Fachseminare Biologie Bickel / Kirchhoff / Marx Seminar für das ...
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<strong>Fachseminare</strong> <strong>Biologie</strong><br />
<strong>Bickel</strong> / <strong>Kirchhoff</strong> / <strong>Marx</strong><br />
<strong>Seminar</strong> <strong>für</strong> <strong>das</strong> Lehramt an GY - GE<br />
Redinghovenstr. 9 40225 Düsseldorf<br />
Handreichung zum Schriftlichen Unterrichtsentwurf im Fach <strong>Biologie</strong><br />
Grundlage dieser Handreichung sind die „Empfehlungen zur Unterrichtsplanung und Hinweise<br />
zur Erstellung schriftlicher Unterrichtsentwürfe“, die von der <strong>Seminar</strong>konferenz verabschiedet<br />
wurden. (http://www.studienseminarduesseldorf.nrw.de/<strong>Seminar</strong>_GyGe/Ausbildung/Unterrichtsplanung/empfehlungen_unplanung_unentwurf.pdf)<br />
Vorbemerkung:<br />
Bei aller gewünschter Vielfalt von Scripten <strong>für</strong> den <strong>Biologie</strong>unterricht sehen wir doch ein<br />
Grundmuster des Lehr-Lern-Prozesses, <strong>das</strong> sich – nicht immer auf die Einzelstunde – aber in<br />
jedem Fall bezogen auf Unterrichtssequenzen oder –reihen realisiert. Dieses Muster geht von<br />
einem aktiven Lernprozess der Lernenden aus, der durch vorbereitende, begleitende und<br />
nachbereitende Aktivitäten der Lehrperson unterstützt wird.<br />
angelehnt an <strong>das</strong> Modell des Lehr-Lern-Prozesses des Studienseminars Koblenz
x. Unterrichtsbesuch im Fach <strong>Biologie</strong><br />
vorgelegt von: N N<br />
am: 00.00.11<br />
Name der Schule: N N<br />
Lerngruppe:<br />
z.B. Grundkurs <strong>Biologie</strong> 12 (9m/13w)<br />
Ausbildungslehrer: N N<br />
Zeit / Raum:<br />
08.50 – 09.35 Uhr (2. Std.)<br />
R. 1.04<br />
Fachleiter:<br />
Herr B<br />
Hauptseminarleiterin: Frau M<br />
Schulleiterin: Frau K<br />
1. Thema der Unterrichtsreihe:<br />
Orientieren Sie sich hier an den Lehrplänen<br />
<strong>für</strong> SI:<br />
Inhaltsfeld: ...<br />
Fachlicher Kontext: ...<br />
<strong>für</strong> SII:<br />
Kursthema: …<br />
Themenfeld: …<br />
2. Einbindung in die Unterrichtsreihe:<br />
Es sollten so viele Unterrichtsstunden mit den entsprechenden Themen ausformuliert sein,<br />
<strong>das</strong>s ein Überblick über den Kontext, in dem die geplante Stunde steht, deutlich wird.<br />
Datum<br />
3. Thema der Unterrichtsstunde(n)<br />
xx.xx. Thema / Themen der Vorstunde(n)<br />
xx.xx.<br />
00.00. Thema<br />
xx.xx. Thema / Themen der nachfolgenden Stunde(n)<br />
xx.xx.<br />
Die Themenformulierung sollte eine Problematisierung deutlich machen, sie informiert<br />
über den fachlichen Gegenstand und die didaktische Perspektive.<br />
4. Kompetenzen, an deren Erreichen gearbeitet wird:<br />
Mit dieser Stunde möchte ich hauptsächlich erreichen, <strong>das</strong>s die SchülerInnen ... .<br />
Die Kompetenzbeschreibungen berücksichtigen die Kompetenzentwicklung in der<br />
gezeigten Stunde in Bezug auf <strong>das</strong> Fachwissen (eine konzeptbezogene Kompetenz mit<br />
Angabe des Basiskonzepts) und <strong>das</strong> Handeln (eine prozessbezogene Kompetenz mit<br />
Angabe des Bereiches: Erkenntnisgewinnung oder Kommunikation oder Bewertung).
5. Handlungssituationen:<br />
Die SchülerInnen erhalten dazu die Gelegenheit ...<br />
• ... einen Lernschritt X zu tun, indem sie eine Lernaktivität Y ausführen.<br />
Die Handlungssituationen bilden den aktiven Lernprozess der SchülerInnen ab. Dieser wird<br />
i.d.R. in folgenden Schritten verlaufen:<br />
• Im Lernkontext ankommen<br />
Die SuS knüpfen an ihr Vorwissen an und bringen ihre Vorerfahrungen und ihr Vorwissen<br />
ein.<br />
• Eine Problemstellung entdecken<br />
Die SuS nehmen eine Problemstellung wahr und benennen diese (Problemwahrnehmung,<br />
Problembenennung).<br />
• Vorstellungen entwickeln<br />
Die SuS verhandeln ihre individuellen Vorstellungen zur Problemstellung und bringen dabei<br />
ihr Vorwissen und auch mögliche Präkonzepte ein.<br />
• Lernmaterial bearbeiten<br />
Die SuS werten Lernmaterialien unter der gegebenen Aufgabenstellung aus und<br />
konstruieren eine eigene Problemlösung.<br />
• Ein Lernprodukt herstellen<br />
Die SuS erstellen ein Lernprodukt, <strong>das</strong> in der Markierung eines Textes aber auch in der<br />
Produktion eines komplexen Versuchsplanes u.Ä. bestehen kann.<br />
• Das Lernprodukt kommunizieren<br />
Die SuS tauschen ihre neuen Vorstellungen aus und reflektieren ihren jeweiligen Lernweg.<br />
• Ein Lernergebnis formulieren<br />
Die SuS verständigen sich auf eine gemeinsame, elementare Erkenntnis.<br />
Darüber hinaus sind Handlungssituationen denkbar und wünschenswert, die ein weiteres<br />
Element einer Einzelstunde sein können aber auch als Reflexions- oder Übungsschleifen<br />
von Zeit zu Zeit in den Reihenablauf eingeplant werden.<br />
• Den Lernzugewinn reflektieren<br />
Die SuS vergleichen ihren derzeitigen Lernstand mit den Vorstellungen zu Beginn des<br />
Lernprozesses. Durch diesen Rückgriff und die Reflexion des Erkenntnisgangs wird der<br />
Lernzugewinn transparent. (Metakognition)<br />
• Üben und/oder Vertiefen<br />
Die SuS wenden <strong>das</strong> Gelernte in neuen Kontexten und Aufgabenstellungen an.
6. Lernausgangslage<br />
Diagnostizieren Sie die Lernsituation, die Sie zu Beginn der geplanten Stunde vorfinden<br />
werden. Gehen Sie dabei ressourcenorientiert vor und beschreiben Sie den Kenntnisstand<br />
der Lerngruppe in Bezug auf den Gegenstand sowie die geplanten Methoden. Leiten<br />
Sie aus beobachteten Lernnotwendigkeiten Konsequenzen ab, die Sie später noch genauer<br />
ausführen können. Auffälligkeiten (wie Einzelverhalten, Gruppendynamik, Lage der Stunde<br />
u.Ä.) werden nur dann beschrieben, wenn daraus auch Folgerungen <strong>für</strong> die Planung<br />
gezogen werden.<br />
7. Sachstruktur<br />
Analysieren Sie die biologische Sachstruktur, indem sie den Gegenstand z.B. als Concept-<br />
Map darstellen, um wesentliche Zusammenhänge und übergeordnete Konzepte deutlich zu<br />
machen.<br />
Wenn eine prozessbezogene Kompetenz Schwerpunkt der Stunde ist, dann sollte diese<br />
entsprechend analysiert werden; in diesem Fall spielt der fachliche Gegenstand eine<br />
untergeordnete Rolle.<br />
Schreiben Sie einen Text, der <strong>für</strong> den interessierten Laien verständlich ist; <strong>das</strong> dient<br />
durchaus der eigenen fachlichen Klärung und Reflexion und hilft, sich sukzessive in <strong>das</strong><br />
Themengebiet hineinzudenken.<br />
Vermeiden Sie ein sprachliches „Patchwork“ von zusammengefügten Zitaten aus<br />
Lehrbuch-, Fachbuch- oder Internetpassagen.<br />
8. Begründung des didaktischen Vorgehens –<br />
Der Weg vom Gegenstand zum Thema<br />
Relevanzüberlegungen<br />
Auf dem Weg vom fachlichen Gegenstand zum unterrichtlichen Thema sind die Kriterien<br />
der Fachrelevanz und der Schülerrelevanz zu berücksichtigen.<br />
Das Kriterium der Fachrelevanz prüft, welche Teilaspekte eines biologischen Themengebietes<br />
konstituierend sind.<br />
Zentrale Fragen zur Fachrelevanz:<br />
• Welche Teilaspekte ermöglichen ein Grundverständnis des Themengebietes?<br />
(Schlüsselfunktion)<br />
• Welche Lerninhalte fördern ein grundlegendes Verständnis des Faches?<br />
(exemplarische Bedeutung )<br />
• Für welche weiterführende Sachverhalte hat dieser Lerninhalt fördernde bzw. vorbereitende<br />
Bedeutung?<br />
(propädeutischer Wert)<br />
Das Kriterium der Schülerrelevanz prüft, ob durch eine unterrichtliche Thematisierung die Fähigkeit<br />
der Schüler zu ihrer jetzigen oder zukünftigen Lebensbewältigung gefördert werden kann.<br />
(Gegenwartsbedeutung, Zukunftsbedeutung)<br />
Zentrale Fragen zur Schülerrelevanz:<br />
• Inwieweit bestehen <strong>für</strong> die Schüler Anknüpfungspunkte zwischen ihrer Erfahrungswelt<br />
und dem Unterrichtsgegenstand?<br />
• Welches Interesse haben Schüler an diesem Gegenstand?<br />
• Inwieweit kann durch die Thematisierung des Gegenstandes ein Beitrag zur jetzigen<br />
oder späteren Lebensbewältigung geleistet werden?<br />
• Inwieweit können durch diesen Gegenstand die Fähigkeiten der Schüler zur Teilnahme<br />
an gesellschaftlichen Prozessen gefördert werden?<br />
• Inwieweit kann durch die Thematisierung des Gegenstandes Wertschätzung und<br />
Handlungskompetenz gegenüber Schützenswertem (Gesundheit, Umwelt etc.)<br />
erworben werden?
