororganisation
GLP

BPE 1.2

Die Schülerinnen und Schüler führen die Laborarbeit strukturiert nach den Grundregeln des wissenschaftlichen Arbeitens durch, dokumentieren diese und beurteilen Verfahren und Ergebnisse kritisch. Sie wenden das Protokollschema bei den Versuchen in den folgenden Bildungsplaneinheiten an.
Protokollführung

  • Aufbau eines Protokolls: Aufgabe, Methode, Material, technische Vorbereitungen, Durchführung, Auswertung und Ergebnisse, Diskussion, Literatur
z. B. Übung an einem einfachen Experiment: Dickebestimmung eines Objektträgers mittels Lichtmikroskopie
Versuchsplanung und ‑durchführung
materiell und zeitlich

BPE 2

Mikroskopie mit Mess- und Zählverfahren

35
Die Schülerinnen und Schüler lernen Aufbau und Funktion des Lichtmikroskops kennen. Sie wenden die technischen Möglichkeiten an und werten die in den Experimenten ermittelten Daten wissenschaftlich aus.

BPE 2.1

Die Schülerinnen und Schüler benennen die Bauteile des Lichtmikroskops, beschreiben die Funktion dieser Bauteile und wenden sie korrekt an. Die Schülerinnen und Schüler erklären das Prinzip der verschiedenen mikroskopischen Techniken und wenden diese je nach Fragestellung an.
Das Lichtmikroskop

  • Aufbau des Lichtmikroskops

  • Vergleich mit anderen Mikroskopen
Elektronenmikroskop, Umkehr- und Stereomikroskop
  • Eigenschaften von Lichtwellen

  • Auflösungsvermögen
  • Vergrößerung

Handhabung Lichtmikroskop

  • Köhler'sche Beleuchtung
  • Dioptrieausgleich
  • Hellfeldmikroskopie
  • Ölimmersion
  • Phasenkontrastmikroskopie
  • Zeichnen von mikroskopischen Präparaten
z. B. Diatomeenpräparat, Mikroskopie von Zwiebelepidermiszellen (Plasmolyse und Deplasmolyse, Plasmaströmung), Mundschleimhautzellen und pflanzliche Schnitte bzw. Fertigpräparate (Blatt, Wurzel, Blüte, Spross)

BPE 2.2

Die Schülerinnen und Schüler wenden mikroskopische Mess- und Zählverfahren sinnvoll an, führen diese durch und werten sie aus. Sie beurteilen die Versuchsergebnisse.

Mikroskopische Mess- und Zählverfahren

  • Okularmikrometer
  • Neubauer Zählkammer
z. B. Ausmessen von Zwiebelepidermiszellen, Dichtebestimmung von Hefezellen, Zellzahlbestimmung
Auswertung Messdaten

  • Erstellung von Tabellen und Graphen

  • statistische Verfahren
t-Test, Statistik nach Kolmogorow und Smirnow
  • Diskussion (Fehler‑, Ergebnis‑, Methoden)

BPE 3

Morphologie und Histologie von Pflanzen mit digitaler Bilddokumentation

20
Die Schülerinnen und Schüler fertigen mikroskopische Dauerpräparate an und dokumentieren diese digital. Sie machen sich darüber hinaus mit den unterschiedlichen pflanzlichen Organen und den Gewebe- und Zelltypen vertraut.

BPE 3.1

Die Schülerinnen und Schüler führen die Schritte zur Herstellung mikroskopischer Dauerpräparate und digitaler Bilder durch. Anschließend analysieren sie die Bilder hinsichtlich der passenden Gewebe- und Zelltypen.
Vom Handschnitt zum gefärbten Dauerpräparat
Handmikrotom, FSA-Färbung, Einbettung
Aufbau unterschiedlicher pflanzlicher Organe

  • Stängel
monokotyl (z. B. Grünlilie), dikotyl (z. B. Christrose, Hahnenfuß)
  • Blatt
xeromorphes Blatt (z. B. Oleander), Laubblatt (z. B. Christrose)
  • Wurzel

