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Flache Illustration: eine Lupe über einer vereinfachten Pflanzenzelle mit grünen Chloroplasten am Rand, einem Zellkern und einer großen Vakuole in der Mitte.

Biologie · Niedersachsen · Sek I

Die Zelle und das Mikroskop

Eine Unterrichtsreihe für Klasse 7/8, in der die Schülerinnen und Schüler das Lichtmikroskop sicher bedienen, eigene Frischpräparate von Zwiebelhaut, Mundschleimhaut und Wasserpest herstellen und nach Zeichenregeln zeichnen. Sie vergleichen Pflanzen- und Tierzelle auf lichtmikroskopischer Ebene, schätzen Zellgrößen über den Sehfelddurchmesser und ordnen die Zelle in die Ebenen Gewebe, Organ und Organismus ein. Jede Lektion enthält gestufte Übungen mit vollständigen Lösungen.

Klassen
7–8
Schulformen
Gymnasium, Oberschule
Umfang
7 Unterrichtsstunden
Fach
Biologie
Bundesland
Niedersachsen
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Lernziele

  • Die Schülerinnen und Schüler benennen die Bauteile des Lichtmikroskops, bedienen es in der richtigen Reihenfolge und berechnen die Gesamtvergrößerung.
  • Die Schülerinnen und Schüler stellen ein Frischpräparat her, färben es durch Durchsaugen und unterscheiden Zellen von Luftblasen.
  • Die Schülerinnen und Schüler fertigen mikroskopische Zeichnungen nach Zeichenregeln an und schätzen Zellgrößen über den Sehfelddurchmesser.
  • Die Schülerinnen und Schüler vergleichen Pflanzen- und Tierzelle auf lichtmikroskopischer Ebene und ordnen den Bestandteilen Zellwand, Zellmembran, Zellkern, Cytoplasma, Vakuole und Chloroplasten ihre Aufgaben zu.
  • Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Zellen als Grundeinheiten der Lebewesen und unterscheiden Zell-, Gewebe- und Organebene.
  • Die Schülerinnen und Schüler trennen Beobachtung und Deutung bei der Auswertung mikroskopischer Bilder.

Bezug zum Kerncurriculum

Kerncurriculum für das Gymnasium Schuljahrgänge 5–10 Naturwissenschaften (Niedersachsen, 2015), Teil Biologie

  • Kompetenzbereich: Erkenntnisgewinnung
  • Kompetenzbereich: Fachwissen
  • Kompetenzerwartung: mikroskopieren einfache selbst erstellte Präparate
  • Kompetenzerwartung: zeichnen lichtmikroskopische Präparate unter Einhaltung von Zeichenregeln
  • Kompetenzerwartung: beschreiben Strukturen auf zellulärer Ebene sowie Versuchsabläufe
  • Kompetenzerwartung: unterscheiden zwischen Beobachtung und Deutung

Ablauf

  1. Abschnitt 1

    Lichtmikroskop: Aufbau und Vergrößerung

    Bauteile des Lichtmikroskops, Gesamtvergrößerung berechnen, Bedienregeln.

    • Lektion

      Lichtmikroskop: Aufbau und Vergrößerung

      Nimm ein Blatt vom Baum und halte es gegen das Licht. Du siehst die grüne Fläche und die Blattadern. Mit einer Lupe erkennst du feinere Adern und…

    • Erste Übung ohne Präparat

      Ein kleines Stück Zeitungspapier mit dem Buchstaben „e“ ist ein gutes erstes Objekt. Ihr seht, dass das Bild im Mikroskop auf dem Kopf steht und seitenverkehrt ist. Schiebt den Objektträger nach links: In welche Richtung bewegt sich das Bild?

  2. Abschnitt 2

    Zwiebelhaut mikroskopieren: ein Frischpräparat herstellen

    Frischpräparat herstellen, durch Durchsaugen färben, Zellbestandteile erkennen und Luftblasen von Zellen unterscheiden.

    • Lektion

      Zwiebelhaut mikroskopieren

      Schneidest du eine Küchenzwiebel durch, siehst du viele dicke Schichten. Das sind die Zwiebelschuppen, umgebildete Blätter, in denen die Pflanze…

    • Aufgabe

      Versuchsprotokoll Zwiebelhaut

      Schreibe ein Versuchsprotokoll zu deinem Zwiebelhaut-Präparat mit diesen Teilen:

      1. Frage: Woraus besteht die Haut einer Zwiebelschuppe?
      2. Material
      3. Durchführung in nummerierten Schritten
      4. Beobachtung bei 100-fach und 400-fach, getrennt nach ungefärbt und gefärbt
      5. Deutung: Welche Zellbestandteile hast du erkannt? Woran hast du Luftblasen erkannt?
      6. Fehlerquellen: Was ist schiefgegangen, und wie würdest du es beim nächsten Mal vermeiden?

