Genetik I – Grundlagen der Genetik – real3D(Biologie, Sek. I, Klassen 7-9)

Diese DVD-ROM behandelt das Thema "Genetik" und gibt einen umfassendenEinblick in die Kerninhalte der klassischen Genetik. Die Arbeitsbereiche derDVD sind speziell auf die Lehrplaninhalte der Sekundarstufe I, Klassen 7-9,abgestimmt.Anhand von bewegbaren 3D-Modellen in den vier Arbeitsbereichen ("Die dreiMendelschen Regeln", "Chromosomen als Träger der Erbanlagen", "Mitose","Meiose") können die Erkenntnisse Mendels ebenso wie Grundregeln derZellteilung und Weitergabe des Erbguts betrachtet und ihre Funktionen vonLehrern demonstriert und von Schülern aktiv nachvollzogen werden.Die real3D-Software ist ideal geeignet sowohl für den Einsatz am PC als aucham interaktiven Whiteboard ("digitale Wandtafel"). Mit der Maus am PC odermit dem Stift (bzw. Finger) am Whiteboard kann man die 3D-Modelleschieben, drehen, kippen und zoomen, - (fast) jeder gewünschte Blickwinkelist möglich. In einigen Arbeitsbereichen können Elemente ein- bzw.ausgeblendet werden.5 auf die real3D-Software abgestimmte, computeranimierte Filmmoduleverdeutlichen einzelne Aspekte der Arbeitsbereiche. Die Inhalte der real3D-Modelle und der Filmmodule sind stets altersstufen- und lehrplangerechtaufbereitet.

Die DVD soll Ihnen größtmögliche Freiheit in der Erarbeitung des Themas"Genetik" geben und viele individuelle Unterrichtsstile unterstützen. Dafür bietetIhnen diese DVD:

- 4 real3D-Modelle- 5 Filmmodule (mit 3 Teilmodulen, real und 3D-Computeranimation)- 13 PDF-Arbeitsblätter (speicher- und ausdruckbar)- 14 PDF-Farbgrafiken (ausdruckbar)- Online-Zugang zum GIDA-Testcenter mit 7 interaktiven Testaufgaben

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Einsatz im UnterrichtArbeiten mit dem "Interaktiven Whiteboard"An einem interaktiven Whiteboard können Sie Ihren Unterricht mithilfe unsererreal3D-Software besonders aktiv und attraktiv gestalten. Durch Beschriften,Skizzieren, Drucken oder Abspeichern der transparenten Flipcharts IhresWhiteboards über den real3D-Modellen ergeben sich neue Möglichkeiten, dieAnwendung für unterschiedlichste Bearbeitung und Ergebnissicherung zunutzen.Im klassischen Unterricht können Sie z.B. die verschiedenen Erbgänge mit Hilfeder Kreuzungstabellen demonstrieren. In einem induktiven Unterrichtsansatzkönnen Sie die einzelnen Phasen der Mitose und Meiose sukzessive mit IhrenSchülern erarbeiten.Ebenso können Sie die Schüler "an der Tafel" agieren lassen: Z.B. kann ineinem Arbeitsbereich eine Animation abgespielt werden, die denStückaustausch zwischen homologen Chromatiden erläutert.In allen Arbeitsbereichen der DVD können Sie auf transparente Flipchartszeichnen oder schreiben (lassen). Sie erstellen so quasi "live" eigeneArbeitsblätter oder erweitern die bereits mit der DVD-ROM geliefertenArbeitsblätter. Um selbst erstellte Arbeitsblätter zu speichern oder zu drucken,befolgen Sie die Hinweise im Abschnitt "Ergebnissicherung und-vervielfältigung".

Über den Button "Hintergrundfarbe" können Sie während der Bearbeitungzwischen zwei vorgefertigten Hintergründen (blau und hellgrau) wählen. Vordem blauen Hintergrund kommen die Modelle besonders gut zur Geltung,außerdem ist der dunklere Hintergrund angenehm für das Auge während derArbeit an Monitor oder Whiteboard. Das Hellgrau ist praktisch, um selbsterstellte Arbeitsblätter (Screenshots) oder Ergebnissicherungen zu drucken.