Erstellen mikrofotografischer Bilder

  • Bedienung der Mikroskop-Digitalkamera
  • Darstellung und Dokumentation der Bilder mithilfe des Computers
Vergrößerungsmaßstab, Berechnung der Vergrößerung, Bildbearbeitung und Beschriftung, Vergleich von Mikroskop-Digitalkamera mit externer Kamera
  • Bestimmung unterschiedlicher Gewebe- und Zelltypen

BPE 4

Stoffwechselphysiologische Untersuchungen

40
Die Schülerinnen und Schüler erlernen Methoden zur Extraktion und zur qualitativen und quantitativen Analyse und wenden diese Techniken an.

BPE 4.1

Die Schülerinnen und Schüler wenden verschieden Extraktionsmethoden zur Isolierung pflanzlicher Inhaltsstoffe an.

Extraktion pflanzlicher Inhaltsstoffe

  • alkoholische Extraktion
z. B. Blattpigmente aus Feldsalat oder Spinat und Zucker aus Früchten
  • Extraktion mittels weiterer organischer Lösungsmitteln
z. B. \(\beta\)-Carotin aus Karotten oder Orangenschale

BPE 4. 2

Die Schülerinnen und Schüler charakterisieren pflanzliche Inhaltsstoffe mittels Methoden zur qualitativen und quantitativen Analyse.
Methoden

  • Dünnschichtchromatografie
z. B. Blattpigmente und Zucker
  • Spektralfotometrie mit EDV-gestützter Messung und Auswertung
z. B. Lichtgrün und \(\beta\)-Carotin
Absorptionsspektrum, Lambert-Beer'sches Gesetz

BPE 4. 3

Die Schülerinnen und Schüler untersuchen pflanzenphysiologische Vorgänge mittels Methoden zur qualitativen Visualisierung bzw. quantitativen Messung.
Methoden

  • Messung physiologischer Vorgänge in Pflanzenorganen
Ionenaustausch an einer frischgekeimten Wurzel, Sauerstoffproduktion im Blatt

BPE 5

Pflanzliche Gewebekultur

15
Die Schülerinnen und Schüler führen das sterile Arbeiten unter der Sicherheitswerkbank korrekt durch.

BPE 5.1

Die Schülerinnen und Schüler stellen sterile Gewebekulturen her und wenden so die Kriterien für steriles Arbeiten an.
Funktionsweise der sterilen Sicherheitswerkbank

Sicheres Arbeiten unter der sterilen Sicherheitswerkbank

Sterilisieren des benötigten Materials
Hitzesterilisation, Sterilfiltration, Desinfektion
Herstellung steriler Medien für die pflanzliche Zellkultur
Zusammensetzung und Anforderungen an Medien für die Pflanzenzellkultur, pH-Wert-Einstellung, Phytohormone
Brutschrank für pflanzliche Gewebekulturen

Methoden

  • sterile Gewebeentnahme aus verschiedenen pflanzlichen Organen
z. B. Karotte, Tabak, Usambara-Veilchen
  • Anlegen und Anzucht einer Kalluskultur
Einsatz verschiedener Phytohormone

Zeit für Leistungsfeststellung

25

175

200

Schuljahr 2

Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP)

70

Vertiefung

Individualisiertes Lernen

Projektunterricht
z. B.
Übungen
Anwendungen
Wiederholungen
z. B.
Selbstorganisiertes Lernen
Lernvereinbarungen
Binnendifferenzierung
z. B.
Beschreibung der Arbeitsweise im Bereich der Qualitätssicherung (GLP, GMP, SOP)
Erarbeitung der Systematik der Insekten
Lymphozytenisolierung aus Blut mittels Dichtegradientenzentrifugation
Erörterung der ethischen Aspekte der Versuchstierkunde (3R-Prinzip: Replace, Reduce, Refine)
Die Themenauswahl des Projektunterrichts hat aus den nachfolgenden Bildungsplaneinheiten unter Beachtung fächerverbindender Aspekte zu erfolgen.