Weitere didaktische Überlegungen:<br />
Prüfen Sie, welche der folgenden Aspekte bei Ihren didaktischen Überlegungen eine<br />
entscheidende Rolle gespielt haben und erläutern Sie dementsprechend:<br />
• die diagnostizierten Präkonzepte (und Folgerungen daraus)<br />
• vermutete Lernschwierigkeiten (und Folgerungen daraus)<br />
• den Beitrag zur Entwicklung einer naturwissenschaftlichen Grundbildung ( Scientific<br />
Literacy), also der Fähigkeit,<br />
• naturwissenschaftliches Wissen anzuwenden, naturwissenschaftliche Fragen zu erkennen und<br />
aus Belegen Schlussfolgerungen zu ziehen,<br />
• Entscheidungen zu verstehen und zu treffen, welche die natürliche Welt und durch menschliches<br />
Handeln an ihr vorgenommene Veränderungen betreffen (OECD-PISA, 1999).<br />
• den Beitrag zur Steigerung der Effizienz des naturwissenschaftlichen Unterrichts (BLK-<br />
Expertise, 1997) in den Bereichen<br />
• Naturwissenschaftliches Arbeiten<br />
• Entwicklung der Aufgabenkultur<br />
• Sicherung von Basiswissen<br />
• Kumulatives Lernen<br />
• Eigenverantwortliches Lernen<br />
9. Begründung des methodischen Vorgehens<br />
Hier kann sich Ihr Text am Stundenverlauf orientieren, sollte aber keine Beschreibung<br />
der Stunde sein. Vielmehr geht es um eine Begründung der Handlungssituationen und<br />
deren Initiierung durch Sie als Lehrperson.<br />
Es muss deutlich werden, wie Sie Ihre Steuerungsinstrumente (Moderation, Aufgabenstellung,<br />
Material-/Medieneinsatz und -gestaltung, Reflexion) einsetzen und die Wahl der<br />
Methoden und Sozialformen begründen. Dabei ist die zentrale Aufgabenstellung zur<br />
Erstellung eines Lernproduktes mit dem entsprechenden Operator von entscheidender<br />
Bedeutung.<br />
Sie können hier Ideen zur Feinsteuerung einbringen, z. B. Reaktionen bei möglichen<br />
Problemen, alternative Vorgehensweisen, Konsequenzen aus der Lerngruppenanalyse und<br />
die Planung verschiedener, sinnvoller Stundenabschlüsse.
10. Tabellarischer Unterrichtsverlauf<br />
Unterrichtsphase<br />
Einstieg<br />
im Lernkontext<br />
ankommen<br />
Problemstellung<br />
entdecken<br />
Vorstellungen<br />
entwickeln<br />
Erarbeitung<br />
Lernmaterial<br />
bearbeiten<br />
Ein Lernprodukt<br />
herstellen<br />
Sicherung<br />
Das Lernprodukt<br />
kommunizieren<br />
Ein Lernergebnis<br />
formulieren<br />
Mögliches Stundenende<br />
Lernprozess der SuS<br />
s.o. Handlungssituationen<br />
Unterrichtsgeschehen<br />
Lernbegleitung durch L<br />
Die Lehrperson gibt Anregung durch einen<br />
geeigneten Impuls (z.B. Abbildung, Schema,<br />
Lernprodukt der letzten Stunde oder auch ein kurzer<br />
Lehrervortrag).<br />
Die Lehrperson gibt Anregung durch einen<br />
geeigneten Impuls (z.B. Abbildung, Filmausschnitt,<br />
Lehrervortrag);<br />
Moderation zielt auf die Bündelung der Vorschläge<br />
ab.<br />
Die Lehrperson macht den Erfahrungs- und<br />
Wissenstand bewusst; Moderation zielt auf Schüler-<br />
Schüler-Interaktion, Spiegelung, Akzentuierung,<br />
Bündelung.<br />
Die Lehrperson sorgt <strong>für</strong> eine Transparenz der Ziele<br />
und des Vorgehens.<br />
Die Lehrperson gibt Informationen mit einer<br />
entsprechenden Aufgabenstellung ein<br />
und klärt <strong>das</strong> Aufgabenverständnis.<br />
Die Lehrperson begleitet den Produktionsprozess<br />
diagnostisch, um später Rückmeldungen geben zu<br />
können.<br />
Die Lehrperson unterstützt die SuS moderierend<br />
dabei, die zentrale Erkenntnis sprachlich verständlich<br />
zu formulieren.<br />
Sozialform<br />
/ Methode<br />
Medien
Metakognition<br />
Den<br />
Lernzugewinn<br />
reflektieren<br />
Üben und/oder<br />
Vertiefen<br />
Die Lehrperson regt die Reflexion der SuS durch<br />
entsprechende Impulse an und gibt klare<br />
Leistungsrückmeldungen.<br />
Die Lehrperson gibt neue Aufgabenstellungen ein,<br />
durch die <strong>das</strong> Wissensnetz gestärkt und der<br />
handelnde Umgang mit Wissen geübt wird.<br />
EA = Einzel- / Stillarbeit PA = Partnerarbeit GA = Gruppenarbeit Plenum<br />
LV = Lehrervortrag SV = Schülervortrag /-präsentation PG = Partnergespräch (Murmelphase)<br />
KG = Klassengespräch (wenig moderiert)<br />
UG = Klassengespräch (deutlich moderiert)
11. Literaturangaben<br />
a) Eingeführtes Schulbuch<br />
•<br />
b) Fach-und didaktische Literatur<br />
•<br />
c) Internetquellen<br />
•<br />
12. Anhang<br />
Arbeitsblätter mit Lösungen<br />
Folien<br />
Versuchsaufbau, Modelle, Hilfekärtchen usw.<br />
Im Folgenden finden Sie eine Checkliste, mit der Sie Ihren Planungsentwurf überprüfen<br />
können und an dem sich auch Ihre <strong>Seminar</strong>ausbilderInnen bewertend orientieren werden.<br />
Anschließend sollen diese allgemeinen Überlegungen durch zwei Musterentwürfe<br />
verdeutlicht werden. Bei diesen ist zu bedenken, <strong>das</strong>s sie <strong>für</strong> eine bestimmte Lerngruppe<br />
in einer konkreten Lernsituation geschrieben wurden und deshalb nie 1:1 übertragbar<br />
sind.<br />
1. Musterentwurf <strong>für</strong> die Jahrgangsstufe 9<br />
2. Musterentwurf <strong>für</strong> die Jahrgangsstufe 13.1 (jetzt 12.1)
Checkliste zur Überprüfung des Stundenentwurfes<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11<br />
Ist <strong>das</strong> Stundenthema sinnvoll formuliert, da es den<br />
Gegenstand problematisiert und eine Didaktisierung<br />
erkennen lässt?<br />
Ist die Stunde nachvollziehbar in den Reihenkontext<br />
integriert, indem die Themen (nicht nur Gegenstände)<br />
vorangegangener und nachfolgender Stunden<br />
dokumentiert sind?<br />
Wird eine leitende Kompetenz formuliert (bezogen auf<br />
Sach- und/oder Prozesskompetenz), die über die<br />
Einzelstunde hinausweist?<br />
Ist in den Handlungssituationen ein Lernprozess zu<br />
erkennen, durch den die angestrebte(n)<br />
Kompetenz(en) zu erreichen ist (sind)?<br />
Geben die Lernvoraussetzungen konkrete Hinweise<br />
auf den Kenntnisstand der Lerngruppe in Bezug auf<br />
den Gegenstand sowie die geplanten Methoden;<br />
und werden Folgerungen <strong>für</strong> die Planung daraus<br />
ersichtlich?<br />
Ist die Sachstruktur nachvollziehbar dargestellt, und<br />
werden dabei Möglichkeiten aber auch Probleme und<br />
Schwierigkeiten herausgestellt.<br />
Sind <strong>das</strong> Thema und die angestrebten Kompetenzen<br />
legitimiert durch Überlegungen zur Fach-, Schülerund<br />
Gesellschaftsrelevanz?<br />
(Didaktischer Kommentar)<br />
Wird dabei wird auch der Beitrag dieser Stunde zur<br />
"Effizienzsteigerung" und/oder "Sprachförderung"<br />
erläutert?<br />
Sind die wesentlichen methodischen Entscheidungen<br />
begründet und nicht nur beschrieben?<br />
(Methodischer Kommentar)<br />
Ist der Materialanhang vollständig?<br />
Literatur- und Quellenangaben sowie<br />
die Arbeitsmaterialien <strong>für</strong> SchülerInnen mit Lösungen,<br />
geplantem Tafelbild, Folien, Geräteanordnungen,<br />
Modellen etc..<br />
Korrespondiert die zentrale Aufgabenstellung mit dem<br />
Stundenthema bzw. dem angestrebten<br />
Kompetenzerwerb?<br />
Kommentar / Fragen
x. Unterrichtsbesuch im Fach <strong>Biologie</strong><br />
vorgelegt von: N N<br />
am: 00.00.11<br />
Name der Schule: N N<br />
Lerngruppe:<br />
9b (14m/13w)<br />
Ausbildungslehrer: N N<br />
Zeit / Raum:<br />
08.50 – 09.35 Uhr (2. Std.)<br />
R. 1.04<br />
Fachleiter:<br />
Herr B<br />
Hauptseminarleiterin: Frau M<br />
Schulleiterin: Frau K<br />
1. Thema der Unterrichtsreihe: Krankheitserreger erkennen und abwehren<br />
Inhaltsfeld: Kommunikation und Regulation<br />
Fachlicher Kontext: Erkennen und reagieren<br />
2. Einbindung in die Unterrichtsreihe<br />
Datum 3. Thema/Gegenstand der Unterrichtsstunde(n)<br />
vorab Diagnose von Vorwissen, Präkonzepten, Lernwünschen und Interessen<br />
xx.xx.xxxx • Gemeinsame Planung der UR<br />
• Krank oder gesund? Erarbeitung einer reflektierten und vom<br />
Alltagsverständnis abgegrenzten Definition der beiden Begriffe.<br />
• Von Kinderkrankheiten und Menschheitskatastrophen. Erarbeitung von<br />
Beispielen <strong>für</strong> typische Infektionskrankheiten.<br />
xx.xx.xxxx • Und sie sind überall… Angriffe aus dem Mikrokosmos.<br />
Vergleichende Erarbeitung zentraler Merkmale von Bakterien und Viren in<br />
einem Partnerpuzzle durch Textauswertung und Modellbau mit Knete.<br />
• Zellschmarotzer unterwegs. Erarbeitung des Ablaufs der Virenvermehrung<br />
durch ein Textpuzzle.<br />
xx.xx.xxxx • Mich hat`s erwischt! Erarbeitung des typischen Verlaufs einer Vireninfektion<br />
am Beispiel der Grippe durch ein Fallbeispiel in Partnerarbeit.<br />
• Achtung Angriff! Erarbeitung typischer Eintrittspforten <strong>für</strong><br />
Krankheitserreger.<br />
xx.xx.xxxx • Erste Barrieren und Waffen. Erarbeitung der am unspezifischen Abwehrsystem<br />
des Körpers beteiligten Elemente.<br />
00.0.0000 • Dich machen wir fertig! Erarbeitung der an der spezifischen<br />
Abwehr von Krankheitserregern beteiligten Bestandteile des<br />
Immunsystems und ihrer Aufgaben am Beispiel einer<br />
Virusinfektion.<br />
xx.xx.xxxx • Der Körper erinnert sich! Erarbeitung der besonderen Rolle der<br />
Gedächtniszellen <strong>für</strong> <strong>das</strong> spezifische Immunsystem.<br />
• HIV – ein Virus überlistet <strong>das</strong> Immunsystem! Erarbeitung der unmittelbaren<br />
Auswirkungen einer HIV-Infektion auf <strong>das</strong> Immunsystem in einem<br />
Rollenspiel in Kleingruppen.
