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Bildungsplanarbeit Berufskollegs Assistenz

Biologisches Praktikum

Vorbemerkungen

Fachliche Vorbemerkungen

1. Fachspezifischer Bildungsauftrag und Bildungswert des Faches „Biologisches Praktikum“
Das Fach „Biologie“ hat den Auftrag, den Schülerinnen und Schülern die lebendige Natur zu erschließen, Verständnis für ihre Gesetzmäßigkeiten und Einzigartigkeit zu wecken und deren Bedeutung für das Fortbestehen von Leben auf der Erde insgesamt zu vermitteln. Dies wird im Fach „Biologisches Praktikum“ für die Schülerinnen und Schüler erlebbar gemacht. Im Theoriefach „Biologie“ werden Grundlagen der Zytologie, Molekularbiologie, Genetik, Physiologie und Ökologie vermittelt, die es den Schülerinnen und Schülern ermöglichen, sich mit sich selbst und mit der Umwelt auseinanderzusetzen. Dabei wird ihnen die Vielschichtigkeit biologischer Vorgänge bewusst, die beispielhaft durch Versuche im Labor beobachtbar werden.
Das Fach „Biologisches Praktikum“ des Berufskollegs für Biotechnologische Assistentinnen und Assistenten bietet viele Ansatzpunkte für fächerübergreifende Themen und integriert in besonderer Weise Teilgebiete der anderen naturwissenschaftlichen Disziplinen. Die Leistungsanforderungen im heutigen Berufsleben machen dieses fächervernetzende Wissen, Denken und Handeln erforderlich. Im praktischen Biologieunterricht gehören daher Experimentieren, Beobachtung, Dokumentation und der Vergleich der Ergebnisse zu den wesentlichen Grundlagen naturwissenschaftlicher Erkenntnisfindung. Auf der Basis problemorientierter Unterrichtskonzeptionen entwickeln die Schülerinnen und Schüler eine grundlegende Vorstellung des Weges der wissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung und fachspezifischer Problemlösestrategien. Hypothesenbildung, Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten sind wichtige Bausteine, um die Biologie als Experimentalwissenschaft erlebbar zu machen. Anhand exemplarisch ausgewählter Themen im Fach „Biologisches Praktikum“ werden die Schülerinnen und Schülern mit mikroskopischen Techniken vertraut gemacht und dazu befähigt, tierische und pflanzliche Objekte zu präparieren, lichtmikroskopisch zu untersuchen und zeichnerisch sowie fotografisch festzuhalten. Weiterhin erwerben die Schülerinnen und Schüler fundierte Kenntnisse in Enzymatik und Zellkulturtechnik. Für die Dokumentation und die wissenschaftliche Recherche ist der Einsatz digitaler Medien sinnvoll. Der Umgang mit digitalen Medien gehört zu den Kernkompetenzen von Biotechnologischen Assistentinnen und Assistenten.
Das Unterrichtsfach „Biologisches Praktikum“ vermittelt zusammen mit dem theoretischen Biologieunterricht grundlegende Handlungskompetenzen für berufstypische Tätigkeiten. Dabei wird auch ein Schwerpunkt auf die Vernetzung mit den praktischen und theoretischen Fächern Biotechnologie und Mikrobiologie gelegt. Daraus ergibt sich die Chance, Inhalte vernetzt zu lernen, zu denken und zu reflektieren, um komplexe Systeme zu analysieren, zu bewerten und sich naturwissenschaftlich fundiert an einem gesellschaftlichen Diskurs zu beteiligen. Die wissenschaftspropädeutische Unterrichtsgestaltung liefert ein anschlussfähiges Wissen, das eine gute Vorbereitung für eine Berufstätigkeit oder ein Studium darstellt, aber auch eine spätere Weiterqualifizierung ermöglicht.