BPE 6

Arbeiten im Labor

2
Die Schülerinnen und Schüler verinnerlichen die Verhaltensregeln in naturwissenschaftlichen Fachräumen und lernen die Sicherheitsausstattung für den Praktikumsfachraum kennen. Dadurch erlangen sie Sicherheit für das Arbeiten im laborpraktischen Unterricht sowie für den Umgang mit Gefahrstoffen. Außerdem verinnerlichen sie den Aufbau eines Protokolls.

BPE 6.1

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Gefahren ausgehend von Experimenten sowie die Einrichtungen und Maßnahmen zum Schutz davor und wenden diese Sicherheitsaspekte im Laboralltag an.
Sicherheitsbelehrung, allgemeine Verhaltensregeln, Richtlinien zu Ordnung und Sauberkeit, Labororganisation
vgl. BPE 1.1

BPE 6.2

Die Schülerinnen und Schüler wenden das Protokollschema bei der Dokumentation der Versuche in den folgenden Bildungsplaneinheiten an.
Aufbau eines Protokolls
Aufgabe, Methode, Material, technische Vorbereitungen, Durchführung, Auswertung und Ergebnisse, Diskussion, Literatur, vgl. BPE 1.2

BPE 7

Tierische Zellkultur

33
Die Schülerinnen und Schüler erlernen verschiedene Arbeitstechniken im Umgang mit tierischer Zellkultur und das sterile Arbeiten unter der Sicherheitswerkbank. Neben den praktischen Fähigkeiten erwerben sie auch theoretische Kenntnisse.

BPE 7.1

Die Schülerinnen und Schüler geben theoretische Grundlagen der Zellkultur wieder.
Sicherheitsvorschriften und Entsorgung

Arten der Zellkultur
Primärkulturen, Stammzellen, Massenkultur, adhärente Zellen/Suspensionszellen, Alternative für Tierversuche
Kontaminationen
Arten, Infektionswege, Abhilfe- und Vermeidungsstrategien
Sterilverfahren
physikalische und chemische
Methoden

  • Mediumwechsel
  • Subkultivierung
  • Zellzahlbestimmung mit Viabilitätsbestimmung
  • Kryokonservierung

BPE 7.2

Die Schülerinnen und Schüler charakterisieren für die Zellkultur benötigte Geräte und Medien hinsichtlich ihres Aufbaus, ihrer Zusammensetzung und ihrer Funktion.
Geräte

  • sterile Sicherheitswerkbank
horizontale bzw. vertikale Luftströmung (Klasse II)
  • CO2-begaster Brutschrank
Pufferung, Temperaturregulation
  • Umkehrmikroskop

  • Zellkulturgefäße
Flaschen, Petrischalen, Multiwell-Platten
Medien

  • Inhaltsstoffe
Fertigmedien z. B. DMEM, RPMI
  • spezielle Zusätze
FBS, DMSO, Glutamin, Antibiotika

BPE 7.3

Die Schülerinnen und Schüler führen für die Zellkultur benötigte Methoden unter sterilen Bedingungen durch.
Sterile Bedingungen

  • Sterilisieren des benötigten Materials
Hitzesterilisation, Sterilfiltration, Desinfektion
  • sicheres Arbeiten unter der sterilen Sicherheitswerkbank

Zellkultur-Methoden

  • Mikroskopie
Umkehrmikroskop, Zellmorphologie
  • Mediumwechsel

  • Subkultivierung
Passagieren adhärenter Zellen mit Trypsin/EDTA
  • Zellzahlbestimmung mit Viabilitätsbestimmung
Zählkammer, Trypanblau
  • Kryokonservierung

  • Toxizitätsprüfung
MTT-Test, Mikrotiterplatten-Fotometer

BPE 8

Fermentertechnik

21
Die Schülerinnen und Schüler lernen den praktischen Umgang mit einem Bioreaktor kennen und messen relevante Parameter der Prozessführung während eines Fermentationsprozesses. Sie dokumentieren und werten ihre Messungen aus.