Für die folgenden Stunden werden lediglich die Gegenstände benannt; die genaue<br />
thematische Determinierung ergibt sich aus den unmittelbar vorausgegangenen Stunden<br />
und wird auch dann erst ausformuliert.<br />
xx.xx.xxxx<br />
xx.xx.xxxx<br />
xx.xx.xxxx<br />
xx.xx.xxxx<br />
• Meilensteine der Medizin: Impfen (aktive und passive Immunisierung)<br />
• Impfen- nein danke? (Podiumsdiskussion)<br />
• Allergien (Fehlfunktionen des Immunsystems)<br />
• Malaria<br />
• Antibiotika- Chance und Gefahren<br />
• Gar nicht erst krank werden: gesunde Lebensführung<br />
Optional: offene Fragen, Lernwünsche<br />
Metakognition in Bezug auf konzept- und prozessbezogene<br />
Kompetenzen<br />
4. Kompetenzen, an deren Erreichen gearbeitet wird:<br />
Mit dieser Stunde möchte ich hauptsächlich erreichen, <strong>das</strong>s die SchülerInnen ...<br />
... <strong>das</strong> Zusammenwirken der bei der spezifischen Abwehrreaktion beteiligten Elemente des<br />
Immunsystems erläutern können. (Basiskonzept Information und Kommunikation)<br />
… wichtige Informationen aus fachsprachlichen Texten entnehmen können.<br />
(Bereich Erkenntnisgewinnung)<br />
5. Handlungssituationen:<br />
Die SchülerInnen erhalten dazu die Gelegenheit …<br />
• an ihr Vorwissen zur Vireninfektion und der unspezifischen Abwehr anzuknüpfen,<br />
indem sie eine bekannte Darstellung (Folie 1) beschreiben.<br />
• eine Problemstellung zu entdecken, indem sie die Frage nach der Abwehr einer hohen<br />
Zahl von Krankheitserregern aufwerfen.<br />
• eigene Vorstellungen von weiteren Abwehrmechanismen zu entwickeln, indem sie ggfs.<br />
eine höhere Zahl von Fresszellen oder andere Abwehrmechanismen fordern.<br />
• einem Fachtext in Einzelarbeit gezielt Informationen zu den Bestandteilen und<br />
Aufgaben des spezifischen Abwehrsystems zu entnehmen, indem sie zwei bekannte<br />
Lesestrategien („Farborientiertes Markieren“ und „Übertragen des Textes in eine<br />
andere Darstellungsform“) anwenden.<br />
• ein Lernprodukt zu erstellen und zu kommunizieren, indem sie <strong>das</strong> Gelesene kooperativ<br />
in eine schematische Darstellung der Abwehrreaktion umsetzen.<br />
• ein Lernergebnis zu formulieren, indem sie <strong>das</strong> Zusammenwirken der Bestandteile bei<br />
der Abwehrreaktion durch Korrektur einer falsch beschriftete schematische Darstellung<br />
des Abwehrsystems erläutern.<br />
_________________________________________________________________<br />
• ihr neu erworbenes Wissen anzuwenden, indem sie die Wirksamkeit des<br />
Abwehrsystems gegenüber anderen Krankheitserregern reflektieren und dabei die<br />
Spezifität des Abwehrsystems herausstellen.<br />
• den Begriff „spezifisches Abwehrsystem“ <strong>für</strong> <strong>das</strong> erarbeitete Abwehrprinzip zu<br />
erläutern.
6. Lernausgangslage<br />
Seit vier Wochen unterrichte ich die 13 Schülerinnen und 14 Schüler der Klasse 9b im<br />
Rahmen meines Ausbildungsunterrichtes im Fach <strong>Biologie</strong>. Zuvor hatte ich die<br />
Gelegenheit, durch Hospitation und intensiven Austausch mit der Ausbildungslehrerin die<br />
Lerngruppe näher kennenzulernen.<br />
Die 9b ist an einen fragend-entwickelnden Unterricht gewöhnt. Bei den Unterrichtsgesprächen<br />
zeigte sich zwar eine recht rege Beteiligung einiger SuS, doch zogen sich<br />
andere insbesondere aus Diskussionen und Auswertungsgesprächen fast völlig zurück.<br />
Um diesem Umstand Rechnung zu tragen und eine möglichst breite und intensive<br />
Schülerbeteiligung herauszufordern, wurden in den vergangenen Stunden vermehrt<br />
kooperative Arbeitsformen gewählt. Solche Unterrichtsverfahren sind den SuS zwar<br />
bekannt, doch zeigen sie sich in ihrer methodischen Umsetzung noch deutlich ungeübt.<br />
Daher bedarf es hier eines schrittweisen Aufbaus von Methoden- und Sozialkompetenz,<br />
damit eine Lenkung des Unterrichtsgeschehens zunehmend durch Selbstständigkeit und<br />
Eigenverantwortung seitens der SuS ersetzt werden kann. Zum behutsamen Aufbau<br />
komplexerer methodischer Arrangements eignet sich insbesondere die Partnerarbeit, die in<br />
dieser Stunde die dominierende Sozialform darstellt.<br />
In Beratung mit der Ausbildungslehrerin konnte diagnostiziert werden, <strong>das</strong>s eine Vielzahl<br />
der SuS Schwierigkeiten im Umgang mit Texten zeigen. Das Herausarbeiten zentraler<br />
Informationen (beispielsweise im Hinblick auf die Beantwortung einer Ausgangsfrage)<br />
sowie <strong>das</strong> Verknüpfen der Inhalte, bereiten ihnen immer noch Schwierigkeiten. Die<br />
heutige Unterrichtsstunde soll deshalb durch ihre methodische Gestaltung einen Beitrag<br />
zur Förderung der Lesekompetenz leisten.<br />
Im Sinne des kumulativen Lernens knüpft die heutige Stunde an den in der bisherigen<br />
Unterrichtsreihe bereits erworbenen Kompetenzen zu zentralen Eigenschaften der<br />
Krankheitserreger Bakterien und Viren an. Auch mögliche Eintrittspforten <strong>für</strong><br />
Krankheitserreger sowie die unspezifische Abwehr zählen zu den gesicherten inhaltlichen<br />
Lernvoraussetzungen, auf denen die heutige Stunde aufbauen wird. Dieses Vorwissen ist<br />
<strong>für</strong> <strong>das</strong> Verständnis des spezifischen Abwehrsystems unerlässlich.<br />
7. Sachstruktur<br />
Der menschliche Organismus ist täglich den Angriffen von Krankheitserregern wie<br />
beispielsweise Viren oder Bakterien ausgesetzt. Die Fähigkeit des menschlichen<br />
Organismus Krankheitserreger abzuwehren, verdanken wir unserem Immunsystem,<br />
einem wirkungsvollen Netzwerk von Eiweißstoffen, Abwehrzellen und verschiedenen<br />
beteiligten Organen.<br />
Das Immunsystem ist in der Lage, schnell auf eindringende Krankheitserreger,<br />
körperfremde Stoffe oder entartete körpereigene Zellen zu reagieren und diese zu<br />
bekämpfen. Es wird unterstützt durch äußere Schutzsysteme (beispielsweise die Haut und<br />
Schleimhäute), die ein Eindringen der meisten Infektionserreger bereits im Vorfeld<br />
verhindern. Sind die Erreger aber trotzdem in den Körper gelangt, müssen sie vom<br />
Immunsystem unschädlich gemacht werden. Innerhalb der immunologischen Abwehr<br />
unterscheidet man ein unspezifisches und ein spezifisches Immunsystem. Durch die<br />
angeborene, unspezifische Immunabwehr werden erste Abwehrmaßnahmen<br />
durchgeführt: Die Makrophagen (Riesenfresszellen) nehmen körperfremdes Material auf<br />
und machen es damit <strong>für</strong> den Körper unschädlich. Die spezifische Immunabwehr<br />
umfasst Mechanismen, die jeweils gegen einen bestimmten Erreger gerichtet sind. Diese<br />
Immunität ist nicht angeboren sondern erworben.<br />
Die Makrophagen stellen ein Bindeglied zwischen unspezifischer und spezifischer Abwehr<br />
dar: Nachdem sie einen Erreger gefressen und verdaut haben, bauen sie die spezifischen<br />
Oberflächenstrukturen des Virus in ihre Membran ein. Auf diese Weise präsentieren sie
den T-Helferzellen ein Muster des eingedrungenen Krankheitserregers. Dadurch wird <strong>das</strong><br />
spezifische Abwehrsystem aktiviert:<br />
1. Die T-Helferzellen geben die Information über die Virenoberfläche an<br />
Plasmazellen weiter.<br />
2. Plasmazellen produzieren spezifische Abwehrstoffe gegen die Krankheitserreger,<br />
die Antikörper.<br />
3. Die Antikörper lagern sich mit ihrer spezifischen Struktur an die Krankheitserreger,<br />
verklumpen diese und machen sie damit unschädlich (Schlüssel-Schloss-Prinzip).<br />
4. Die Makrophagen können nun die verklumpten Viren leicht aufnehmen und sie<br />
verdauen.<br />
Wenn die Viren sich aber bereits in ihren Wirtszellen vermehren, sind die Antikörper im<br />
Blut unwirksam. Die T-Helferzellen informieren dann T-Killerzellen. Sie erkennen die<br />
befallenen Wirtszellen an den Oberflächenstrukturen der Viren und zerstören sie. Dabei<br />
werden die in den Zellen vorhandenen Viren gemeinsam mit der Wirtszelle vernichtet.<br />
Gleichzeitig geben die T-Helferzellen und Plasmazellen ihre Informationen über die<br />
Oberfläche eines Virus` an die Gedächtniszellen weiter, die im Organismus Jahre<br />
erhalten bleiben. Bei einem Zweitkontakt mit den gleichen Viren erfolgt eine schnellere<br />
Vermehrung der spezifischen T-Killerzellen und Plasmazellen als bei dem Erstkontakt. Der<br />
Körper ist immun. Diese Immunität kann auch durch Impfmaßnahmen künstlich<br />
herbeigeführt werden.<br />
8. Begründung des didaktischen Vorgehens<br />
Der Unterrichtsgegenstand „körpereigene Abwehr“ hat <strong>für</strong> die SuS nicht nur eine hohe<br />
Gegenwartsbedeutung sondern spielt auch in Zukunft innerhalb und außerhalb der<br />
Schule eine überaus wichtige Rolle.<br />
Verschiedene Erkrankungen gehören zum alltäglichen Leben der Jugendlichen; jeder weiß,<br />
wie man sich fühlt wenn man krank ist, immer neue Krankheiten entstehen - und<br />
betreffen auch Jugendliche ohne Vorankündigung, wie <strong>das</strong> Beispiel „Schweinegrippe“ noch<br />
kürzlich gezeigt hat. Es vergeht kaum ein (Schul)Tag, an dem nicht mindestens ein<br />
Schüler einer Klasse krankheitsbedingt nicht am Unterricht teilnehmen kann. Der<br />
menschliche Organismus muss sich tatsächlich jede Sekunde mit Krankheitserregern<br />
auseinandersetzen.<br />
Diese hohe individuelle Relevanz des Themas <strong>für</strong> die SuS muss im unterrichtlichen<br />
Zusammenhang thematisiert, bewusst gemacht und durch einen schülerorientierten<br />
Umgang mit der Thematik weiter unterstützt werden.<br />
Wie die Vorabdiagnose der Schülervorstellungen gezeigt hat, sind die Begriffe<br />
„Immunsystem/Abwehrsystem“ vielen SuS der Lerngruppe bekannt, wenngleich diese<br />
durch Alltagsvorstellungen, beispielsweise übernommen aus den Medien (z.B. durch<br />
die aktuelle Actimel-Werbung) und dem aktuellen gesellschaftlichen Diskurs, nicht fachlich<br />
abgesichert sind. Es ist die Aufgabe des <strong>Biologie</strong>unterrichts, an diesen Vorstellungen<br />
anzuknüpfen und den SuS Lerngelegenheiten zu ermöglichen, ein fachlich richtiges<br />
Konzept zum Immunsystem aufzubauen.<br />
Die fachliche Relevanz des Gegenstandes ergibt sich aus der Bedeutung des<br />
Lerngegenstandes <strong>für</strong> <strong>das</strong> Verständnis weiterer biologisch relevanter Inhalte: So kann<br />
beispielsweise die Infektion durch ein HI-Virus nur verstanden werden, wenn zuvor ein<br />
vertieftes Verständnis der spezifischen Immunreaktion erarbeitet wurde.<br />
Die Thematik „Immunsystem“ leistet einen wesentlichen Beitrag zu einer<br />
Gesundheitsförderung, dessen Ziele es unter anderem sind, „Schülern Kenntnisse und<br />
Fähigkeiten [zu] vermitteln, die die Entwicklung einer gesundheitsfördernden Lebensweise<br />
unterstützen“ sowie „die Schüler [zu] befähigen, gesundheitsförderliche Maßnahmen zu<br />
treffen und so Verantwortung <strong>für</strong> sich und ihre Umwelt mit zu übernehmen.“ (Ruppert, S.