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Ergebnissicherung und -vervielfältigungÜber das "Kamera-Tool" Ihrer Whiteboardsoftware können Sie IhreArbeitsfläche (Modelle samt handschriftlicher Notizen auf dem transparentenFlipchart) "fotografieren", um so z.B. Lösungen verschiedener Schüler zuspeichern. Alternativ zu mehreren Flipchartdateien ist die Benutzung mehrererFlipchartseiten (z.B. für den Vergleich verschiedener Schülerlösungen) in einerspeicherbaren Flipchartdatei möglich. Generell gilt: Ihrer Phantasie in derUnterrichtsgestaltung sind (fast) keine Grenzen gesetzt. Unsere real3D-Software in Verbindung mit den Möglichkeiten eines Whiteboards soll Sie inallen Belangen unterstützen.Um optimale Druckergebnisse Ihrer Screenshots und selbst erstellten Arbeits-blätter zu erhalten, empfehlen wir Ihnen, für den Moment der Aufnahme überden Button "Hintergrundfarbe" die hellgraue Hintergrundfarbe zu wählen.

Die 5 Filmmodule zu den verschiedenen Arbeits- und Themenbereichenkönnen Sie je nach Belieben einsetzen. Ein Filmmodul kann als kompakterEinstieg ins Thema dienen, bevor anschließend mit der Software die Thematikanhand des real3D-Modells vertiefend erarbeitet wird. Oder Sie setzen dieFilmmodule nach der Tafelarbeit mit den Modellen ein, um das Ergebnis ineinen Kontext zu stellen.13 PDF-Arbeitsblätter liegen in elektronisch ausfüllbarer Schülerfassung vor.Sie können die PDF-Dateien ausdrucken oder direkt am interaktiven Whiteboardoder PC ausfüllen und mithilfe des Diskettensymbols speichern.14 PDF-Farbgrafiken, die das Unterrichtsgespräch illustrieren, bieten wir für die"klassische" Unterrichtsgestaltung an.Im GIDA-Testcenter auf unsererWebsite www.gida.de finden Sie 7Testaufgaben, die von Schülern onlinebearbeitet und gespeichert werdenkönnen. Sie können auch als ZIP-Dateiheruntergeladen und dann später offlineim Unterricht benutzt werden. Das Test-Ergebnis "100%" wird nur erreicht, wennohne Fehlversuche sofort alle Antwortenkorrekt sind. Um Ihre Ergebnisse imTestcenter zu sichern, klicken Sie bzw.die Schüler einfach im Webbrowser auf"Datei" → "Speichern unter" und speichern die HTML-Datei lokal auf Ihrem PC.

Einsatz in Selbstlernphasen5 auf die real3D-Software abgestimmte Filmmodule verdeutlichen einzelneAspekte der Arbeitsbereiche. Damit lässt sich die DVD-ROM auch ideal inSelbstlernphasen einsetzen (Startfenster-Auswahl "PC"). Die Schüler könnenvöllig frei in den Arbeitsbereichen der DVD navigieren und nach Belieben denAufbau von Chromosomen und die verschiedenen Phasen der Mitose undMeiose erkunden.

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Systemanforderungen- PC mit Windows 7 oder 8

(Apple Computer mit PC-Partition per "Bootcamp" und Windows 7 oder 8)- Prozessor mit mindestens 2 GHz- 2 GB RAM- DVD-ROM-Laufwerk- Grafikkarte - kompatibel ab DirectX 9.0c- Soundkarte- Aktueller Windows Media Player zur Wiedergabe der Filmmodule- Aktueller Adobe Reader zur Benutzung des Begleitmaterials- Aktueller Webbrowser, z.B. Internet Explorer, Firefox, Netscape, Safari etc.- Internet-Verbindung für den Zugang zum Online-Testcenter

Starten der real3D-SoftwareErste SchritteLegen Sie die DVD-ROM "Genetik I – Grundlagen der Genetik - real3D" in dasDVD-Laufwerk Ihres Computers ein. Die Anwendung startet automatisch vonder DVD, es findet keine Installation statt! – Sollte die Anwendung nichtautomatisch starten, "doppelklicken" Sie auf "Arbeitsplatz" → "BIO-SW015" →"Start.exe", um das Programm manuell aufzurufen.