2. Fachliche Aussagen zum Kompetenzerwerb
Kompetenzorientierter Unterricht bietet die Möglichkeit, Wissen, Fähigkeiten und Fertigkeiten selbstständig und nachhaltig aufzubauen, zu reflektieren und in verschiedenen Situationen verantwortungsvoll einzusetzen.
Die Schülerinnen und Schüler entwickeln im aktiven Umgang mit spezifischen Inhalten die Kompetenzen, die für die Naturwissenschaften von zentraler Bedeutung sind. Erkenntnisse gewinnen, Kommunizieren und Bewerten stehen für Fähigkeiten und Fertigkeiten, die dafür charakteristisch sind. Naturwissenschaftlich fachkompetente Schülerinnen und Schüler verfügen über Sach‑, Erkenntnisgewinnungs‑, Kommunikations- und Bewertungskompetenz. Diese vier Kompetenzbereiche durchdringen einander und bilden gemeinsam die Fachkompetenz.
Die Sachkompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis naturwissenschaftlicher Konzepte, Theorien und Verfahren und der Fähigkeit, diese zu beschreiben und zu erklären, praktisch durchzuführen sowie geeignet auszuwählen und zu nutzen, um Sachverhalte aus fach- und alltagsbezogenen Anwendungsbereichen zu verarbeiten.
Die Erkenntnisgewinnungskompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis und Umsetzung von naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen und in der Fähigkeit, diese zu beschreiben, zu erklären und zu verknüpfen, um Erkenntnisprozesse nachvollziehen oder gestalten zu können und deren Möglichkeiten und Grenzen zu reflektieren.
Die Kommunikationskompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis von Fachsprache, fachtypischen Darstellungen und in der Fähigkeit, die Fachkompetenz zu nutzen, um fachbezogene Informationen zu erschließen, adressaten- und situationsgerecht darzustellen und auszutauschen.
Die Bewertungskompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis von fachlichen und überfachlichen Perspektiven und Bewertungsverfahren und in der Fähigkeit, diese Fachkompetenz zu nutzen, um Aussagen bzw. Daten anhand verschiedener Kriterien zu beurteilen, sich dazu Meinungen zu bilden, Entscheidungen zu treffen und Entscheidungsprozesse und deren Folgen zu reflektieren.
Für nachhaltig gewinnbringendes Lernen ist es von großer Bedeutung, dass alle Kompetenzbereiche im Unterricht bewusst und ausgewogen gefördert werden. Die Kompetenzen entwickeln sich bei den Schülerinnen und Schülern im Laufe des Schuljahres und werden im Bildungsplan vielfältig inhaltsbezogen konkretisiert. Da die Kompetenzen in allen vier Bereichen nur an Fachinhalten erworben werden können, stellen die Basiskonzepte eine Grundlage für die Entwicklung der Fachkompetenz dar (vgl. Bildungsstandards im Fach Biologie für die Allgemeine Hochschulreife der KMK i. d. F. vom 18.06.2020).

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)

30

Vertiefung

Individualisiertes Lernen

Projektunterricht

z. B.
Übungen
Anwendungen
Wiederholungen
z. B.
Selbstorganisiertes Lernen
Lernvereinbarungen
Binnendifferenzierung
z. B.
Präparation von Riesenchromosomen aus Zuckmückenlarven
Isolierung der Alkoholdehydrogenase aus Hefezellen und Aktivitätsbestimmung
Anlegen von Kalluskulturen aus Möhrenwurzeln
Protoplastenisolierung aus Blättern des Weihnachtssterns
Die Themenauswahl des Projektunterrichts hat aus den nachfolgenden Bildungsplaneinheiten unter Beachtung fächerverbindender Aspekte zu erfolgen.

BPE 1

Mikroskopische Techniken

32

Der Umgang mit biologischem Material setzt die Kenntnis möglicher Gefahren und Schutzmaßnahmen voraus. Dabei greifen die Schülerinnen und Schüler auf Kenntnisse aus anderen Fächern zurück und konkretisieren sie für spezielle Anwendungen im biologischen Praktikum.
Das Mikroskopieren ist eine Standardtechnik in biologischen und histologischen Laboren. Daher erlernen die Schülerinnen und Schüler das routinierte Mikroskopieren. Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau und die Funktionsweise eines Lichtmikroskops. Sie erkennen, dass durch Anwendung des Mikroskops Strukturen und zelluläre Vorgänge sichtbar werden, die mit dem bloßen Auge nicht zu beobachten sind. Die Schülerinnen und Schüler fertigen ungefärbte und gefärbte Präparate an, dabei stellen sie fest, dass die gezielte Anwendung bestimmter Färbetechniken zur besseren Sichtbarmachung zellulärer Strukturen führt, aber auch in anderen Kontexten genutzt werden kann. Die Schülerinnen und Schüler dokumentieren ihre Ergebnisse als fachgerechte mikroskopische Zeichnung oder als digitale Fotografie und setzen sich kritisch mit ihren Ergebnissen auseinander.