203). Dazu ist es unverzichtbar, den eigenen Organismus besser zu kennen und um<br />
dessen Leistungen zu wissen und diese schätzen zu lernen, um dann gesundheitsbewusst<br />
und verantwortungsvoll mit dem eigenen Körper umgehen zu können.<br />
Die Komplexität dieses Unterrichtsgegenstandes fordert die SuS nicht nur wegen<br />
zahlreicher neuer Fachbegriffe, sondern auch aufgrund eines komplex verknüpften<br />
Wirkungsgefüges zu einer anspruchsvollen Verständnisleistung heraus. Um die<br />
Verständnisleistung der SuS zu entlasten, wird die Erarbeitung in der heutigen Stunde auf<br />
die Abwehr von Viren als Krankheitserreger konzentriert werden. Der Fokus der heutigen<br />
Stunde liegt damit in der Erarbeitung der an der Abwehr von Krankheitserregern<br />
beteiligten Bestandteile des Immunsystems und der Zuordnung ihrer<br />
entsprechenden Aufgaben. Dabei wird <strong>das</strong> Zusammenwirken der einzelnen<br />
Bestandteile deutlich.<br />
Das Herausbilden des Immungedächtnisses durch die Funktion der Gedächtniszellen<br />
und der damit einhergehenden aktiven Immunisierung werden in dieser Stunde nicht zum<br />
Thema gemacht werden, da sie zum Verständnis der Abwehrreaktion selber nicht<br />
notwendig sind. Wie dem Reihenkontext zu entnehmen, wird dies in der nächsten Stunde<br />
thematisiert.<br />
Weiterhin wird zwischen den in der Fachliteratur genannten B-Zellen und Plasmazellen (die<br />
aus ersteren hervorgehen) nicht weiter unterschieden. In diesem Zusammenhang wird der<br />
Begriff der Plasmazelle verwendet. Auch der Begriff „Antigen“ wird im unterrichtlichen<br />
Kontext in diesem Zusammenhang nicht eingeführt. Zum einen ist dieser Begriff einem<br />
Verständnis der Abwehrreaktion nicht zuträglich, zum anderen birgt er aufgrund seiner<br />
Ungenauigkeit und seiner evozierenden Verknüpfung mit dem Bereich „Genetik“ (vgl.<br />
AntiGEN) mögliche Verständnisschwierigkeiten, die hier vermieden werden sollen.<br />
Aufgrund des oben verdeutlichten Förderbedarfs der SuS im Bereich der Lesekompetenz,<br />
wird in dieser Stunde eine Lernsituation <strong>für</strong> einen Umgang mit fachlichen Texten<br />
ermöglicht. Dadurch wird fachliches und sprachliches Lernen verknüpft und einer<br />
„Förderung in der deutschen Sprache als Aufgabe des Unterrichtes in allen Fächern“<br />
Rechnung getragen.<br />
9. Begründung des methodischen Vorgehens<br />
Zu Beginn der Unterrichtsstunde erhalten die SuS die Gelegenheit, durch einen Bildimpuls<br />
(Folie 1, die in der letzten Stunde beschriftet wurde) ihr bisheriges Wissen zur Abwehr von<br />
Krankheitserregern zu wiederholen. Dadurch erfahren sie, <strong>das</strong>s sich bisherige<br />
Lernbemühungen gelohnt haben. Gleichzeitig wird ein Problem deutlich: Was ist, wenn<br />
sehr viele Krankheitserreger eindringen, oder wenn sich die Krankheitserreger im Körper<br />
sehr schnell in den Wirtszellen vermehren? Wie schafft es unser Körper, sich gegen eine<br />
hohe Zahl von Krankheitserregern zu wehren?<br />
Dieser Einstieg dient primär der Anknüpfung an <strong>das</strong> bisherige Wissen der SuS und<br />
macht deutlich, <strong>das</strong>s weitere Lernbemühungen nötig sind, um die Abwehrreaktion des<br />
Körpers erklären zu können.<br />
Im Folgenden werden <strong>das</strong> Ziel und der Ablauf der Unterrichtsstunde transparent<br />
gemacht. Dies erfolgt über die Folie „So arbeiten wir heute“ (Folie 2). Diese<br />
Vorgehensweise ist den SuS bekannt und kann als ritualisierte Strukturierung des<br />
Unterrichts bezeichnet werden.<br />
Die Erarbeitung der Unterrichtsinhalte ist in eine Phase der Einzelarbeit und eine Phase<br />
der Partnerarbeit untergliedert.<br />
Die Einzelarbeit ermöglicht den SuS sich dem Unterrichtsgegenstand zunächst individuell<br />
zu nähern, wobei sie durch eine strukturierte Leseaufgabe, die die Lesestrategien<br />
„Farborientiertes Markieren“ und „Übertragen des Textes in eine andere Darstellungsform“
(hier: Tabelle) beinhaltet, in der Erarbeitung der neuen Informationen unterstützt<br />
werden.<br />
Die erste Lesestrategie hat <strong>das</strong> Ziel, die SuS dazu anzuleiten, durch <strong>das</strong> gezielte Markieren<br />
von Begriffen oder Textteilen verschiedener Kategorien (Bestandteile des Abwehrsystems/<br />
Aufgaben der Bestandteile) in unterschiedlichen Farben, eine erste Ordnung und Übersicht<br />
im Text herzustellen. Zudem wird die Aufmerksamkeit der Lernenden auf wichtige Aspekte<br />
fokussiert. Diese reduktive Lesestrategie dient daher auf textinterner Ebene einer<br />
ersten Strukturierung und Kategorisierung des recht komplexen Unterrichtsgegenstandes.<br />
Zur Bearbeitung liegen den SuS zwei Texte unterschiedlichen Komplexitätsniveaus vor; sie<br />
dürfen frei wählen, ob sie einen eher komplexen oder einen leicht vereinfachten Text<br />
bearbeiten wollen. Diese Möglichkeit der Auswahl basiert auf der Beobachtung, <strong>das</strong>s die<br />
SuS sehr unterschiedliche Voraussetzungen bezüglich der Lesekompetenz mitbringen und<br />
dient im Sinne einer Differenzierung der individuellen Förderung der Lesekompetenz. Die<br />
Möglichkeit der freien Auswahl fördert zudem die Selbsteinschätzung als eine wichtige<br />
Kompetenz im Lernprozess zu einem selbstständigen und eigenverantwortlichen Lernen.<br />
Die folgende Textbearbeitung wird durch eine weitere Lesestrategie unterstützt. Die SuS<br />
werden durch <strong>das</strong> Übertragen zentraler Inhalte in eine Tabelle dazu aufgefordert, <strong>das</strong><br />
Gelesene wiederholt zu be- und verarbeiten. Diese elaborative Lesestrategie fördert<br />
eine tiefere Verarbeitung der Textinhalte und führt damit zu einer Verbesserung des<br />
Textverständnisses und damit auch zu besserem fachlichen Lernen. Die Tabelle fasst <strong>das</strong><br />
Gelesene zusammen und dient als Grundlage <strong>für</strong> die anschließende Partnerarbeit.<br />
In der Partnerarbeit erfolgt ein erster gemeinsamer Austausch über <strong>das</strong> bisher<br />
Erarbeitete. Die SuS erhalten die Aufgabe mit Hilfe ihrer Tabelle gemeinsam eine<br />
schematische Darstellung einer Abwehrreaktion zu beschriften. Dies fordert eine aktive<br />
und produktive Auseinandersetzung mit den Inhalten. Der (neue) Begriffsapparat<br />
wird durch diese kooperative Phase der Arbeit diskutiert und dabei mehrfach umgewälzt.<br />
Damit werden bereits erste Inhalte gesichert. Dies bietet einen wichtigen Schritt, um sich<br />
vom Ursprungstext zu lösen und die neuen Fachbegriffe in den eigenen aktiven<br />
Sprachgebrauch zu heben. Während dieser Phase erstellen die SuS in Form ihrer<br />
beschrifteten schematischen Darstellung der Abwehrreaktion ein gemeinsames<br />
Lernprodukt, <strong>das</strong> zum einen Rückschlüsse auf die Lesekompetenz der SuS erlaubt und<br />
zum anderen die Informationen über die Bestandteile des Abwehrsystems und deren<br />
Aufgaben in ihrem Zusammenwirken auf einem höheren Abstraktionsniveau visualisiert.<br />
Diese Visualisierung beinhaltet zugleich einen Wechsel der Darstellungsform und<br />
berücksichtigt damit Ansätze der Neurodidaktik, die eine breite Repräsentation der<br />
Lerngegenstände durch unterschiedliche Darstellungsformen im Sinne des „gehirngerechten<br />
Lernens“ fordert (H. Schirp).<br />
In diesem unterrichtlichen Zusammenhang erachte ich die Partnerarbeit als geeignete<br />
Sozialform; eine hohe Schüleraktivität und ein hoher Sprachumsatz jedes einzelnen<br />
Schülers werden gewährleistet. Die Partner können sich gegenseitig Hilfestellungen geben<br />
und beschäftigen sich so intensiv mit dem Thema. Damit werden, im Sinne einer<br />
Sprachförderung, konkrete Gelegenheiten <strong>für</strong> einen kommunikativen Austausch über<br />
fachliche Inhalte geschaffen. Diese Unterrichtsphase dient neben der oben dargelegten<br />
vertieften Erarbeitung der Inhalte auch bereits einer ersten Sicherung: Die SuS<br />
korrigieren sich während der gemeinsamen Arbeit an einer schematischen Darstellung<br />
gegenseitig, erfahren dadurch, <strong>das</strong>s sie bereits Kompetenzen erworben haben, oder<br />
werden sich im geschützten Rahmen möglicher Verständnisschwierigkeiten bewusst, die<br />
sie mit Hilfe ihres Partners zunächst einmal aufarbeiten können.<br />
Um die Verbindlichkeit der Unterrichtsarbeit zu sichern und eventuelle Verständnisschwierigkeiten<br />
aufzudecken und bearbeiten zu können, werden am Ende der<br />
Erarbeitung die Ergebnisse zusammengetragen.