Startmenü / HauptmenüIm Startmenü der DVD legen Sie fest, obSie die Anwendung an einem interaktivenWhiteboard (mit Stift bzw. Finger) oderan einem normalen PC-Bildschirm (mitMaus) ausführen.

Bitte beachten Sie: Beide Dar-stellungsvarianten sind optimal auf diejeweilige Hardware zugeschnitten. Beifalscher Auswahl können Anzeige-probleme auftreten.

Nach der Auswahl "PC" oder "Whiteboard" startet die Anwendung und Siegelangen in die Benutzeroberfläche.Hinweis: Mit der Software werden sehr aufwendige, dreidimensionaleComputermodelle geladen. Je nach Rechnerleistung kann dieser umfangreicheerste Ladevorgang von der DVD ca. 1 Minute dauern. Danach läuft die Softwaresehr schnell und interaktiv.

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BenutzeroberflächeDie real3D-Software ist in mehrereArbeitsbereiche gegliedert, die Ihnen denZugang zu unterschiedlichen Teil-aspekten des Themas "Genetik" bieten.Die Arbeitsbereiche sind alle einheitlichgestaltet, damit Sie sich schnellzurechtfinden. Auf jeder Ebene findenSie gleiche Schaltflächen, mit denen Siekomfortabel arbeiten können.

SchaltflächenHauptmenüDiese Schaltfläche führt von jeder Ebene zurück ins Hauptmenü.

FilmmoduleFilmmodule zu allen Arbeitsbereichen der real3D-Software.

Menüleiste ein- und ausblendenBlendet die Menüleiste ein und aus (links bzw. rechts).

ScreenshotErstellt einen "Screenshot" vom momentanen Zustand des real3D-Modells und legt ihn auf Ihrem Desktop ab. Der Screenshot kann dannin diversen Dateiformaten abgespeichert werden (jpg, tif, tga, bmp).

BegleitmaterialStartet Ihren Webbrowser und öffnet den Zugang zu den Begleit-materialien (Arbeitsblätter, Grafiken und Begleitheft) der DVD-ROM.Keine Internetverbindung nötig!

TestcenterStartet eine Verbindung zum Online-Testcenter auf www.gida.de.Eine Internetverbindung wird benötigt!

HintergrundfarbeWählen Sie zwischen zwei verschiedenen Hintergrundfarben für diebeste Darstellung über PC, Beamer oder Ausdruck.

NavigationshilfeNavigationshilfe zur Steuerung der Anwendung und zum Reset derModellansicht.

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DVD-Inhalt - Strukturdiagramm

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Hauptmenü

Die drei Mendelschen Regeln

Chromosomen als Träger der Erbanlagen

Mitose

real3D-ModelleFilmmodule

Mitose

MeioseMeiose

Die drei Mendelschen Regeln

Moderne Tier- und Pflanzenzüchtung

Chromosomen als Träger der Erbanlagen

Regel 1

Regel 2

Regel 3

Arbeitsbereiche und Filmmodule

Die drei Mendelschen RegelnDer Arbeitsbereich "Die drei Mendelschen Regeln" stellt mehrereKreuzungstabellen bereit, die die Schüler nach Aufgabenstellung mit denentsprechenden Inhalten über die eingebaute Drag-&-Drop-Funktion ausfüllenkönnen. Über die linke Menüleiste können die verschiedenen Erbgänge (MonohybriderErbgang, Dihybrider Erbgang, Intermediärer Erbgang, Gemischter Erbgang)angewählt werden. Zu jedem Erbgang erscheint eine Kreuzungstabelle.Durch Klicken und Ziehen der beschrifteten Schildchen auf die passendePosition ordnet man den einzelnen Bereichen der Kreuzungstabelle diekorrekten Inhalte zu. Rechts neben den Tabellen stehen die verschiedenenInhalte zur Verfügung. Diese können nach unten und oben mitgeführt werden.

Ist das Ausfüllen der Kreuzungstabelle erfolgreich abgeschlossen, erscheint dieCartoon-Figur "Geni" und "feiert" die Lösung der Aufgabe!Es besteht die Möglichkeit, sich alle Inhalte der Tabelle (also die kompletteLösung) auf einen Klick anzeigen zu lassen.