BPE 8.1

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die generellen Kultivierungsbedürfnisse von Organismen in einem biotechnologischen Produktionsprozess und leiten daraus die zu regulierenden Parameter ab. Sie erklären das Grundprinzip der Regelung. Die Schülerinnen und Schüler ordnen den Parametern und ihrer Regelung die Bestandteile eines Bioreaktors und deren Funktion zu.
Parameter

  • Temperatur
  • gelöster Sauerstoff
  • pH-Wert

Regelung über Regelkreis

Bestandteile mit Funktion

  • Temperatursonde, Heiz- und Kühlvorrichtung

  • Abluftrohr mit Filter, Abluftkühler

  • pO2-Sonde, Belüftungssystem: Luft-Zufuhr mit Filter, Durchmischung, Regelung
Rotameter, Rührerdrehzahl
  • Rührwerk: Durchmischung

  • pH-Sonde, Korrekturmittel mit Säure- bzw. Base-Pumpe

  • Schaumsonde, Antischaummittel

  • Probenentnahmesystem
Bypass-Probennehmer, Spritzensystem

BPE 8.2

Die Schülerinnen und Schüler führen alle Schritte zur Vorbereitung eines Fermentationsprozesses durch und bauen den Bioreaktor mit den zugehörigen Elementen auf.
Vorbereitung eines Fermentationsprozesses
vgl. „Mikrobiologisches und gentechnisches Praktikum“ (BPE 1 und 2.1)
  • Ansetzen von Medium
  • Sterilisation

  • Anlegen einer Vorkultur
z. B. Escherichia coli
  • Aufbau des Bioreaktors
Schlauchverbindungen, Sonden, Probennehmer
  • Kalibrierung der Sonden

BPE 8.3

Die Schülerinnen und Schüler führen einen Fermentationsprozess durch. Sie ermitteln für den Fermentationsprozess relevante Parameter, werten diese aus und fassen sie in geeigneter Form zusammen. Zudem zeigen sie Zusammenhänge zwischen einzelnen Parametern auf.
Durchführung des Fermentationsprozesses
z. B. Batch-Kultur von Escherichia coli zur Erstellung einer Wachstumskurve, vgl. „Mikro- und Molekularbiologie“ (BPE 3)
Ermittlung relevanter Parameter

  • Rührerdrehzahl
  • Temperatur
  • gelöster Sauerstoff
  • pH-Wert

  • Probenentnahme
fotometrische Bestimmung der Bakterienzahl
Aufzeigen des Zusammenhangs von Parametern
Rührerdrehzahl und gelöster Sauerstoff, Bakterienzahl und pH- bzw. pO2-Wert

BPE 9

Messtechnik

28
Die Schülerinnen und Schüler erlernen die Bedienung der für die physiologischen Experimente benötigten Geräte und das Auswerten der damit generierten Aufzeichnungen.

BPE 9.1

Die Schülerinnen und Schüler überprüfen die Einsatzmöglichkeiten der im Praktikum verwendeten Geräte und deren messtechnische Grenzen. Sie werten die Aufzeichnungen des Spannungsmessgeräts aus.
Impulsgenerator
Rechteckgenerator, Sinusgenerator
  • Amplitude
  • Frequenz
  • Pulsbreite
Überprüfung der Werte mit Spannungsmessgerät
Spannungsmessgerät
y-t-Schreiber, Oszilloskop
  • Bedienung und Aufzeichnung

  • Auswertung der Aufzeichnung
Ablesen der SE bzw. DIV, Berechnungen, Tabelle, Grafik
Sensor/Messumformer
Längenänderung in elektrische Spannung
Spannungsverstärker
Verstärkung des Signals vom Sensor/Messumformer

BPE 10

Anatomie und Physiologie von Tieren

35
Die Schülerinnen und Schüler erlangen ein Verständnis für die Anatomie verschiedener Versuchstiere und die Funktion einzelner Organe. Hierbei erlernen sie das Präparieren von Tieren.