      Lade ein Foto deines Protokolls hoch oder tippe es direkt ein.

  3. Abschnitt 3

    Mikroskopische Zeichnung und Zellgröße

    Zeichenregeln anwenden, Kopfzeile schreiben, Zellgröße über den Sehfelddurchmesser schätzen, Zeichenmaßstab berechnen.

    • Lektion

      Mikroskopische Zeichnung anfertigen

      Du kannst dein Handy an das Okular halten und ein Foto machen. Trotzdem zeichnen Biologinnen und Biologen bis heute. Beim Zeichnen musst du genau…

    • Aufgabe

      Zeichnung von drei Zwiebelzellen

      Zeichne drei bis vier benachbarte Zwiebelzellen bei 400-facher Vergrößerung nach den Zeichenregeln. Beschrifte Zellwand, Zellkern, Cytoplasma und Vakuole. Schreibe eine vollständige Kopfzeile.

      Bestimme außerdem die Länge einer Zelle über den Sehfelddurchmesser deines Mikroskops und schreibe deinen Rechenweg unter die Zeichnung. Lade ein Foto der Zeichnung hoch.

  4. Abschnitt 4

    Pflanzenzelle und Tierzelle im Vergleich

    Mundschleimhaut und Wasserpest mikroskopieren, Gemeinsamkeiten und Unterschiede in einer Tabelle ordnen.

    • Lektion

      Pflanzenzelle und Tierzelle

      Eine rohe Kartoffel kannst du kaum zusammendrücken, deine Wange schon. Ein Salatblatt wird schlaff, wenn es zu lange liegt, und wieder knackig, wenn…

    • Keine Wasserpest da?

      Statt der Wasserpest eignen sich Blättchen von Laubmoosen, die ebenfalls sehr dünn sind. In Zoohandlungen gibt es Wasserpest als Aquarienpflanze. Die Plasmaströmung seht ihr besser, wenn die Pflanze vorher einige Zeit im Licht stand.

  5. Abschnitt 5

    Von der Zelle zum Organismus: Selbsttest

    Zelltheorie, Einzeller und Vielzeller, Zelle, Gewebe, Organ und Organismus. Typische Fehler und gemischter Selbsttest.

Hinweise für Lehrkräfte

Einordnung in das Kerncurriculum

Das Kerncurriculum Naturwissenschaften für das Gymnasium (2015) verortet die Zelltheorie im Doppeljahrgang 7/8: Bis Ende Jahrgang 8 beschreiben die Schülerinnen und Schüler Zellen als Grundeinheiten, beschreiben Zellkern, Cytoplasma, Chloroplasten und Vakuole als Funktionseinheiten und vergleichen Tier- und Pflanzenzelle auf lichtmikroskopischer Ebene (Basiskonzept Kompartimentierung). Das Anhangsbeispiel des KC legt das Thema zusammen mit der Fotosynthese in Jahrgang 8. Vorziehen ist erlaubt. Das Kerncurriculum Naturwissenschaften der Oberschule (2013) fordert bis Ende Jahrgang 8 dieselben Inhalte und den sachgerechten Gebrauch des Mikroskops. Die Reihe ist darum für beide Schulformen geschrieben.

Zeitplan (7 Stunden)

StundeAbschnitt
1Lichtmikroskop: Aufbau, Vergrößerung, Bedienregeln. Erste Übungen mit Fertigpräparaten oder Zeitungsbuchstaben
2–3Doppelstunde Zwiebelhaut: Präparat, Färben, Beobachtung und Deutung
4Zeichenregeln und Größenbestimmung über den Sehfelddurchmesser
5–6Mundschleimhaut und Wasserpest, Vergleich in der Tabelle
7Zelltheorie, Zelle bis Organismus, Selbsttest

Sicherheit und Hygiene

  • Iod-Kaliumiodid-Lösung und Methylenblau in verdünnter, gebrauchsfertiger Form ausgeben. Augen- und Hautkontakt vermeiden, Schutzbrille tragen, beide färben Haut und Kleidung. Gefährdungsbeurteilung nach RiSU für die konkret verwendete Lösung anlegen.
  • Zwiebelschuppen mit Rasierklinge oder Skalpell schneiden Sie vor oder geben ein sicheres Messer aus. Präpariernadeln nur für das Einritzen.
  • Mundschleimhaut: nur Einweg-Holzspatel, jede Person untersucht ausschließlich eigene Zellen, Spatel sofort entsorgen, Objektträger anschließend in heißes Spülwasser oder Desinfektionslösung, Hände waschen. Wer nicht möchte, arbeitet mit einem Fertigpräparat.
  • Deckgläschen brechen leicht: Glasbruch in einen eigenen Behälter.

