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MINT-BILDUNG ABE-Programms deutlich (Nerdel & Schöpp- ner, 2021). Die 200 befragten Lehrkräfte, die zuvor am ABE-Programm teilgenommen hat- ten, gaben an, dass sie die molekularbiologi- schen Themen sehr gut direkt im täglichen Unterricht nutzen können. Zudem ist die Mo- tivation der Lehrkräfte hoch, so die Umfrage, ihre neu erworbenen Kenntnisse im Unterricht einzubringen. Biotech-Methoden in der Praxis Die Fortbildungsreihe ist am Lehrplan für die Oberstufe an Gymnasien, Berufsschulen und Fach- bzw. Berufsoberschulen ausgerichtet. Mittlerweile sind auch Lehrkräfte von Real- schulen Teil des Programms. Das Kursange- bot wird stetig thematisch und methodisch erweitert und in neue Themengebiete ein- gebettet. Durch wiederholte Anfragen nach neuen Kur- sen differenziert sich das Angebot zunehmend und baut heute mit Basis- und Fortgeschritte- nenmodulen sowohl inhaltlich als auch me- thodisch aufeinander auf (Schöppner, Groß- bruchhaus & Nerdel, 2022). Das Basic-Modul führt in die Techniken der DNA-Rekombinati- onstechnologie ein. Die Rekombination von DNA, also ihre Modifizierung, ist die Grund- lage der biotechnologischen Forschung. Die im Basic-Modul erlernten Techniken – DNA- Extraktion, Polymerasekettenreaktion (PCR), Restriktionsverdau und Agarose-Gelelektro- phorese – zählen zu den meistverwendeten Methoden im molekularbiologischen Labor. Anhand von drei Versuchen lernen die Teil- nehmenden nicht nur die Theorie kennen, son- dern können die oben genannten Methoden praktisch ausprobieren. So müssen sie zum Beispiel einen Kriminalfall mithilfe der DNA- Analyse lösen. Im zweiten Versuch steht das Phänomen der sich wiederholenden DNA-Abschnitte im Mit- telpunkt. Über die Hälfte der menschlichen DNA besteht aus solchen repetitiven Sequen- zen, so auch das Gen PER3. Forscher:innen vermuten heute, dass Menschen, die fünf Ko- pien dieses Abschnittes besitzen, Morgen- menschen sind. Wer nur vier Wiederholungen aufweist, ist eine Nachteule. Dieser Veranla- gung gehen Lehrkräfte sowie Schüler:innen anhand ihrer eigenen DNA-Analyse auf den Grund. Zudem untersuchen sie, wie die DNA die bit- tere Geschmackswahrnehmung beeinflusst. Dafür prüfen die Lehrkräfte und Schüler:innen mittels Restriktionsverdau, ob bei ihnen selbst ein Einzelnukleotidpolymorphismus (Varia- tion eines einzelnen Basenpaares in einem komplementären DNA-Doppelstrang) im TAS2R38-Gen vorliegt, der zur Beeinflussung ihrer Wahrnehmung von Bitterstoffen führt. Weiterführende ABE-Module Neben dem Basic-Modul beschäftigt sich ein weiterführendes ABE-Modul mit der Bioinfor- matik. Hier wird der Umgang mit gängigen Datenbanken für DNA-Sequenzinformatio- nen erlernt. Zudem arbeiten die Lehrkräfte und Schüler:innen mit dem Programm Py- Mol, um Proteinstrukturen in 3D und Farbe zu visualisieren. In einer weiteren Einheit des Bioinformatik- Moduls erforschen sie den Einfluss von Mu- tationen auf die räumliche Struktur und Funk- Anzeige bildung+ science 2022 9
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Durch die Fortbildung lernen Lehrkräfte nicht nur die Theorie kennen, sondern können auch grundlegen- de biotechnologische Methoden praktisch ausprobieren tion der Proteine. Das Modul kann sowohl in Erweiterung der Basic-Module als auch los- gelöst davon durchgeführt werden. Im Advanced-Modul befassen sich die Lehr- kräfte und Schüler:innen mit dem Phänomen der Laktoseintoleranz. Dass in Europa die meisten Erwachsenen Milchzucker verdau- en können, ist auf eine junge genetische Mu- tation zurückzuführen, die die Genregulation und nicht das Gen selbst verändert. Im fach- lich sowie praktisch anspruchsvollsten Mo- dul wenden die Teilnehmenden