BPE 1.1

Die Schülerinnen und Schüler erläutern Gefahren und Schutzmaßnahmen beim Arbeiten mit biologischem Material und beim Umgang mit Gefahrstoffen.

Definition Biostoffe nach BioStoffV
z. B. Mikroorganismen, Zellkulturen, Zellmaterial, Zellsekrete, vgl. „Mikrobiologie“
Definition Gefahrstoffe nach GefStoffV, Kennzeichnung nach GHS
vgl. „Allgemeine Labormethodik“
Tätigkeitsbezogene Gefahren
z. B. Umgang mit Klingen, Glas, spitzen Gegenständen
STOP-Prinzip
vgl. „Mikrobiologie“
Bauliche Schutzmaßnahmen und Ausstattung
z. B. Sicherheitseinrichtungen, Autoklav, Sterilbank
Organisatorische Sicherheitsmaßnahmen, Veranlassung durch den Arbeitgeber
z. B. Gefährdungsbeurteilungen, Arbeitsschutzmaßnahmen, Betriebsanweisungen, Unterweisungen
Entsorgungskonzept: Vermeidung, Verwertung und Entsorgung

BPE 1.2

Die Schülerinnen und Schüler erklären Grundbegriffe mikroskopischer Techniken und ordnen Strukturen den Auflösungsgrenzen unterschiedlicher Mikroskope zu.

Definition Auflösungsvermögen
Auflösungsvermögen: Maß für getrennte Wahrnehmbarkeit zweier eng benachbart liegender Punkte
Vergleich der Auflösungsgrenzen mit Vergleichspräparaten bzw. Abbildungen
Virus, Bakterien, tierische und pflanzliche Zelle
vgl. „Mikrobiologie“
  • Auge
  • Lupe
  • Lichtmikroskop mit Phasenkontrast, Fluoreszenzmikroskop
  • Elektronenmikroskop

Umrechnung von Größenordnungen (m, cm, mm, µm, nm) und Einordnen von Beispielen aus der Welt des Mikrokosmos
Mikrokosmos im Vergleich zum vom Menschen direkt wahrnehmbaren Bereich
vgl. „Mathematik I“ (BPE 1)

BPE 1.3

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau und die Funktionsweise eines Lichtmikroskops. Sie erklären das Prinzip der schrittweisen Vergrößerung.

Bauelemente, Beteiligung an der Bildentstehung

  • Leuchtfeldblende
  • Kondensor
  • Aperturblende
  • Kreuztisch
  • Objektiv
  • Okular
vgl. „Physik“
Weitere Bauelemente:

  • Leuchtmittel mit Dimmer
  • Mikroskopfuß und ‑stativ
  • Zentrierschrauben
  • Phasenschieber
  • Filter
  • Fein- und Grobtrieb
  • Objektivrevolver
  • Tubus
  • Dioptrieausgleich

Strahlengang, virtuelles Zwischenbild
Sichtbarmachung mittels Linsenpapier auf Tubus
Veränderung des Bildausschnitts bei Objektivwechsel

Berechnung und Definition der Gesamtvergrößerung
\( V_{(Mikroskop)}=M_{(Objektiv)}\cdot V_{(Okular)}\)
\(V\): Vergrößerung
\(M\): Maßstabszahl
vgl. „Physik“

BPE 1.4

Die Schülerinnen und Schüler führen verschiedene Methoden zur optimalen Bildgebung durch.