Typische Fehlvorstellungen

  • Luftblasen werden als Zellen gezeichnet. Gezielt im ersten Präparat thematisieren (Lektion 2, Beobachtung und Deutung).
  • Zellwand und Zellmembran sind dasselbe, oder: Tierzellen haben eine dünne Zellwand. Die Tabelle in Lektion 4 trennt beides.
  • Jede Pflanzenzelle hat Chloroplasten. Zwiebel, Wurzel und Kartoffel sind gute Gegenbeispiele.
  • Die Vakuole ist leer. Sie ist mit Zellsaft gefüllt und hält die Zelle prall (Turgor, ohne den Fachbegriff einzuführen).
  • Zellen sind flach wie in der Zeichnung. Beim Durchfokussieren mit dem Feintrieb sehen die Lernenden, dass Zellen räumliche Körper sind.
  • Große Tiere haben größere Zellen. Größere Organismen haben mehr Zellen (Lektion 5, Knobelaufgabe).
  • Vergrößerungen werden addiert.

Differenzierung

  • Lernende, die schnell sind, bestimmen die Zellgröße an mehreren Stellen und bilden Mittelwerte, oder sie mikroskopieren zusätzlich Moosblättchen.
  • Für Lernende mit feinmotorischen Schwierigkeiten: Präparat in Partnerarbeit, Fertigpräparate als Rückfalloption, Zeichenvorlage mit vorgegebenem Rahmen.
  • Sprachbildung: Die Tabelle Beobachtung und Deutung eignet sich als Satzbaustein-Vorlage („Ich sehe …“, „Daraus schließe ich …“).

Prozessbezogene Kompetenzen

Erkenntnisgewinnung: mikroskopieren, nach Zeichenregeln zeichnen, Beobachtung und Deutung trennen, Messfehler benennen. Kommunikation: Fachbegriffe im Zusammenhang verwenden, Kopfzeile und Beschriftung als fachtypische Darstellung.

Häufige Fragen

In welcher Klasse wird die Zelle in Niedersachsen unterrichtet?

Das Kerncurriculum Naturwissenschaften für das Gymnasium verortet die Zelltheorie und den Vergleich von Pflanzen- und Tierzelle im Doppeljahrgang 7/8. An der Oberschule sind Mikroskopieren und Zellvergleich ebenfalls bis Ende Jahrgang 8 gefordert. Ein Vorziehen in Jahrgang 6 ist zulässig.

Wie viele Mikroskope brauche ich?

Die Präparate sind für Partnerarbeit geplant, ein Mikroskop für zwei Lernende reicht. Mit weniger Geräten können Sie die Zeichenaufgabe und die Rechenaufgaben als Stationen parallel laufen lassen.

Passt die Reihe für die Oberschule?

Ja. Die Inhalte decken die Oberschul-Kompetenzen zu Mikroskop, Zeichenregeln und Zellvergleich bis Jahrgang 8 ab. Die Knobelaufgaben können Sie für den grundlegenden Kurs weglassen.

Welche Färbemittel brauche ich?

Iod-Kaliumiodid-Lösung für Zwiebelhaut und Kartoffel sowie Methylenblau für Mundschleimhaut, jeweils verdünnt und gebrauchsfertig. Beide färben stark, Schutzbrille und Kittel sind sinnvoll.

Wie viele Stunden plane ich ein?

Sieben Unterrichtsstunden, davon zwei als Doppelstunde für das erste eigene Präparat. Mit Fertigpräparaten lässt sich die Reihe auf fünf Stunden kürzen.

Quellen

Bildnachweise

  • Titelbild: KI-generiert
  • Schemazeichnung eines Lichtmikroskops von der Seite. Von oben nach unten: Okular, Tubus, Objektivrevolver mit drei Objektiven, Objekttisch mit Klammern, Blende, Beleuchtung im Fuß. Links am Stativ Grobtrieb und darunter der kleinere Feintrieb.: Eigene Darstellung
  • Vergleich zweier vereinfachter Zellen. Links eine rechteckige Pflanzenzelle mit Zellwand, Zellmembran, Cytoplasma, Zellkern, Chloroplasten am Rand und großer Vakuole. Rechts eine rundliche Tierzelle nur mit Zellmembran, Cytoplasma und Zellkern.: Eigene Darstellung

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