BPE 10.1

Die Schülerinnen und Schüler führen die Präparation von Versuchstieren fachgerecht durch. Hierbei ordnen sie den Organen ihre Bezeichnungen und Funktionen zu.

Präparation
Insekt (Heuschrecke), Säugetier (Maus, Ratte)
  • fachgerechtes Töten
bei Säugetier durch fachkundige Person
  • fachgerechte Eröffnung des Körpers
Pinzette, Schere, Skalpell
  • fachgerechte Organ-Präparation
auch unter Stereomikroskop
Identifikation der Organe

  • Aussehen
  • Lage
  • Funktion

BPE 10.2

Die Schülerinnen und Schüler führen quantitative physiologische Versuche an ausgewählten Organsystemen durch. Hierzu bauen sie die Versuchsanordnung auf.
Nervensystem
vgl. „Biologie“ (BPE 6)
  • Ableitung von Aktionspotenzialen
Streckrezeptor Heuschrecke, Regenwurm, Simulationsprogramm
Muskelsystem
vgl. „Biologie“ (BPE 7)
  • Eigenschaften eines Skelettmuskels
Tetanus, Dehnbarkeit, Muskelarbeit, künstliche Reizung mit verschiedenen Amplituden und Frequenzen (Skelettmuskel vom Frosch)

BPE 11

Pharmakologie

14
Die Schülerinnen und Schüler erkennen, wie die Funktion von Organen durch Pharmaka beeinflusst wird.

BPE 11.1

Die Schülerinnen und Schüler überprüfen die pharmakologische Beeinflussung von Organen.
Ermittlung von Dosis-Wirkungs-Kurven
Acetylcholin am isolierten Rattendarm, auch unter hemmendem Einfluss von Atropin,
vgl. „Biologie“ (BPE 9)
  • Organentnahme und ‑präparation
Rattendarm
  • Aufrechterhaltung der Organfunktion
temperiertes Organbad, Tyrode-Lösung, Belüftung
  • Ansetzen einer Verdünnungsreihe des Pharmakons
Acetylcholin
  • Zugabe des Pharmakons
einzeln oder kumulativ
  • Bestimmung von EC50- und pD2-Wert

BPE 12

Versuchstierkunde

7
Die Schülerinnen und Schüler lernen Grundlagen der Versuchstierkunde kennen und üben Arten der Applikation und Probenentnahme.

BPE 12.1

Die Schülerinnen und Schüler fassen Grundlagen der Versuchstierkunde zusammen.
Grundlagen der Versuchstierkunde
z. B. anhand der Labormaus
  • Tierschutzgesetz

  • Haltungsbedingungen
Unterbringung und Versorgung
  • Applikationsarten
v. a. Injektionsarten
  • Probenentnahme
z. B. Schwanzspitze, Blut, Organe

BPE 12.2

Die Schülerinnen und Schüler wenden Arten der Applikation und Probenentnahme an.
Applikationsarten
z. B. verschiedene Injektionsarten an der frisch getöteten Labormaus
Arten der Probenentnahme
z. B. Schwanzspitze, Organe von der frisch getöteten Labormaus

BPE 13

Histologie

35
Die Schülerinnen und Schüler fertigen histologische Präparate tierischer Gewebe an und untersuchen diese mikroskopisch.