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Die Übung kann durch Klicken des "Zurücksetzen"-Buttons beliebig oft neugestartet werden.

Zusätzlich können innerhalb der linken Menüleiste die drei Mendelschen Regelneingeblendet werden:1. Mendelsche Regel: Uniformitätsregel2. Mendelsche Regel: Spaltungsregel3. Mendelsche Regel: Unabhängigkeitsregel & Neukombinationsregel

Filmmodul "Die drei Mendelschen Regeln"Laufzeit: 11:20 MinutenDieses Filmmodul wird mit einerkurzen Vita von Johann GregorMendel eingeleitet, gefolgt von einerknappen Schilderung seinerForschungsarbeit an Erbsenpflanzen.Leitender Protagonist "Geni" stellt dieweißblühenden Erbsenpflanzen vorum die Mendelschen Vererbungs-regeln zu erläutern.Die Begriffe "Phänotyp" und"Genotyp" werden herausgearbeitet und in der Kreuzungstabelle umgenotypische Kennzeichnungen ergänzt. Bei der 3. Mendelschen Regel werdennur die phänotypischen Muster des Erbgangs erläutert. Das bekannte Beispiel der Wunderblume dient als kurzes Beispiel zumintermediären Erbgang.

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Chromosomen als Träger der ErbanlagenDieser Arbeitsbereich befasst sich mit den Chromosomen als Träger derErbanlagen.

Im Bereich "Aufbau" können über dielinke Menüleiste die einzelnen Bauteileeines Chromosoms farbig markiert undihre Bezeichnungen dem Modellzugeordnet werden. Die einzelnenBauteile lassen sich gleichzeitig anzeigenund wieder ausblenden.

Im Bereich "Kopplungsgruppe" könnendie Schüler nachvollziehen, dass dieErbanlagen auf den Chromosomenliegen. Ein Chromosom entspricht einerKopplungsgruppe. Zusätzlich lässt sichdas Gen in der Kopplungsgruppebeschriften. Innerhalb der linkenMenüleiste befindet sich einInformations-Button, über den dieseInformationen am oberen Bildrandeingeblendet werden können.

Die Animation im Bereich "Crossing-over" zeigt den Stückaustausch zwischenden Chromatiden homologer Chromo-somen. Über den Play/Pause-Button(mittig am unteren Bildrand) lässt sich dieAnimation starten bzw. stoppen.

Bei Aktivierung des Informations-Buttonskönnen hierzu Informationen angezeigtwerden.

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Filmmodul "Chromosomen als Träger der Erbanlagen"Laufzeit: 7:30 MinutenDieses Filmmodul geht von denKenntnissen der MendelschenRegeln aus und stellt auf dieser Basisdie weiterführenden Forschungen undErkenntnisse von T.H. Morgan vor:Durch viele Kreuzungsversuche mitTaufliegen (Drosophila melanogaster)entdeckte er, dass bestimmte Genenur gemeinsam vererbt werden. Erprägte den Begriff der"Kopplungsgruppe". Anhand einiger Beispiele wird ein dominat-rezessiver Erbgang durchgespielt.Thomas Hunt Morgans Schlussfolgerungen werden nachvollzogen: "DieErbanlagen liegen auf den Chromosomen", und "Ein Chromosom entsprichteiner Kopplungsgruppe".Am Ende geht der Film auf den Aufbau eines Chromosoms ein. Der Begriff deshomologen Chromosomenpaars wird eingeführt.

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MitoseDieser Arbeitsbereich zeigt die Phasen einer Mitose. Innerhalb der linken Menüleiste lassen sich die Bauteile, die jede einzelnePhase der Mitose typisieren sollen, farbig markieren und ihre Bezeichnungendem Modell zuordnen. Die einzelnen Bauteile lassen sich per DropDown-Menügleichzeitig anzeigen und wieder ausblenden.Die Aufgabenstellung befindet sich innerhalb der linken Menüleiste. Zunächstwählt man die gewünschte Phase aus und bestückt dann die Zelle mit denzugehörigen Bauteilen. Am Ende einer Zuordnung kann über die eingebauteDrag-&-Drop-Funktion die Phase benannt werden: Klicken und Ziehen derbeschrifteten Schildchen auf den gelben Kasten über der bestückten Zelle.Man unterscheidet in fünf Phasen: Interphase, Prophase, Metaphase,Anaphase und Telophase. Mit dem Kästchen "Alle anzeigen" werden allePhasen korrekt "eingeräumt". Mit Anklicken der einzelnen Phasen in der linkenMenüleiste kann man sich alle korrekten Lösungs-Endstände anschauen.