Köhler'sche Beleuchtung:
Bündelung und Zentrierung des Lichtstrahls mit Kondensor auf Präparat, Anpassung des Sehfelds auf den beleuchteten Bereich, Aperturblende zur Erhöhung des Kontrasts

Phasenkontrast
Indirekte Beleuchtung von der Seite vor dunklem Hintergrund, Wahl eines Phasenkontrastschiebers passend zum Objektiv, Zentrierung des Phasenkontrastschiebers
Verwendung des Ölimmersionsobjektivs
Einsatz bei Objektiven mit großer numerischer Apertur aufgrund starker Beugung von Lichtstrahlen durch kleine Strukturen, Erhöhung der Auflösungsgrenze

BPE 1.5

Die Schülerinnen und Schüler untersuchen mikroskopische Präparate auf ihre zellulären Strukturen. Sie dokumentieren die mikroskopischen Bilder und beurteilen ihre Ergebnisse.

Mikroskopieren von Vergleichspräparaten zur Abschätzung der Vergrößerung
z. B. Millimeterpapier kopiert auf Folie, z. B. Kopfhaar,
z. B. Größenbestimmung von Strukturen mithilfe von Okularskala und Objektmikrometer
Einfache Präparation
z. B. Wasserpest (Elodea), Tomate, weiße oder rote Zwiebelepidermiszelle
Suspensionspräparate
z. B. einzellige Algen, Heuaufguss
Mikroskopische Zeichnung: Blankopapier, Bleistift, durchgezogene Linien, Beachtung von Größenverhältnissen, Übersichts- und Detailzeichnung, ordnungsgemäße Beschriftung mit Endvergrößerung

Digitale Dokumentation, als Ergänzung zur Zeichnung
Fotografie mittels Mikroskop-Kamera, Tablet oder Mobiltelefon
Beurteilungskriterien

  • Darstellungen von Zellen
  • Vergleich mit licht- und elektronenmikroskopischen Abbildungen
Lehrbücher, Internet
Abschließend sachgerechte Reinigung von Objektiv und Entsorgung des Präparats
z. B. Mischung: 85 % n-Hexan, 15 % 2-Propanol

BPE 1.6

Die Schülerinnen und Schüler führen arbeitsteilig verschiedene Präparationstechniken durch. Sie beurteilen und präsentieren ihre Ergebnisse unter Verwendung des mikroskopischen Bildes.

Quer- und Flächenschnitt von Blättern und Sprossen
Lindenästchen, Blätter von Alpenveilchen oder Christrose, Maisstängel, Verwendung Handmikrotom
Quetschpräparate
Banane, Hagebutte
Zupfpräparate
Moos, Schweineherz, ‑leber, Rindermuskel
Ausstrichpräparate
Kartoffelsaft, Hefesuspension
Beurteilungskriterien

  • Einsatzmöglichkeit der Methode
  • räumliche Anordnung der Zellen
  • Vereinzelung der Zellen
  • Dicke des Präparats

BPE 1.7

Die Schülerinnen und Schüler stellen unterschiedliche mikroskopische Färbetechniken gegenüber und präsentieren ihre Ergebnisse. Sie vergleichen tierische mit pflanzlichen Zellen anhand der mikroskopischen Bilder vor und nach Anwendung einfacher Färbemethoden.

Arbeitsteilige Färbung von Organellen der weißen Zwiebelepidermiszelle

  • Cytoplasmamembran

  • Cytoplasma
Eosin
  • Zellkern
Methylenblau, Iod-Kaliumiodid-Lösung
  • Zellsaftvakuole
Neutralrotlösung
  • Mitochondrien
0,1 %ige Janusgrün-B-Lösung
Vergleich Pflanzen- und Tierzelle: Methylenblau-Färbung,
Iod-Kaliumiodid-Färbung
Mundschleimhautzelle, Zwiebelepidermiszelle, Kartoffelzelle, Elodea
Vergleichskriterien hinsichtlich der Färbemethode

  • Anfärbbarkeit
  • Kontrastschärfe
  • Abbildungen im Lehrbuch

Vergleichskriterien hinsichtlich Zellbestandteile

  • Zellwand
  • Zellsaftvakuole
  • Plastiden

BPE 1.8

Die Schülerinnen und Schüler führen spezielle Präparationen und Färbetechniken durch.

