Das Mystery mit seinen zunächst ungeordneten Informationen führt die Schüler von chinesischen Haarsammlern über Bioreaktoren der Wacker Chemie AG zum Brötchenteig. Die Struktur des Teiges lässt sich durch die Zugabe des Proteins L-Cystein verändern, sodass er sich besser für industrielle Backverfahren eignet. Ihre Schüler sind dabei aufgefordert, Zusammenhänge wie in einem Krimi selbst herzustellen und Probleme zu lösen.

Dauer: 3 Unterrichtsstunden

Bezug zu den KMK-Bildungsstandards:

• Fachwissen:
  • F1: Stoff-Teilchen-Beziehung: Verwenden von Disulfidbrücken zur Interpretation räumlicher Strukturen und zwischenmolekularen Wechselwirkungen im Brötchenteig
  • F2: Struktur-Eigenschaftsbeziehung: Schließen aus der reduzierenden Eigenschaft von Cystein auf die Verwendungsmöglichkeit als Mehlbehandlungsmittel
  • F3: Chemische Reaktion: Beschreiben der räumlichen Auflockerung des Weizenglu-tens bei der Spaltung der Disulfidbrücken
• Erkenntnisgewinnung:
  • Zeigen exemplarisch die Verknüpfung zwischen industriellen Backverfahren und Erkenntnissen der Lebensmittelchemie anhand des Mehlbehandlungsmittels Cystein auf
• Kommunikation:
  • Begründen schlüssig die Verwendung von Haaren als Rohstoff zur großindustriellen Cysteingewinnung
• Bewertung:
  • Diskutieren und Bewerten von Vor- und Nachteilen von menschlichem und tierischem Haar als Rohstoffquelle gegenüber der Gewinnung von Cystein aus Bakterien

Der Beitrag enthält Materialien für:

• Offene Unterrichtsformen
• Hausaufgaben

ie Methode Mystery leitet sich vom Gang eines Kriminalromans ab. Hierbei werden Fakten und Einzelinformationen gesammelt und in Beziehung gesetzt, um ein Rätsel zu lösen. Die schleierhafte bis schockierende Überschrift eines Zeitungsartikels „Haare im Brötchen“ fordert die Schülerinnen und Schüler* in Verbindung mit dem Anreißer dazu auf wie ein Detektiv Fragen zu stellen. Diese beantworten sie selbstständig und kooperativ in Kleingruppen à drei Mitgliedern mithilfe der Informationskärtchen, indem sie ein individuelles Legekonstrukt mit Pfeilen und Beschriftungen erstellen. Zur Unterstützung der Problemorientierung formulieren die Schüler in der Plenumsphase vor dem Erhalt der Kärtchen Vermutungen zur Lösung des Rätsels, die an der Tafel gesammelt werden.

Im Fokus der kooperativen Lernmethode steht die Förderung des vernetzenden Denkens und der Problemlösekompetenz. Die Lernenden müssen die Informationen nach ihrer Relevanz für die Problemlösung bewerten. Das Legekonstrukt ist letztlich Ausdruck vielschichtiger Denk- und Arbeitsprozesse. Die Schüler bilden Kategorien und suchen nach Oberbe griffen, wichten den Informationsgehalt und sortieren einige Kärtchen aus. Hierbei bringen sie ihr Vorwissen in einem neuen Kontext ein, müssen sich die Wirkungszusammenhänge erschließen und zeichnen entsprechende Verbindungslinien ein. In der eindeutigen Antwort auf den Fall konkretisieren und verbalisieren sie abschließend ihre Erkenntnisse. Dabei werden die Anfangsvermutungen überprüft. Auf diese Weise üben sie das alltägliche Pro blemlösen auf der Grundlage chemischer und nicht-chemischer Informationen und deren Vernetzung. Desweiteren fördert das Mystery neben der Teamfähigkeit und der Lesekompetenz den Umgang mit gemischten Materialien.
Da die Schüler in der Regel kein bis kaum Vorwissen zu Stoffen und Strukturen in einem Brötchenteig mitbringen, wird hier bewusst nicht von Hypothesenbildung gesprochen. Zudem werden die Schüler nur begrenzt Vorwissen zum Aufbau von Haaren aktivieren können, es sei denn, die Lehrkraft thematisiert dies im vorangegangenen Unterricht.

Dieses Mystery bietet sich zur Erarbeitung komplexer Sachverhalte an. Der Einsatz erscheint also am Ende der Reihe Aminosäuren und Proteine als passend. Zielführend ist es, wenn die Schüler die Struktur von Aminosäuren kennen, die Fachbegriffe Aminosäure, Peptid und Protein verwenden können und die Bedeutung der Seitenketten für die Proteinfaltung durch inter- und intramolekulare Kräfte und Bindungen (insbesondere durch Disulfidbrücken) beschreiben können, um Beziehungen zwischen der Weizenproteinstruktur und den Eigenschaften eines Teiges erklären zu können. Um das Mystery lösen zu können, müssen die Lernenden nicht explizit zwischen Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur von Proteinen unterscheiden können. Außerdem ist die Betrachtung der Stereochemie hier nicht von Bedeutung, sodass nicht zwischen L-und D-Cystein unterschieden werden muss, wobei herstellungsbedingt nur L-Cystein verwendet wird