Die Sicherung am Ende der Stunde dient in dieser Unterrichtsstunde mehr einer<br />
Festigung der Ergebnisse als einer Korrektur der Schülerprodukte, da davon auszugehen<br />
ist, <strong>das</strong>s die SuS in der Partnerarbeit durch den intensiven Austausch größtenteils zu<br />
fachlich richtigen Ergebnissen gelangt sind. Diese Unterrichtsphase wird so gestaltet, <strong>das</strong>s<br />
eine vergrößerte schematische Darstellung der Abwehrreaktion mit falsch zugeordneter<br />
Beschriftung der Bestandteile und ihrer Aufgaben vorne an der Tafel sichtbar<br />
aufgehangen wird. In dieser Phase ist es aus neurobiologischer Hinsicht unbedenklich, die<br />
SuS mit einer falschen Beschriftung zu konfrontieren, da sie sich zum einen bereits<br />
intensiv mit dem Gegenstand auseinandergesetzt haben und damit <strong>das</strong> erste Priming<br />
bereits zurückliegt. Zum anderen wird am Ende der Unterrichtsstunde die richtige Lösung<br />
deutlich sichtbar präsentiert. Durch die richtige Um- und Zuordnung und vor allem der<br />
Begründung derselben werden die SuS diese Korrektur gemeinsam im Plenum vornehmen<br />
und dabei ihre eigenen Ergebnisse aus der Partnerarbeit überprüfen können. So entsteht<br />
ein gemeinsames Lernprodukt, <strong>das</strong> den aktuellen Lernstand dokumentiert. An dieser Stelle<br />
wäre ein mögliches Stundenende denkbar.<br />
Wenn die Sicherungsphase jedoch schneller als erwartet abgeschlossen werden kann,<br />
besteht die Möglichkeit, die „Spezifität“ der Abwehrreaktion eingehender in den<br />
Betrachtungshorizont der SuS zu rücken. Dazu wird am gemeinsamen Lernprodukt eine<br />
schematische Darstellung eines anderen Virus (mit einer anderen Oberflächenstruktur)<br />
präsentiert. Dieser Impuls dient der Reflexion und Vertiefung des Erarbeiteten und<br />
eröffnet den SuS ein neues „Problem“: Die produzierten Antikörper passen nicht zur<br />
Oberflächenstruktur der „neuen“ Viren; es müssen andere Antikörper gebildet werden,<br />
eine neue Abwehrreaktion des Körpers ist nötig; daher ist die Abwehrreaktion des<br />
Immunsystems als spezifisch zu beschreiben. Diese Abschlussphase kann an jeder Stelle<br />
beendet werden; auch ist es möglich, die SuS mit diesem „Problem“ als Denkaufgabe aus<br />
der Stunde zu entlassen und in der folgenden Unterrichtsstunde mögliche Überlegungen<br />
der SuS als Einstieg zu nutzen. Sollte die Zeit jedoch ausreichen, wird von diesen<br />
Überlegungen ausgehend der Begriff „spezifisches Abwehrsystem“ eingeführt werden.
10. Tabellarischer Unterrichtsverlauf:<br />
Unterrichtsphase<br />
Einstieg<br />
im Lernkontext<br />
ankommen<br />
Lernprozess der SuS<br />
Die SuS<br />
- erkennen die Abbildung und erinnern sich an die<br />
Ergebnisse der vergangenen Stunden<br />
- benennen die Beschriftungen der Felder und Pfeile<br />
(erklären dabei Infektion, erste Abwehrreaktion und<br />
Vermehrung der Viren)<br />
Unterrichtsgeschehen<br />
Lernbegleitung durch LP<br />
Die Lehrperson<br />
- präsentiert die Einstiegsfolie<br />
- bittet die SuS nach einer kurzen Austauschphase<br />
die Beschriftungen zu nennen<br />
Sozialform<br />
/ Methode<br />
UG<br />
PG<br />
(Murmelphase)<br />
Medien<br />
OHP<br />
Folie 1<br />
oben<br />
Problemstellung<br />
entdecken<br />
Die SuS<br />
- formulieren die Notwendigkeit intensiverer oder<br />
weiterer Abwehrreaktionen<br />
- formuliert einen Impuls zum Weiterdenken durch<br />
Aufdecken weiterer Viren<br />
UG<br />
Folie 1<br />
unten<br />
Vorstellungen<br />
entwickeln<br />
- nennen ggf. vermutete Reaktionen des Körpers auf<br />
die Krankheitserreger (mehr Fresszellen, Fieber, …)<br />
- wählen einen Text aus<br />
- lesen die Aufgabenstellung<br />
- geben den Arbeitsauftrag mit eigenen Worten wieder<br />
(Bei so viel Gegnern müsste man einen zweiten<br />
Torwart oder Manuel Neuer haben …<br />
… oder eine ganze Abwehrkette)<br />
Die Lehrperson<br />
- legt die Ablauffolie auf und erläutert den Ablauf<br />
und <strong>das</strong> Ziel der Stunde (Zeiten notieren)<br />
- verteilt <strong>das</strong> Arbeitsmaterial und sichert <strong>das</strong><br />
Aufgabenverständnis<br />
UG<br />
LV<br />
UG<br />
Folie 2<br />
F-stift<br />
AB 1<br />
A u. B<br />
AB 2
Erarbeitung<br />
Lernmaterial<br />
bearbeiten<br />
Die SuS<br />
- lesen ihre Texte und markieren dabei farborientiert<br />
(Bestandteile und ihre Funktion)<br />
- setzen die Informationen in eine andere<br />
Darstellungsform (Tabelle) um<br />
Die Lehrperson<br />
- beobachtet Arbeits- und Sozialverhalten der SuS<br />
- diagnostiziert die Lernprozesse der SuS<br />
- gibt wenn nötig Hilfestellung<br />
EA AB 1 u. 2<br />
Ein Lernprodukt<br />
herstellen<br />
- bearbeiten gemeinsam eine schematische Darstellung<br />
zur Abwehrreaktion (Beschriftung der Bestandteile und<br />
ihrer Funktion, <strong>das</strong> Zusammenwirken)<br />
- achtet auf eine angemessene Arbeitsatmosphäre<br />
und eine deutliche Trennung der beiden<br />
Arbeitsphasen<br />
PA AB 3<br />
(DinA3)<br />
1x je PA<br />
Sicherung<br />
Das Lernprodukt<br />
kommunizieren<br />
Die SuS<br />
- korrigieren und begründen ihre Korrekturen<br />
Die Lehrperson<br />
- leitet die Ergebnissicherung ein<br />
- veröffentlicht dazu eine falsch beschriftete<br />
Darstellung als Impuls<br />
- bittet die SuS zur Korrektur<br />
KG<br />
Tafel<br />
Magnetmodelle<br />
Pfeile<br />
Ein Lernergebnis<br />
formulieren<br />
Mögliches Stundenende<br />
Metakognition<br />
Den<br />
Lernzugewinn<br />
reflektieren<br />
Üben und/oder<br />
Vertiefen<br />
- erstellen im Plenum auf der Grundlage ihrer<br />
Ergebnisse eine richtige Variante<br />
- überprüfen dabei ihre Ergebnisse<br />
nicht geplant<br />
Die SuS<br />
- benennen und begründen vereinfacht die Spezifität<br />
der Abwehrreaktion<br />
EA = Einzel- / Stillarbeit PA = Partnerarbeit GA = Gruppenarbeit Plenum<br />
LV = Lehrervortrag SV = Schülervortrag /-präsentation PG = Partnergespräch (Murmelphase)<br />
KG = Klassengespräch (wenig moderiert)<br />
UG = Klassengespräch (deutlich moderiert)<br />
Die Lehrperson achtet auf eine begründende<br />
Formulierung in ganzen Sätzen.<br />
Die Lehrperson<br />
- präsentiert ein Virus mit einer deutlich anderen<br />
Oberflächenstruktur<br />
- fordert die SuS zur Stellungnahme auf<br />
- führt den Begriff „spezifisches Abwehrsystem“ ein<br />
UG<br />
Virus-<br />
Modell
11. Literaturangaben<br />
a) Eingeführtes Schulbuch<br />
• Böttgenbach, H. und Schoof, J. (Hrsg.): Bio. Humanbiologie. Braunschweig:<br />
Westermann Schulbuchverlag 1996.<br />
b) Genutzte Schulbücher<br />
• Eck, M. et al.: Natura 2. <strong>Biologie</strong> <strong>für</strong> Gymnasien. Stuttgart: Klett 2010.<br />
• Bley, A. et al.: Fokus <strong>Biologie</strong>. Berlin: Cornelsen Verlag 2009.<br />
c) Fach-und didaktische Literatur<br />
• Campbell, N., Reece, J.: <strong>Biologie</strong>. Heidelberg: Spektrum Akademischer Verlag 2003.<br />
• Faller, A.: Der Körper des Menschen- Einführung in Bau und Funktion. Stuttgart: Thieme<br />
Verlag 2004.<br />
• Graf, T. und Graf. E.: Das Immunsystem. Lernen an Stationen im <strong>Biologie</strong>unterricht.<br />
Donauwörth: Aulis Verlag 2010.<br />
• Kernlehrplan <strong>für</strong> <strong>das</strong> Gymnasium – Sek. I in Nordrhein-Westfalen. <strong>Biologie</strong>. Frechen:<br />
Ritterbach Verlag 2008.<br />
• Leisen, J.: Lesen und verstehen lernen. Strategien und Prinzipien zur Arbeit mit<br />
Sachtexten im Unterricht. In: Pädagogik, 59, Heft 6. Weinheim: Verlagsgruppe Beltz 2007.<br />
• Leisen, J.: Vertiefendes zum Leseverstehen. In: Staatliches Studienseminar <strong>für</strong> <strong>das</strong><br />
Lehramt an Gymnasien Koblenz (Hrsg.): Sachtexte Lesen im Fachunterricht der<br />
Sekundarstufe. Seelze/Velber: Klett/Kallmeyer 2009.<br />
• Mattes, Wolfgang: Methoden <strong>für</strong> den Unterricht. Paderborn: Schöningh 2008.<br />
• Merzyn, G.: Sprache- zentrales Medium auch im naturwissenschaftlichen Unterricht. In:<br />
Landesinstitut <strong>für</strong> Schule und Weiterbildung (Hrsg.) Sprachliches und fachliches Lernen.<br />
Förderung der deutschen Sprache als Aufgabe des Unterrichts in allen Fächern.<br />
Dokumentation einer Fachtagung. Bönen 2000.<br />
• Ministerium <strong>für</strong> Schule, Jugend und Kinder des Landes Nordrhein-Westfalen<br />
(Hrsg.): Förderung der deutschen Sprache als Aufgabe des Unterrichts in allen Fächern.<br />
Düsseldorf: 1999.<br />
• Ruppert, W.: Gesundheitserziehung. Kapitel 11.1. In: Spörhase-Eichmann, U. und W.<br />
Ruppert (Hrsg.): <strong>Biologie</strong>-Didaktik. Berlin: Cornelsen 2004. S. 200ff.<br />