BPE 13.1

Die Schülerinnen und Schüler geben theoretische Grundlagen der Arbeitsschritte zur Herstellung histologischer Dauerpräparate tierischer Gewebe wieder und führen diese durch.
Arbeitsschritte
für Paraffin- und Gefrierschnitte
  • Organentnahme
z. B. aus der Labormaus
  • Fixierung
Fixierungsmittel und ihre Wirkung
  • Einbettung
bei Paraffinschnitten vorherige Entwässerung
  • Schneiden
Rotationsmikrotom
  • Aufziehen auf Objektträger
mit Beschriftung
  • Färben
bei Paraffinschnitten vorherige Wässerung
  • Entwässerung

  • Einbetten
z. B. in Malinol

BPE 13.2

Die Schülerinnen und Schüler dokumentieren den Aufbau der Organe von Säugetieren und präsentieren deren Aufbau und Funktion.
Dokumentation des Aufbaus der Organe
Mikro-Fotografie von Fertigpräparaten oder eigenen Dauerpräparaten
Präsentation von Aufbau und Funktion der Organe

BPE 13.3

Die Schülerinnen und Schüler überprüfen die Zusammensetzung des Blutes anhand eines Differenzialblutbildes.
Anfertigen eines gefärbten Ausstrichpräparates
z. B. Schweineblut, Färbung bspw. nach Pappenheim
Mikroskopische Unterscheidung der Blutzellen
vgl. „Biologie“ (BPE 8.4)

Zeit für Leistungsfeststellung

35

245

280

Operatorenliste

In den Zielformulierungen der Bildungsplaneinheiten werden Operatoren (= handlungsleitende Verben) verwendet. Diese Zielformulierungen legen fest, welche Anforderungen die Schülerinnen und Schüler in der Regel erfüllen. Zusammen mit der Zuordnung zu einem der drei Anforderungsbereiche (AFB; I: Reproduktion, II: Reorganisation, III: Transfer/Bewertung) dienen Operatoren einer Präzisierung der Zielformulierungen. Dies sichert das Erreichen des vorgesehenen Niveaus und die angemessene Interpretation der Standards.

