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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.

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