Title: Krebszellendiagnostik (L1): Didaktische Kommentierung
Course: Neue Aufgaben zum Thema Künstliche Intelligenz > Section: Biologie, Q-Phase

Verankerung und Zielsetzung:

Mit dieser Aufgabe kann im Biologieunterricht der gymnasialen Oberstufe mit Bezug zum Inhaltsfeld „Genetik und Evolution“ (vgl. KLP NRW Sek. 2, S. 51) die Bedeutung von Künstlicher Intelligenz in der Krebsdiagnostik verdeutlicht und diskutiert werden.
Es werden Inhalte aus der Jahrgangsstufe EF aus dem Inhaltsfeld Zellbiologie, Genetik der Zelle, Zellzyklus: Regulation aufgegriffen.

Möglicher Unterrichtsverlauf:

Inhaltliche Voraussetzung zur Bearbeitung dieser Aufgabe ist ein Grundverständnis des Zellzyklus, der Genregulation sowie der Signaltransduktion. Zudem sollten die Schülerinnen und Schüler grundlegende Kompetenzen im Bereich des Kommunizierens mit Schwerpunkt des Diskutierens vorweisen.

Die Aufgabe ist auf eine Erarbeitung in einer 90-minütigen Unterrichtseinheit angelegt. Als Einstieg eignet sich die Präsentation von Statistiken (siehe Quellen). Es bietet sich im Unterrichtsverlauf die Methode Think-Pair-Share an, die durch die Piktogramme an den Teilaufgaben geleitet wird. Die Sammlung von Argumenten kann durch eine weitere Internetrecherche angereichert werden. Falls die biologischen Hintergründe intensiver erarbeitet werden sollen, kann das Material von Groß und Gräbe (2018) genutzt werden.

Erläuterung der Aufgaben:

Grundsätzlich ist die gesamte Aufgabenstellung klassisch materialbasiert mit vorangestellten Teilaufgaben entwickelt. In der ersten Teilaufgabe befassen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Zellzyklus und vorhandenen Regulationsmöglichkeiten (anknüpfend an Inhalte aus der EF). Sie erhalten hier einen Eindruck von einem normal ablaufenden Zyklus als Basis der folgenden Gedankengänge. Im nächsten Schritt, der arbeitsteilig erfolgen kann, beschäftigen sie sich mit dem Einfluss von Mutationen auf die Krebszellentstehung. Schließlich beschäftigen Sie sich ausgehend von einem Informationsabschnitt zu KI in der Krebsdiagnostik mit dem Einsatz in einem solchen medizinischen Gebiet und arbeiten Pro- und Contra-Argumente heraus. Durch eigene Überlegungen und eine weitere Internetrecherche kann die Sammlung der Argumente ergänzt werden. Dabei werden die Schülerinnen und Schüler durch eine Ideenkarte mit Leitfragen unterstützt.

Quellen und Hintergrundliteratur:

Zur Krebsentstehung/-diagnostik:

- Bayrhuber, H. et al. (Hrsg.) (2014). Linder Biologie Gesamtband. 23. Neuüberarbeitete Auflage. Westermann Schroedel Diesterweg Verlag, Braunschweig.
- Bickel, H. et al. (2015). Natura Biologie für Gymnasien – Qualifikationsphase. Klett Verlag, Stuttgart.
- Groß, S., & Gräbe, G. (2018). Lernaufgabe „Tumore: Zellen außer Kontrolle“. Welchen Einfluss haben Gene auf die Entstehung von Krebs? Abgerufen am 23.10.2021 von https://www.schulentwicklung.nrw.de/materialdatenbank/material/view/5648
- Mehnert, A. & Koch, U. (Hrsg.). (2016). Handbuch Psychoonkologie. Hogrefe Verlag, Göttingen. Abgerufen am 28.03.2022 von http://www.ciando.com/img/books/extract/384092474X_lp.pdf#page=33
- Radtke, R. (3. April 2024). Anzahl der Krebstodesfälle weltweit bis 2050. Abgerufen am 04.06.2024 von https://de.statista.com/statistik/daten/studie/1201305/umfrage/prognostizierte-anzahl-von-krebstodesfaellen-weltweit/
- Radtke, R. (3. April 2024). Anzahl Krebsneuerkrankungen weltweit bis 2050. Abgerufen am 04.06.2024 von https://de.statista.com/statistik/daten/studie/1201649/umfrage/prognostizierte-anzahl-neuer-krebsfaelle-weltweit/
- Statistisches Bundesamt. (o.J.). Todesursachen. Abgerufen am 28.03.2022 von https://www.destatis.de/DE/Themen/Gesellschaft-Umwelt/Gesundheit/Todesursachen/_inhalt.html#sprg229156
- Weber, U. (Hrsg.). (2009). Biologie Oberstufe Gesamtband. 2. neu überarbeitete Auflage. Cornelsen Verlag, Berlin.

Zur Rolle von KI in diesem Themengebiet:

- Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ). (Hrsg.) (18. November 2019). Künstliche Intelligenz in der Medizin - Medienhype oder ungeahntes Potenzial?. Abgerufen am 23.10.2021 von https://www.krebsinformationsdienst.de/fachkreise/nachrichten/2019/fk22-kuenstliche-intelligenz-medizin.php
- KI macht Schule gUG. (o.J.). Lehrer_innen-Fortbildung zum Thema Künstliche Intelligenz. Abgerufen am 23.10.2021 von https://ki-macht-schule.de/