Anforderungsbereiche


Anforderungsbereiche:
Anforderungsbereich I umfasst die Reproduktion und die Anwendung einfacher Sachverhalte und Fachmethoden, das Darstellen von Sachverhalten in vorgegebener Form sowie die Darstellung einfacher Bezüge.
Anforderungsbereich II umfasst die Reorganisation und das Übertragen komplexerer Sachverhalte und Fachmethoden, die situationsgerechte Anwendung von technischen Kommunikationsformen, die Wiedergabe von Bewertungsansätzen sowie das Herstellen von Bezügen, um technische Problemstellungen entsprechend den allgemeinen Regeln der Technik zu lösen.
Anforderungsbereich III umfasst das problembezogene Anwenden und Übertragen komplexer Sachverhalte und Fachmethoden, die situationsgerechte Auswahl von Kommunikationsformen, das Herstellen von Bezügen und das Bewerten von Sachverhalten.
Operator Erläuterung Zuordnung
Anforderungsbereiche
ableiten
auf der Grundlage relevanter Merkmale sachgerechte Schlüsse ziehen
 II
abschätzen
auf der Grundlage von begründeten Überlegungen Größenordnungen angeben
 II
analysieren, untersuchen
für eine gegebene Problem- oder Fragestellung systematisch bzw. kriteriengeleitet wichtige Bestandteile, Merkmale oder Eigenschaften eines Sachverhaltes oder eines Objektes erschließen und deren Beziehungen zueinander darstellen
 II
anwenden, übertragen
einen bekannten Zusammenhang oder eine bekannte Methode zur Lösungsfindung bzw. Zielerreichung auf einen anderen, ggf. unbekannten Sachverhalt beziehen
 II, III
aufbauen
Objekte und Geräte zielgerichtet anordnen und kombinieren
 II
aufstellen
fachspezifische Formeln, Gleichungen, Gleichungssysteme, Reaktionsgleichungen oder Reaktionsmechanismen entwickeln
 II
auswerten
Informationen (Daten, Einzelergebnisse o. a.) erfassen, in einen Zusammenhang stellen und daraus zielgerichtete Schlussfolgerungen ziehen
 II, III
begründen
Sachverhalte oder Aussagen auf Regeln, Gesetzmäßigkeiten bzw. kausale Zusammenhänge oder weitere nachvollziehbare Argumente zurückführen
II
benennen, nennen, angeben
Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten oder Fakten ohne Erläuterung und Wertung aufzählen
 I
beraten
eine Entscheidungsfindung fachkompetent und zielgruppengerecht unterstützen
 III
berechnen
Ergebnisse aus gegebenen Werten/Daten durch Rechenoperationen oder grafische Lösungsmethoden gewinnen
 II
beschreiben
Strukturen, Situationen, Zusammenhänge, Prozesse und Eigenschaften genau, sachlich, strukturiert und fachsprachlich richtig mit eigenen Worten darstellen, dabei wird auf Erklärungen oder Wertungen verzichtet
 I, II
bestimmen
Sachverhalte und Inhalte prägnant und kriteriengeleitet darstellen
 I
bestätigen, beweisen, nachweisen, überprüfen, prüfen
die Gültigkeit, Schlüssigkeit und Berechtigung einer Aussage (z. B. Hypothese, Modell oder Naturgesetz) durch ein Experiment, eine logische Herleitung oder sachliche Argumentation belegen bzw. widerlegen
 III
beurteilen, Stellung nehmen
zu einem Sachverhalt oder einer Aussage eine eigene, auf Fachwissen sowie fachlichen Methoden und Maßstäben begründete Position über deren Sinnhaftigkeit vertreten
III
bewerten, kritisch Stellung nehmen
zu einem Sachverhalt oder einer Aussage eine eigene, auf gesellschaftlich oder persönliche Wertvorstellungen begründete Position über deren Annehmbarkeit vertreten
III
charakterisieren
spezifischen Eigenheiten von Sachverhalten, Objekten, Vorgängen, Personen o. a. unter leitenden Gesichtspunkten herausarbeiten und darstellen
 II
darstellen, darlegen
Sachverhalte, Strukturen, Zusammenhänge, Methoden oder Ergebnisse etc. unter einer bestimmten Fragestellung in geeigneten Kommunikationsformaten strukturiert und ggf. fachsprachlich wiedergeben
 I, II
diskutieren, erörtern
Pro- und Kontra-Argumente zu einer Aussage bzw. Behauptung einander gegenüberstellen und abwägen
 III
dokumentieren
Entscheidende Erklärungen, Herleitungen und Skizzen zu einem Sachverhalt bzw. Vorgang angeben und systematisch ordnen
 I, II
durchführen
eine vorgegebene oder eigene Anleitung bzw. Anweisung umsetzen
 I, II
einordnen, ordnen, zuordnen, kategorisieren, strukturieren
Begriffe, Gegenstände usw. auf der Grundlage bestimmter Merkmale systematisch einteilen; so wird deutlich, dass Zusammenhänge unter vorgegebenen oder selbst gewählten Gesichtspunkten begründet hergestellt werden
 II
empfehlen