Anfärbung von Lignin
Phloroglucin-Salzsäure-Färbung: z. B. Ästchen der Linde, Sprossachse des Zyperngrases, Holundersprossen
Safranin-Astrablau-Färbung: z. B. Maisstängel
Darstellung unterschiedlicher Mitosestadien durch Karminessigsäure-Färbung
Wurzelspitzen von z. B. Ackerbohne, Küchenzwiebel, Tulpenzwiebel
Nachweis des Barrkörperchens
Carbolfuchsin-Färbung: z. B. Mundschleimhaut- oder Haarwurzelzellen

BPE 1.9

Die Schülerinnen und Schüler charakterisieren zelluläre Reaktionen auf äußere Einflüsse.

Chloroplasten-Bewegung (Plasmaströmung) bei Elodea nach

  • Lichtreiz, Photodinese

  • Histidinreiz, Chemodinese
0,01 M L-Histidin
Plasmolyse/Deplasmolyse der Zwiebel-Zelle, Osmose
1 M KNO3, 0,7 M Ca(NO3)2
Grenzplasmolyse: Bestimmung des osmotischen Potenzials des Zellsaftes
KNO3 und Ca(NO3)2, jeweils 0,2 M - 0,4 M

BPE 2

Enzymatik und ELISA

14

Enzyme katalysieren chemische Reaktionen. Die Enzymaktivität wird anhand der maximalen Reaktionsgeschwindigkeit und der Affinität des Enzyms zum Substrat charakterisiert. Die Schülerinnen und Schüler führen ein exemplarisches Experiment dazu durch, erstellen digital Diagramme und ermitteln die entsprechenden Kennzahlen.
Die Schülerinnen und Schüler führen ELISA-basierte Untersuchungen durch und analysieren Unterschiede zwischen Schnelltests und Labortests.

BPE 2.1

Die Schülerinnen und Schüler führen einen beispielhaften Versuch zur Michaelis-Menten-Kinetik durch und dokumentieren ihre Daten digital.

Messung der Reaktionsgeschwindigkeit als zeitliche Änderung der Produktkonzentration
z. B. Ureasereaktion als Änderung der Leitfähigkeit
Ermittlung der Anfangsgeschwindigkeiten unterschiedlicher Substratkonzentrationen

Digitale Erfassung der Messwerte
Verwendung eines Tabellenkalkulationsprogamms

BPE 2.2

Die Schülerinnen und Schüler werten mithilfe digitaler Medien Messergebnisse aus und stellen diese als Michaelis-Menten-Diagramm und Lineweaver-Burk-Diagramm dar. Sie ermitteln vmax und den Km-Wert und vergleichen die beiden Darstellungsformen.

Erstellung Michaelis-Menten-Diagramm und Lineweaver-Burk-Diagramm
vgl. „Biologie“
Ermittlung von
vgl. „Mathematik I“ (BPE 4)
Michaelis Menten-Gleichung,
Tabellenkalkulationsprogramm
  • maximale Reaktionsgeschwindigkeit (vmax)

  • Michaeliskonstante (Km-Wert)

Vergleichskriterien: Genauigkeit, Aufwand

BPE 2.3

Die Schülerinnen und Schüler führen nach Anleitung einen ELISA-basierten Schnelltest durch, interpretieren das Ergebnis und diskutieren Fehler bei der Anwendung.

Prinzip eines ELISA, immunologisches Testverfahren
z. B. Schwangerschaftstest, Nachweis hCG, vgl. „Biotechnologie“
Aufbau seitlicher Flusstest: Teststreifen mit Kontrollregion, Testregion, immobilisierte Antikörper

BPE 2.4

Die Schülerinnen und Schüler führen einen ELISA-basierten Labortest durch und vergleichen diesen mit dem Schnelltestverfahren.