• Spörhase-Eichman, U., Ruppert (Hrsg.): <strong>Biologie</strong>didaktik. Berlin: Cornelsen Skriptor<br />
2009.<br />
d) Internetquellen<br />
• Schulinternes Curriculum des N N Gymnasiums. Im Internet verfügbar unter:<br />
http://www.xxx.de/[letzter Zugriff: 00.00.0000]<br />
• Schirp, H.: Dem Lernen auf der Spur. Neurobiologische Modellvorstellungen und<br />
neurodidaktische Zugänge zur Lehr- und Unterrichtsgestaltung. Im Internet verfügbar<br />
unter:<br />
http://www.schulinfos.de/i2f01/anla2/Dem_Lernen_auf_der_Spur_EF_mit_Kastchen_09030<br />
7.pdf [letzter Zugriff: 00.00.0000]<br />
e) Abbildungen<br />
• Abbildungen verändert nach: Eck, M. et al.: Natura 2. <strong>Biologie</strong> <strong>für</strong> Gymnasien.<br />
Stuttgart: Klett 2010. S. 137 sowie Bley, A. et al.: Fokus <strong>Biologie</strong>. Berlin: Cornelsen<br />
Verlag 2009. S. 125
12. Anhang:<br />
Folie 1 Was passiert im Körper von Lisa?<br />
Folie 2 So arbeiten wir heute<br />
AB 1 A Das Abwersystem (vereinfachter Fachtext)<br />
AB 1 B Das Abwehrsystem (Fachtext mit komplexerer Syntax)<br />
AB 2 Tabelle zu AB 1<br />
AB 3 Das Abwehrsystem (pro Partnergruppe auf DinA3 kopiert)<br />
Magnetmodelle entsprechen den Darstellungen auf AB 3
Krankheitserreger erkennen und abwehren F 1<br />
Was passiert im Körper von Lisa??<br />
Tom hat Grippe Lisa
Krankheitserreger erkennen und abwehren F 2<br />
Wie schafft es unser Körper, sich gegen<br />
Krankheitserreger zu wehren?<br />
So arbeiten wir heute:<br />
Wähle einen Text zum<br />
Abwehrsystem aus.<br />
Bearbeite deinen Text<br />
“Das Abwehrsystem“<br />
in Stillarbeit.<br />
<br />
12<br />
Minuten<br />
bis:<br />
Beschrifte dann gemeinsam mit<br />
deinem Partner eine<br />
schematische Darstellung des<br />
Abwehrsystems.<br />
10<br />
Minuten<br />
bis:<br />
Gemeinsame Besprechung der<br />
Ergebnisse<br />
Alle<br />
zusammen<br />
Am Ende der Stunde wissen wir, wie es der Körper<br />
schafft, sich gegen Krankheitserreger zu wehren<br />
und wie die einzelnen Bestandteile des<br />
Immunsystems dabei zusammenwirken.
Krankheitserreger erkennen und abwehren<br />
Das Abwehrsystem<br />
AB 1<br />
A<br />
Wie du bereits weißt, hat unser Körper<br />
gegen eindringende Krankheitserreger ein<br />
gut funktionierendes Abwehrsystem: Im<br />
Blut spüren die Riesenfresszellen die<br />
unerwünschten Eindringlinge auf, fressen<br />
und verdauen sie.<br />
Wenn aber sehr viele Krankheitserreger in<br />
den Körper eindringen oder wenn sich<br />
diese Krankheitserreger in unserem Körper<br />
sehr schnell vermehren, dann kommt ein<br />
weiteres Abwehrsystem zum Einsatz.<br />
Welche Elemente sind an diesem<br />
Abwehrsystem beteiligt und wie<br />
funktionieren sie?<br />
Wenn Grippeviren über die Schleimhäute<br />
in den Körper eindringen, werden einige<br />
Viren mit dem Blut transportiert. Andere<br />
gelangen direkt in Körperzellen, die sie <strong>für</strong><br />
ihre Vermehrung nutzen. Die Körperzellen<br />
sind dann Wirtszellen und produzieren sehr<br />
viele neue Viren.<br />
Sind die Viren im Blut, fressen die<br />
Riesenfresszellen die Viren auf und<br />
verdauen sie. Sie verdauen die Viren aber<br />
nicht vollständig! Die Riesenfresszellen<br />
bauen Bruchstücke der Virenoberfläche in<br />
ihre eigene Zelloberfläche ein.<br />
Jetzt kommen die ersten Helfer des<br />
weiteren Abwehrsystems zum Einsatz:<br />
Die Riesenfresszellen informieren und<br />
aktivieren nämlich die T-Helferzellen.<br />
Die T-Helferzellen „scannen“ dann die<br />
Oberflächenstücke auf den Riesenfresszellen.<br />
So speichern sie die<br />
Informationen über die Oberfläche des<br />
Virus. Die T-Helferzellen informieren dann<br />
die Plasmazellen über die Virenoberfläche<br />
und aktivieren sie zur weiteren Arbeit.<br />
Die Plasmazellen sind also ein weiterer<br />
Bestandteil unseres Abwehrsystems: Sie<br />
beginnen nun, in unglaublichen Mengen<br />
(pro Stunde Millionen) Antikörper zu<br />
bilden.<br />
Diese Antikörper sind Eiweißstoffe mit<br />
einer Y- förmigen Gestalt. An den zwei<br />
Enden der Y-Arme der Antikörper sind<br />
spezifische Formen, die genau nach dem<br />
Schlüssel-Schloss-Prinzip auf die<br />
Oberflächenstruktur der Krankheitserreger<br />
passen. Mit diesen Y-Armen setzen sich die<br />
Antikörper auf der Oberfläche der Viren<br />
fest. Die Antikörper verbinden immer zwei<br />
Viren miteinander. Da auf einem Virus sehr<br />
viele Antikörper andocken, verklumpen die<br />
Viren. Sind die Viren zu einem Haufen<br />
verklumpt, können die Fresszellen sehr<br />
viele Viren gleichzeitig fressen und<br />
verdauen.<br />
Diese Viren konnten also bereits beseitigt<br />
werden!<br />
Was passiert aber, wenn die Grippeviren<br />
bereits in ihre Wirtszellen eingedrungen<br />
sind? Die Wirtszellen produzieren dann<br />
sehr viele neue Viren. Die Fresszellen<br />
können die Viren in den Wirtszellen aber<br />
nicht mehr erkennen und damit auch nicht<br />
beseitigen.<br />
In diesem Fall informieren die T-Helferzellen<br />
die sogenannten T-Killerzellen über<br />
die Virenoberfläche und aktivieren diese<br />
weiteren Helfer. Die T-Killerzellen<br />
erkennen dann die befallenen Wirtszellen<br />
und zerstören sie zusammen mit den<br />
Viren.<br />
Die Riesenfresszellen fressen dann die<br />
zerstörten Wirtszellen gemeinsam mit den<br />
Virenbruchstücken auf.<br />
Damit hat es der Körper geschafft, die<br />
Viren zu beseitigen.
Krankheitserreger erkennen und abwehren<br />
Das Abwehrsystem<br />
AB 1<br />
B<br />
Wie du bereits weißt, hat unser Körper<br />
gegen eindringende Krankheitserreger, wie<br />
zum Beispiel Viren, ein gut<br />
funktionierendes Abwehrsystem: Im Blut<br />
spüren Riesenfresszellen (man nennt sie<br />
auch Makrophagen) die unerwünschten<br />
Eindringlinge auf. Makrophagen erkennen<br />
die Viren an bestimmten Strukturen auf<br />
der Oberfläche der Viren. Sie fressen die<br />
Viren auf und verdauen sie.<br />
Wenn aber sehr viele Krankheitserreger in<br />
den Körper eindringen oder wenn sich<br />
diese Krankheitserreger in unserem Körper<br />
sehr schnell vermehren, dann kommt ein<br />
weiteres Abwehrsystem zum Einsatz.<br />
Welche Elemente sind an diesem<br />
Abwehrsystem beteiligt und wie<br />
funktionieren sie?<br />
Wenn Grippeviren über die Schleimhäute<br />
in den Körper eindringen, werden einige<br />
mit dem Blut transportiert, andere<br />
gelangen direkt in Körperzellen, die sie <strong>für</strong><br />
ihre Vermehrung nutzen.<br />
Im Blut werden die Viren, wie du bereits<br />
weißt, von den Riesenfresszellen<br />
aufgenommen und verdaut; aber nicht<br />
vollständig! Die Fresszellen bauen<br />
Bruchstücke der Virenoberfläche in ihre<br />
eigene Zelloberfläche ein. Dadurch<br />
informieren sie weitere Helfer des<br />
Abwehrsystems darüber, welche<br />
Krankheitserreger eingedrungen sind.<br />
Jetzt kommen die ersten Helfer des<br />
weiteren Abwehrsystems zum Einsatz: Die<br />
Riesenfresszellen aktivieren zunächst die<br />
T-Helferzellen. Diese „scannen“ dann die<br />
Oberflächenstücke auf der Zelloberfläche<br />
der Riesenfresszellen ab und speichern<br />
damit die Informationen über <strong>das</strong> Virus.<br />
Diese wichtigen Informationen geben die<br />
T-Helferzellen anschließend an die<br />
Plasmazellen weiter und aktivieren sie.<br />
Die Plasmazellen beginnen mit der<br />
Produktion von unglaublichen Mengen an<br />
Antikörpern; pro Stunde werden in jeder<br />
Plasmazelle viele Millionen Antikörper<br />
hergestellt.<br />
Die Antikörper sind spezifische Eiweißstoffe<br />
mit einer Y- förmigen Gestalt. An den zwei<br />
Enden der Y-Arme der Antikörper sind<br />
spezifische Formen, die nach dem<br />
Schlüssel-Schloss-Prinzip genau auf die<br />
Oberflächenstruktur der Krankheitserreger<br />
passen. Die Antikörper setzen sich auf der<br />
Oberfläche der Viren fest und verbinden<br />
immer zwei Viren miteinander. Da auf<br />
einem Virus sehr viele Antikörper<br />
andocken, verklumpen die Viren. Das<br />
ermöglicht die Aufnahme von sehr vielen<br />
Viren gleichzeitig durch die Fresszellen.<br />
Wenn die Grippeviren bereits in ihre<br />
Wirtszellen eingedrungen sind und von den<br />
Fresszellen dort nicht mehr erkannt<br />
werden können, dann aktivieren die T-<br />
Helferzellen sogenannte T-Killerzellen und<br />
informieren sie über die Virenoberfläche.<br />
Die T-Killerzellen erkennen die befallenen<br />
Wirtszellen und töten sie zusammen mit<br />
den Viren. Die zerstörten Wirtszellen<br />
werden dann von den Riesenfresszellen<br />
aufgefressen.<br />
Damit hat es der Körper geschafft, sich<br />
gegen die Viren zu wehren!