Ist der Zusammenbau aller Phasen erfolgreich abgeschlossen, erscheint dieCartoon-Figur "Geni" und "feiert" die Lösung der Aufgabe!Die Übung kann durch Klicken des "Zurücksetzen"-Buttons beliebig oft neugestartet werden.

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Filmmodul "Mitose"Laufzeit: 5:20 MinutenDieses Filmmodul stellt den Ablaufeiner Mitose dar. Die Darstellungarbeitet am 3D-Schnittmodell einerstilisierten Zelle, die nur Chromo-somen bzw. Chromatingerüst,Kernmembran und Kernkörperchenzeigt. Alle Teilungsschritte werdenanhand eines homologen Chromo-somenpaares erklärt: Interphase,Prophase, Metaphase, Anaphase undTelophase. Abschließend zeigt der Film die Replikation der Chromatiden zu vollständigenChromosomen, die ja für die nächste Zellteilung wieder benötigt werden.

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MeioseDer Arbeitsbereich "Meiose" ähnelt dem vorigen Arbeitsbereich. Auch hierlassen sich die Bauteile farbig markieren und ihre Bezeichnungen dem Modellzuordnen. Die einzelnen Bauteile lassen sich per DropDown-Menü gleichzeitiganzeigen und wieder ausblenden.

Die passende Aufgabenstellung befindet sich innerhalb der linken Menüleiste. Zunächst wählt man die gewünschte Phase aus und bestückt dann die Zelle mitden zugehörigen Bauteilen. Am Ende einer Zuordnung kann über dieeingebaute Drag-&-Drop-Funktion die Phase benannt werden. In diesemArbeitsbereich sind neun Phasen zu bestücken und benennen.

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Ist der Zusammenbau aller Phasen erfolgreich abgeschlossen, erscheint dieCartoon-Figur "Geni" und "feiert" die Lösung der Aufgabe! Durch Klicken des"Zurücksetzen"-Buttons kann die Übung beliebig oft neu gestartet werden.

Mit Anklicken der einzelnen Phasen in der linken Menüleiste kann man sich allekorrekten Lösungs-Endstände anschauen.

Filmmodul "Meiose"Laufzeit: 7:20 MinutenDieses Filmmodul arbeitet detailliertdie Unterschiede zur Mitose heraus. In der Mitose teilen sich Körperzellenin wiederum diploide Körperzellen. Inder Meiose werden dagegenKeimzellen gebildet. Der Film geht auf die Besonderheitender Meiose ein: Reduktionsteilungund Äquationsteilung.Von der Chromosomenpaarung in der Äquatorialebene in der Prophase 1 bishin zum Endstand der Telophase 2, in der vier Keimzellen mit einem haploidenChromosomensatz entstanden sind.Am Ende des Films wird kurz die Meiose einer Ei-Mutterzelle zurbefruchtungsfähigen Eizelle und drei Polkörpern, die absterben, gezeigt.

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Zusatz-Filmmodul "Moderne Tier- und Pflanzenzüchtung"Laufzeit: 11:00 MinutenDieses Filmmodul zeigt praktischeBeispiele für herkömmliche undmoderne Züchtungsmethoden bis hinzur biotechnologisch und gentechno-logisch unterstützten Züchtung. Am Beispiel Mais zeigt der Film denSchritt in die Gentechnik. AufMaispflanzen übertragene Bakterien-gene schützen den Mais vor Attackendes Fraßschädlings "Maiszünsler". Bei der Milchvieh-Zucht ist heute die künstliche Besamung gängige Praxis.Gentechnik auf Seiten der Tierzucht wäre erst das Klonen von Tieren. Dazuwird eine frische Eizelle entkernt und ihr dann der Zellkern eines Tiers mitbesonders guten Eigenschaften eingesetzt. Es wächst ein genetischidentisches Tier heran.

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