ELISA-Nachweis, qualitativ, (halb)quantitativ
Testkit-System z. B. Nachweis Perlagonium Flower Break Virus (PFBV), Hühnereiweiß
Aufbau Testsystem
vgl. „Biotechnologie“
Vergleichskriterien: Quantifizierbarkeit, Aufwand, Einsatzmöglichkeiten

BPE 3

Zell- und Gewebekulturtechniken

29

Zell- und Gewebekulturen sind Grundvoraussetzungen für die in vitro Vermehrung sowie die Erzeugung transgener Pflanzen oder Zellen. Außerdem dienen tierische Zellen oft als Modellsysteme für biologische Untersuchungen. Das Anlegen, Lagern, Subkultivieren und Überprüfen von sterilen Zell- und Gewebekulturen sind somit unerlässliche Standardtechniken, die in vielen Laboratorien angewendet werden. Die Schülerinnen und Schüler eignen sich die in Gewebekulturlabors üblichen Methoden des sterilen Arbeitens an. Sie erkennen die Notwendigkeit und den Einfluss unterschiedlicher Komponenten der Nährmedien auf die Entwicklung der Kulturen.

BPE 3.1

Die Schülerinnen und Schüler führen Techniken des sterilen Arbeitens durch. Sie beurteilen die Zusammensetzung von Nährmedien, damit auf ihnen Pflanzen unter Bedingungen der In-vitro-Kultur gedeihen. Sie erschließen den Einfluss von Phytohormonen auf die Entwicklung der Pflanzen.

Steriles Arbeiten
vgl. „Mikrobiologie“ und „Mikrobiologisches Praktikum“
  • Sterilwerkbank, Steriltunnel
sterile Arbeitsumgebung

  • Bunsenbrenner
Abflammen von Präparier-Besteck
  • Autoklav

  • Hitzesterilisation
Trockenschrank bei 180 °C
  • Desinfizieren
70 % Ethanol, Sterillium, Chlorbleichlauge
vgl. „Mikrobiologisches Praktikum“
Zusammensetzung Kulturmedien
vgl. „Mikrobiologie“
  • Kohlenhydrate
Mangel- und Vollmedien, MS-Medium
  • anorganische Salze: Makro‑/Mikro-Elemente
  • Vitamine

  • Phytohormone
Auxin, Cytokinin
  • pH-Wert

Anlegen von Sprosskulturen aus oberflächensterilisierten Samen oder Pflanzenteilen
z. B. Sprosskulturen aus Kresse Samen, Gewebekultur aus Organen des Usambaraveilchens
Subkultivieren von Pflanzenkulturen
In vitro-Vermehrung, Differenzierung unter Einfluss von Phytohormonen z. B. Bewurzelung

BPE 3.2

Die Schülerinnen und Schüler führen die Lagerung und Kultur von adhärenten Säugetierzellen durch und dokumentieren das Wachstum der Kulturen. Sie formulieren deren Kulturbedingungen.

Kryokonservierung von Zellen
z. B. HEK293-Zellen, CHO-Zellen, HeLa-Zellen
  • Einfrieren
langsame Temperaturabsenkung
  • Lagerung in flüssigem Stickstoff
alternativ: Lagerung bei - 80 °C
  • Einfriermedium: Zusatz von DMSO oder Glycerin
  • Auftauen

Kulturmedien

  • Medium: Osmotischer Druck, pH-Wert, Kohlenhydrate
Dulbecco’s Modified Eagle Medium
  • Antibiotika: Penicillin, Streptomycin
  • Seren: fetales bzw. NeugeborenenKälberserum

Kulturbedingungen

  • Brutschrank: Temperaturkonstanz, Begasung mit CO2, 100-%ige relative Luftfeuchtigkeit

  • beschichtete Kulturgefäße
Kulturflaschen, Mikrotiterplatten, Petrischalen, Vielfachschalen
Subkultivierung

  • durch Abklopfen der Zellen
  • mit Trypsin-EDTA-Lösung

  • Aussäen nach Verdünnung
Verdünnungsfaktor
Überwachung der Kulturen

  • inverses Mikroskop mit Phasenkontrast
Zellwachstum, Kontamination
  • Zellzahlbestimmung
Neubauerzählkammer vgl. „Mikrobiologisches Praktikum“
Fachgerechte Entsorgung der Kulturen und Materialien

Zeit für Leistungsfeststellung

15

105

120

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 biotechnologische Assistenten
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

Biologisches Praktikum – Bildungsplan zur Erprobung
Bildungsplan für das Berufskolleg
Biotechnologische Assistenten

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