Krankheitserreger erkennen und abwehren AB 2<br />
Wie schafft es unser Körper, sich gegen Krankheitserreger zu wehren?<br />
Aufgaben:<br />
Einzelarbeit (12 Minuten)<br />
1. Lies den Fachtext über <strong>das</strong> Abwehrsystem und markiere beim ersten Lesen in rot<br />
die Bestandteile des Abwehrsystems.<br />
2. Lies den Text ein zweites Mal und markiere in blau die Informationen über die<br />
Aufgaben der einzelnen Bestandteile.<br />
3. Fülle anschließend mit Hilfe deiner Markierungen die Tabelle unten aus.<br />
Bestandteil des Abwehrsystem<br />
Riesenfresszelle<br />
… und seine Aufgaben<br />
-frisst und verdaut Viren<br />
- präsentiert Bruchstücke auf der<br />
eigenen Zelloberfläche<br />
- informiert und aktiviert die T-<br />
Helferzelle<br />
- frisst verklumpte Viren<br />
T-Helferzelle<br />
- „scannt“ die<br />
Oberflächenstrukturen auf den<br />
Riesenfresszellen und speichert<br />
die Informationen<br />
- informiert und aktiviert die<br />
Plasmazelle<br />
- informiert und aktiviert die T-<br />
Killerzelle<br />
Plasmazelle<br />
- bildet viele Antikörper<br />
Antikörper<br />
- setzen sich an den Viren fest<br />
- verklumpen die Viren<br />
T-Killerzelle<br />
- erkennt und zerstört die<br />
befallene Wirtszelle
Aufgabe:<br />
Krankheitserreger erkennen und abwehren AB 3<br />
Das Abwehrsystem<br />
Beschriftet in Partnerarbeit dieses Schema ausführlich (alle leeren Felder, alle Pfeile).<br />
Nutzt dazu eure Tabellen. Beginnt bei den Feldern, über die ihr bereits Bescheid wisst!
x. Unterrichtsbesuch im Fach <strong>Biologie</strong> SII<br />
vorgelegt von: N N<br />
am: 00.00.11<br />
Name der Schule: N N<br />
Lerngruppe:<br />
Leistungskurs <strong>Biologie</strong> 13 (9m/11w)<br />
Ausbildungslehrer: N N<br />
Zeit / Raum:<br />
09.05 – 09.50 Uhr (2. Std.)<br />
R. 1.04<br />
Fachleiter:<br />
Herr B<br />
Hauptseminarleiterin: Frau M<br />
Schulleiterin:<br />
Frau K<br />
1. Thema der Unterrichtsreihe: Wahrnehmung und Gehirn<br />
Kursthema: Steuerungs- und Regulationsmechanismen im Organismus<br />
Themenfeld: Neuronale Informationsverarbeitung, Sinne und Wahrnehmung<br />
Prozessbezogene Kompetenzen: Erkenntnisgewinnung, Nutzung von Modellen<br />
2. Einbindung in die Unterrichtsreihe<br />
Datum 3. Thema / Gegenstand der Unterrichtsstunde (n)<br />
xx.xx.xx Wie sieht unser Auge aus? Erarbeitung des Aufbaus des Auges und der physikalischen<br />
Grundlage der Lichtbrechung mittels Text- und Bildanalyse<br />
xx.xx.xx Wie funktioniert die Reizaufnahme? Detaillierte Erarbeitung des Aufbaus der Retina<br />
und der Sehzellen sowie der Entstehung des Dunkelstroms<br />
xx.xx.xx Selbstständige Erarbeitung der Phototransduktion anhand einer Filmanalyse und der<br />
Methode 'Kartentisch'<br />
xx.xx.xx Licht an, Licht aus! Arbeitsteilige Erarbeitung der Regeneration und Adaptation des<br />
Auges an unterschiedliche Helligkeiten auf der Basis von Selbsterfahrung<br />
xx.xx.xx Verschaltung auf der Retina – Erarbeitung der Stationen der Erregungsweiterleitung<br />
von der Photorezeptorzelle zum Gehirn in Gruppenarbeit<br />
00.00.00 Wie grau ist Grau? - Selbständige Erarbeitung der Kontrastverstärkung durch<br />
laterale Inhibition in arbeitsteiliger Gruppenarbeit<br />
xx.xx.xx Illusionen sind erklärbar - Erklärung einer Sinnestäuschung mit Hilfe der erarbeiteten<br />
Modelle zur Kontrastverstärkung<br />
xx.xx.xx Farben entstehen im Kopf! Erarbeitung des Farbensehens mittels der Methode 'Kartentisch’<br />
4. Kompetenzen, an deren Erreichen gearbeitet wird:<br />
Mit dieser Stunde möchte ich hauptsächlich erreichen, <strong>das</strong>s die SchülerInnen ... .<br />
• …. die laterale Inhibition in der Retina des Auges beschreiben und damit <strong>das</strong> Phänomen der<br />
Kontrastverstärkung erklären können (Basiskonzept Regulation)<br />
• …. biologische Fragestellungen aus der Beobachtung eines Phänomens entwickeln und Hypothesen<br />
aufstellen können<br />
• …. Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage verwenden können<br />
5. Handlungssituationen:<br />
Die Schülerinnen und Schüler erhalten dazu Gelegenheit ……<br />
• im Lernkontext anzukommen, indem sie ihre Wahrnehmung der machschen Streifen beschreiben.<br />
• eine Problemstellung zu entdecken, indem sie die Frage nach der Kontrastverstärkung an den<br />
Grautonübergängen der machschen Streifen entwickeln und formulieren.<br />
• Vorstellungen zu entwickeln, indem sie eine naturwissenschaftliche Fragestellung erarbeiten<br />
und dazu entsprechende Hypothesen entwickeln.
• Lernmaterial zu bearbeiten, indem sie in EA die Verschaltung in der Retina an einem mathematischen<br />
Modell durchführen (Version a und b).<br />
• ihre Ergebnisse mit einem Partner zu vergleichen.<br />
• ein Lernprodukt zu erstellen, indem sie in GA einen Kurzvortrag zur Kontrastverstärkung durch<br />
laterale Inhibition vorbereiten.<br />
• ihr Lernprodukt zu kommunizieren, indem sie ihre Ergebnisse vortragen, austauschen und reflektieren.<br />
• <strong>das</strong> Lernergebnis zu formulieren, indem sie <strong>das</strong> Phänomen der optischen Täuschung mit der<br />
Kontrastverstärkung durch laterale Inhibition in den Zellen der Retina erklären.<br />
6. Lernausgangslage<br />
Im Rahmen meines Ausbildungsunterrichtes unterrichte ich den <strong>Biologie</strong>leistungskurs der Jahrgangsstufe<br />
13 seit Beginn des neuen Schuljahres, so<strong>das</strong>s mir der Kurs mittlerweile sehr gut bekannt<br />
ist. Generell ist eine überdurchschnittliche Leistungsbereitschaft und Motivation festzustellen.<br />
Einige SuS bringen sich jedoch selten in <strong>das</strong> Unterrichtsgespräch ein, beteiligen sich aber in<br />
der Erarbeitungsphase zufriedenstellend und ergebnisorientiert. Diese SuS beziehe ich in den<br />
Phasen des Unterrichtsgespräches häufiger mit ein und signalisiere ihnen ihre Mitarbeit positiv.<br />
Die SuS sind alle geübt, eigenständig und zielorientiert kooperativ zu arbeiten, ich gebe daher zu<br />
Beginn der Gruppenphase keine zusätzlichen strukturierenden Informationen. Die SuS haben keine<br />
Probleme beim Erstellen von Texten.<br />
In der bisherigen Unterrichtsreihe erwarben die SuS die fachlichen Grundlagen zum Aufbau und<br />
zur Funktion der Retina, zur Phototransduktion und der Verschaltung der Photorezeptoren bis zur<br />
Ganglienzelle.<br />
7. Sachstruktur<br />
Die optische Täuschung zeigt, <strong>das</strong>s die absolute Helligkeit bei der Wahrnehmung eines Gegenstandes<br />
von untergeordneter biologischer Bedeutung ist und die Wahrnehmung der Gegenstandsfarbe<br />
durch die Helligkeitsunterschiede benachbarter Bereiche bedingt wird. Dies führt zu einer<br />
Kontrastverstärkung an den Rändern der verschiedenen Graubereiche. Die biologische Bedeutung<br />
liegt vermutlich darin, <strong>das</strong>s Feinde oder Nahrung vor einem Hintergrund mit ähnlicher Lichtintensität<br />
besser wahrgenommen werden können, besonders in der Dämmerung, wenn <strong>das</strong> Farbensehen<br />
nachlässt.<br />
Diese Kontrastverstärkung wird hervorgerufen durch eine besondere Verschaltung der Lichtsinneszellen<br />
untereinander in der Netzhaut. Jede Lichtsinneszelle wirkt durch diese Verschaltung<br />
zusätzlich auf benachbarte Lichtsinneszellen ein und führt zu einer Verstärkung oder Abschwächung<br />
der Erregung an der Nervenzelle, dies wird als laterale Inhibition bezeichnet.<br />
8. Begründung des didaktischen Vorgehens<br />
Eine wichtige fachspezifische Aufgabe des <strong>Biologie</strong>unterrichts ist die Förderung und Entwicklung<br />
eines individuellen Selbstverständnisses auf Seiten der SuS, weshalb der Mensch in zahlreichen<br />
Kontexten Gegenstand des Unterrichts ist. Die individuelle Wahrnehmung unserer Umwelt durch<br />
die Aufnahme von Reizen über Sinnesorgane stellt dabei einen wichtigen Bestandteil dar, der<br />
durch komplexe Regulationsmechanismen gekennzeichnet ist. Ein fundiertes Wissen über die Informationsverflechtungen<br />
im menschlichen Körper kann nur durch eine intensive selbstständige<br />
Auseinandersetzung mit den Erkenntnissen der Neurobiologie geleistet werden.<br />
Die Unterrichtsreihe hat eine besonders hohe Schülerrelevanz aufgrund des Lebensweltbezugs.<br />
Das Auge stellt ein wichtiges Sinnesorgan <strong>für</strong> SuS dar, mit dem alltägliche Erscheinungen verbunden<br />