Produkte und Verhaltensweisen kunden- und situationsgerecht vorschlagen
 II
entwickeln, entwerfen, gestalten
Wissen und Methoden zielgerichtet und ggf. kreativ miteinander verknüpfen, um eine eigenständige Antwort auf eine Annahme oder eine Lösung für eine Problemstellung zu erarbeiten oder weiterzuentwickeln
 III
erklären
Strukturen, Prozesse oder Zusammenhänge eines Sachverhalts nachvollziehbar, verständlich und fachlich begründet zum Ausdruck bringen
I, II
erläutern
Wesentliches eines Sachverhalts, Gegenstands, Vorgangs etc. mithilfe von anschaulichen Beispielen oder durch zusätzliche Informationen verdeutlichen
 II
ermitteln
einen Zusammenhang oder eine Lösung finden und das Ergebnis formulieren
 I, II
erschließen
geforderte Informationen herausarbeiten oder Sachverhalte herleiten, die nicht explizit in dem zugrunde liegenden Material genannt werden
 II
formulieren
Gefordertes knapp und präzise zum Ausdruck bringen
 I
herstellen
nach anerkannten Regeln Zubereitungen aus Stoffen gewinnen, anfertigen, zubereiten, be- oder verarbeiten, umfüllen, abfüllen, abpacken und kennzeichnen
 II, III
implementieren
Strukturen und/oder Prozesse mit Blick auf gegebene Rahmenbedingungen, Zielanforderungen sowie etwaige Regeln in einem System umsetzen
 II, III
informieren
fachliche Informationen zielgruppengerecht aufbereiten und strukturieren
 II
interpretieren, deuten
auf der Grundlage einer beschreibenden Analyse Erklärungsmöglichkeiten für Zusammenhänge und Wirkungsweisen mit Blick auf ein schlüssiges Gesamtverständnis aufzeigen
 III
kennzeichnen
Markierungen, Symbole, Zeichen oder Etiketten anbringen, die geltenden Konventionen und/oder gesetzlichen Vorschriften entsprechen
 II
optimieren
einen gegebenen technischen Sachverhalt, einen Quellcode oder eine gegebene technische Einrichtung so verändern, dass die geforderten Kriterien unter einem bestimmten Aspekt erfüllt werden
 II, III
planen
die Schritte eines Arbeitsprozesses antizipieren und eine nachvollziehbare ergebnisorientierte Anordnung der Schritte vornehmen
 III
präsentieren
Sachverhalte strukturiert, mediengestützt und adressatengerecht vortragen
 II
skizzieren
Sachverhalte, Objekte, Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentliche reduzieren und übersichtlich darstellen
 I
übersetzen
einen Sachverhalt oder einzelne Wörter und Phrasen wortgetreu in einer anderen Sprache wiedergeben
 II
validieren, testen
Erbringung eines dokumentierten Nachweises, dass ein bestimmter Prozess oder ein System kontinuierlich eine Funktionalität/Produkt erzeugt, das die zuvor definierten Spezifikationen und Qualitätsmerkmale erfüllt
 I
verallgemeinern
aus einer Einsicht eine Aussage formulieren, die für verschiedene Anwendungsbereiche Gültigkeit besitzt
 II
verdrahten
Betriebsmittel nach einem vorgegebenen Anschluss‑/ Stromlaufplan systematisch elektrisch miteinander verbinden
 I, II
vergleichen, gegenüberstellen, unterscheiden
nach vorgegebenen oder selbst gewählten Gesichtspunkten problembezogen Gemeinsamkeiten, Ähnlichkeiten und Unterschiede ermitteln und gegenüberstellen sowie auf dieser Grundlage ggf. ein gewichtetes Ergebnis formulieren
 II
wiedergeben
wesentliche Information und/oder deren Zusammenhänge strukturiert zusammenfassen
 I
zeichnen
einen beobachtbaren oder gegebenen Sachverhalt mit grafischen Mitteln und ggf. unter Einhaltung von fachlichen Konventionen (z. B. Symbole, Perspektiven etc.) darstellen
 I, II
zeigen, aufzeigen
Sachverhalte, Prozesse o. a. sachlich beschreiben und erläutern
 I, II
zusammenfassen
das Wesentliche sachbezogen, konzentriert sowie inhaltlich und sprachlich strukturiert mit eigenen Worten wiedergeben
I, II

Amtsblatt des Ministeriums für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg

Stuttgart, 07.09.2024
Bildungsplan für das Berufskolleg
hier: Berufskolleg für biologisch-technische Assistenten Schwerpunkt Biologie und Biotechnologie
Berufskolleg für technische Assistenten (Bildungsplan zur Erprobung)
Vom
Aktenzeichen KM 41-6623-3/4/1

I.

II.

Für das Berufskolleg gilt der als Anlage beigefügte Bildungsplan.
Der Bildungsplan gilt
für das Schuljahr 1 ab 1. August 2023.
für das Schuljahr 2 ab 1. August 2024.

Biologisches und biotechnologisches Praktikum – Bildungsplan zur Erprobung
Bildungsplan für das Berufskolleg
Biologisch-technische Assistenten
Schwerpunkt BIB

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