die im Ba- sic-Modul erlernten Techniken an, um ihre eigene Veranlagung zur Laktoseverträglich- keit zu erforschen. Weiterhin lernen sie die großtechnischen Her- stellungsverfahren für laktosefreie Milch- produkte im kleinen Maßstab kennen. Das alltagsbezogene Thema verbindet die wissen- schaftliche Forschung mit der biotechnologi- schen Produktion und bietet Lehrkräften un- zählige Einsatzmöglichkeiten im Unterricht. i Weitere Informationen https://www.edu.sot.tum.de/fdls/lehrkra- eftefortbildungen/molekularbiologie-bioin- formatik/ https://www.amgen.de/engagement/ Schülerforschung und W-Seminar im S1-Labor Darüber hinaus bietet das ABE-Programm auch ein wissenschaftspropädeutisches Seminar (W-Seminar) für interessierte Oberstufenschüler:innen an. Während der W-Seminare werden Schüler:innen über ein halbes Jahr lang professionell betreut und lernen im einwöchigen praktischen Teil des W-Seminars Methoden der Proteinbiochemie in einem S1-Labor kennen. Sie modifizieren die DNA des Darmbakteriums E. coli, das in Laboren weltweit für biotechnologische For- schung verwendet wird. Nach gentechni- scher Veränderung produziert das Bakteri- um ein bestimmtes Protein in großer Menge, das von den Lernenden extrahiert, aufgerei- nigt und durch photometrische und immuno- chemische Methoden charakterisiert wird. Für sehr interessierte Schüler:innen besteht auch die Möglichkeit, ihre Forschungsprojek- te am Schülerfoschungszentrum Berchtesga- dener Land weiter zu vertiefen und ggf. Wett- bewerbsteilnahmen vorzubereiten. Internationales Programm der Amgen Foundation Die Amgen Biotech Experience wurde bereits 1990 ins Leben gerufen. Heute nehmen jähr- lich fast 1.500 Lehrkräfte der naturwissen- © Astrid Eckert/TUM schaftlichen Fächer am ABE-Programm teil. Rund 90.000 Schüler:innen erhalten die Mög- lichkeit, biotechnologische Methoden zu er- proben. Das Programm wird in den USA sowie in Kanada, Australien, China, Singapur, Japan und in den europäischen Ländern England, Deutschland, Frankreich, Irland, Italien, den Niederlanden und in der Türkei angeboten. Zudem stehen Biotech-Kurse auf der Online- lernplattform LabXchange zur Verfügung, die 2020 mit der Amgen Foundation als Grün- dungs- und Hauptsponsorin ins Leben geru- fen wurde. Hier können Schüler:innen virtu- elle Laborsimulationen durchführen und auf Lernmaterial der Amgen Biotech Experience zugreifen. Die virtuellen Kurse stehen kosten- frei und auch in deutscher Sprache zur Ver- fügung: https://www.labxchange.org/library/ clusters/lx-cluster:abe-deutsch. Die Amgen Biotech Experience illustriert gut, für was das gesellschaftliche Engagement von Amgen und der Amgen Foundation steht: Das Biotech-Unternehmen möchte für Natur- wissenschaften begeistern, die Ausbildung verbessern sowie Wissenschaftler:innen von heute und morgen inspirieren und fördern. Referenzen Schöppner, P., Großbruchhaus, S., Nerdel, C., (Veröffent- lichung voraussichtlich Okt. 2022) Biotechnologie praxis orientiert unterrichten – Aktuelle Kontexte für Schule und Lehrerfortbildung, Springer Spektrum. ISBN 978-3-662- 65209-1. Nerdel, C. und Schöppner, P. (2021), Evaluation einer Lehrerfortbildung zum praktischen Einsatz von biotechnolo- gischen Methoden im Unterricht. In: Kapelari, S., Möller, A. und Schmiemann, P. (Hrsg.): Lehr- und Lernforschung in der Biologiedidaktik 9, 25 – 41. Die Autorinnen Dr. Leonie Uhl, Government Affairs Director bei der Amgen GmbH, Prof. Dr. Claudia Nerdel, Inhaberin der Professur für Fachdidaktik Life Sciences, Technische Universität München, Dr. Patricia Schöppner, ABE-Projektkoordinatorin an der Pro- fessur für Fachdidaktik Life Sciences, Technische Universität München (v. l. n. r.) 10 bildung+ science 2022