werden. Auch die Kontrastverstärkung beim Betrachten von Hell- Dunkelkanten ist ein alltägliches<br />
Phänomen welches SuS erfahren. Im Sinne der Scientific literacy werden SuS mit diesem<br />
Alltagsphänomen konfrontiert, <strong>das</strong> sie nach dem Unterricht auf fachlich hohem Niveau erklären<br />
können. Die Zugänglichkeit <strong>für</strong> SuS zum Unterrichtsgegenstand soll durch die Selbsterfahrung des<br />
Phänomens leicht hergestellt werden. Hierbei wird deutlich, <strong>das</strong>s wir keine absoluten Aussagen zu<br />
Sinneseindrücken machen können.<br />
Die SuS werden mit dem beobachtbaren Phänomen der Kontrastveränderung an Graustufen konfrontiert,<br />
wodurch eine Problemorientierung gegeben ist, da SuS dieses Phänomen nicht erklären<br />
können. Dabei reaktivieren sie ihr Vorwissen und äußern Vermutungen.<br />
Die geplante Stunde bleibt nicht auf der beschreibenden Ebene, sondern stellt neben dem inhaltlichen<br />
Schwerpunkt den induktiven naturwissenschaftlichen Erkenntnisgang dar. Der Schwerpunkt<br />
der Stunde liegt bei den prozessbezogenen Kompetenzen im Bereich der Erkenntnisgewinnung
sowohl bei der Hpothesenbildung als auch der Nutzung eines mathematischen Modells zur lateralen<br />
Inhibition. Ein schülergerechter Erkenntnisgewinn wird ermöglicht, da <strong>das</strong> Modell in Bezug auf<br />
folgende Strukturen im Vergleich zur realen Verschaltung innerhalb der Retina didaktisch reduziert<br />
ist. Als Modellkritik werden die starke Vereinfachung der Verschaltung, <strong>das</strong> Fehlen der amakrinen<br />
Zellen und die willkürlichen Zahlenwerte thematisiert. Die didaktische Reduktion auf eine vereinfachte<br />
Verschaltung ist sinnvoll, da hierdurch nicht <strong>das</strong> Verständnis eingeschränkt wird, jedoch die<br />
Verständlichkeit durch die Fokussierung auf eine Nervenzellebene wesentlich erhöht wird. Im Sinne<br />
eines gehirngerechten Lernens findet <strong>das</strong> neu erlangte Wissen in der folgenden Stunde bei der<br />
Erklärung des Hermannschen Gitters Anwendung.<br />
9. Begründung des methodischen Vorgehens<br />
Die Selbsterfahrung des Phänomens soll die SuS motivieren, den dahinter verborgenen Sachverhalt<br />
der machschen Streifen zu erarbeiten. Der Einsatz des Beamers zum Stundeneinstieg mit den<br />
Grauwerten ist sinnvoll, da er <strong>für</strong> SuS <strong>das</strong> Phänomen gleichzeitig deutlich macht und unterschiedliche<br />
Lichtverhältnisse beim Betrachten ausgedruckter Blätter keine Rolle spielen. Um die individuell<br />
entdeckten Phänomene zu bündeln und zu präzisieren erfolgt ein kurzes Klassengespräch bei dem<br />
eine gemeinsame Ausgangssituation <strong>für</strong> die folgenden Arbeitsphase geschaffen wird.<br />
Um eine intensive Erarbeitung im Sinne der ersten Stufe der Methode Think Pair Share von Norm<br />
Green (Brüning & Saum, 2009) zu erreichen, erfolgt die Erfassung des Modells in Einzelarbeit. In<br />
der sogenannten Think-Phase erarbeiten sich die SuS durch die Berechnung von Erregungsstärken<br />
die Kontrastverstärkung an Hell-/Dunkelkanten und die Verschaltungsmöglichkeiten der<br />
Zellen. Dabei erhalten die SuS in Hinblick auf die anschließende Partnerarbeit (Pair-Phase) zwei<br />
unterschiedliche Hell-/Dunkelkanten. Konkrete Arbeitsaufträge erleichtern in dieser Unterrichtsphase<br />
den SuS die Modellarbeit und reduzieren <strong>das</strong> Auftreten von Schwierigkeiten.<br />
Kooperatives Lernen wird in der Partnerarbeit durch die Zusammenführung der Ergebnisse aus der<br />
Einzelarbeit gefördert. Die Partnerarbeit ermöglicht Verständnisprobleme in einer geschützten Atmosphäre<br />
zu klären. Dies hat in der Lerngruppe den Vorteil, <strong>das</strong>s auch die erwähnten ruhigeren<br />
oder langsameren SuS im Lernprozess besser integriert sind. Ferner verbessert diese Phase den<br />
Lernprozess, da jeder SuS über <strong>das</strong> Phänomen spricht und den komplexen Sachverhalt damit intensiver<br />
verarbeitet und neu abspeichert. (Schirp, 2004).<br />
In der anschließenden Gruppenphase werden anhand des erweiterten Materials die erarbeiteten<br />
Zusammenhänge zusammengestellt. Dies hat den Vorteil, <strong>das</strong>s nicht eine nochmalige Wiederholung<br />
sondern eine Übertragung auf ein komplexeres System die Schülerinnen und Schüler stärker<br />
herausfordert und durch die neuen Gesichtspunkte <strong>das</strong> Erlernte neu gespeichert wird.<br />
In der Plenumsphase stellt eine Gruppe dem Kurs die erarbeiteten Ergebnisse vor. Es erfolgt neben<br />
der Erklärung des Phänomens auf der Grundlage der neu gewonnenen Erkenntnisse auch<br />
eine Ausschärfung der verschiedenen individuellen Lernwege. Anhand der Eingabe der Fachbegriffe<br />
laterale Inhibition und Kontrastverstärkung aus dem Arbeitsblatt ist eine Überprüfung zum<br />
Verständnis der Zusammenhänge und Fachbegriffe möglich. Bei Missverständnissen können <strong>das</strong><br />
Richtigstellen der Fachbegriffe durch die Lehrperson ein Raten verhindern, welches zu einer Unschärfe<br />
in den neu gelernten Zusammenhängen führen könnte.<br />
Zur Schulung des Reflexionsvermögens und der Urteilsbildung auch auf der prozessbezogenen<br />
Ebene findet eine Modellkritik statt. Dies ist notwendig um den SuS neben der inhaltlichen Dimension<br />
auch die Erkenntnisdimension deutlich zu machen. Sollte dies aus Zeitgründen in dieser<br />
Stunde nicht möglich sein kann die Reflexion in Form einer Hausaufgabe erfolgen, die dann zu<br />
Beginn der Folgestunde thematisiert werden muss.
Einstieg als ppt oder Folie
Aufbau der Retina (schematische Abbildung)
Einzelarbeit A1a<br />
Aufgabe 1<br />
a) Erklären Sie die Unterschiede zwischen beiden Verschaltungen in M1.<br />
b) Analogisieren Sie die Symbole des Modells mit den Zellen der Retina (s. Folie)<br />
M1: Verschaltungsprinzip des Erregungsmusters in der Netzhaut<br />
Aufgabe 2<br />
Ermitteln Sie in M2 die Erregungsstärke („Empfindungsstärke“) in Form von Ziffern und tragen Sie<br />
diese in die Quadrate ein. Gehen Sie dabei von einem Hemmbeitrag von 20% der inhibitorischen<br />
Neuronen aus. (s. Werte in M1) Tragen Sie die Beträge in die Dreiecke ein.<br />
Zeichnen Sie die Erregungsstärken als Kurve in <strong>das</strong> Diagramm.<br />
M2: Verschaltungsprinzip beim Helligkeitsübergang weiß/hellgrau<br />
Partnerarbeit Aufgabe 3<br />
Stellen Sie sich gegenseitig die Ergebnisse aus Aufgabe 2 vor. Verorten Sie die Streifen in dem<br />
machschen Streifen.
Einzelarbeit A1b<br />
Aufgabe 1<br />
a) Erklären Sie die Unterschiede zwischen beiden Verschaltungen in M1.<br />
b) Analogisieren Sie die Symbole des Modells mit den Zellen der Retina (s. Folie)<br />
M1: Verschaltungsprinzip des Erregungsmusters in der Netzhaut<br />
Aufgabe 2<br />
Ermitteln Sie in M2 die Erregungsstärke („Empfindungsstärke“) in Form von Ziffern und tragen Sie<br />
diese in die Quadrate ein. Gehen Sie dabei von einem Hemmbeitrag von 20% der inhibitorischen<br />
Neuronen aus. (s. Werte in M1) Tragen Sie die Beträge in die Dreiecke ein.<br />
Zeichne die Erregungsstärken als Kurve in <strong>das</strong> Diagramm.<br />
M2: Verschaltungsprinzip beim Helligkeitsübergang dunkelgrau/grau<br />
Partnerarbeit Aufgabe 3<br />
Stellen Sie sich gegenseitig die Ergebnisse aus Aufgabe 2 vor. Verorten Sie die Streifen in dem<br />
machschen Streifen.
Gruppenarbeit AB 2<br />
M3: Schematischer Abbildung zum Aufbau der Retina<br />
M4: Machsche Streifen<br />
Aufgabe 4<br />
Übertragen Sie den Diagrammverlauf auf Ihre Folie mit den drei Stufungen.<br />
Aufgabe 5<br />
Erklären Sie, wie es zu dem Phänomen der optischen Täuschung bei den machschen Streifen kommt.<br />
Nehmen Sie dazu <strong>das</strong> Erregungsdiagramm zu Hilfe. Benennen Sie dabei auch die Art der zugrunde<br />
liegenden neuronalen Verarbeitung mit Hilfe der Abbildung zur Retina. Benutzen Sie dabei folgende<br />
Fachbegriffe: laterale Inhibition und Kontrastverstärkung (lateinisch: latus → die Seite)<br />
Aufgabe 6<br />
Nehmen Sie Bezug zu den Ausgangshypothesen und begründen Sie Ihre Entscheidung.
Zusatzaufgaben:<br />
Bewerten Sie kritisch die Vereinfachungen -von denen <strong>das</strong> Modell zur Erklärung der optischen<br />
Täuschung ausgeht- in Bezug auf den tatsächlichen Aufbau der Retina.<br />
Erläutern Sie die biologische Bedeutung hinter diesen Phänomenen.