2. Unterrichtsbesuch im Fach Biologie · c. Bonusblatt am Pult 4. Forschungsergebnis Foto des...
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MONIQUE PESCH
Anwärterin des Lehramts an Gymnasien und Gesamtschulen
Studienseminar Engelskirchen
2. Unterrichtsbesuch im Fach Biologie
Datum 04.04.2014
Uhrzeit 8.00 – 8.45 Uhr
Unterrichtsfach Biologie
Lerngruppe 5c
Raum B110
Fachseminarleiter/in
Kernseminarleiter/in
Ausbildungsbeauftragte
Schulleiter/in
Ausbildungslehrer/in keine/r (BDU-Kurs)
Thema der Unterrichtsreihe „Was macht uns so vielseitig beweglich?“ –
Der menschliche Bewegungsapparat.
Thema der Unterrichtsstunde „Warum schrumpfen wir über Tag?“ Erarbeitung der
Funktionen der Bandscheiben anhand eines
vorgegebenen Funktionsmodells
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Hauptintention der Stunde
Indem die SuS die dämpfende Wirkung der Bandscheiben vereinfacht am Modell
beobachten und dies, durch die Bearbeitung des Materials, mit dem Flüssigkeitsverlust der
Bandscheiben im Tagesverlauf in Verbindung bringen, erweitern sie ihr Fachwissen über den
Aufbau und die Funktion der Bandscheiben als Teil ihrer konzeptbezogenen
Fachkompetenz.
Kompetenzorientierte Zielsetzungen
Konzeptbezogene Kompetenzen
Basiskonzept Die SuS…
Struktur und Funktion erklären den Aufbau und die Funktion der Bandscheiben
System erklären die Bedeutung der Bandscheiben für das Bewegungssystem
Prozessbezogene Kompetenzen
Kompetenzbereich Die SuS…
Erkenntnisgewinnung leiten die Forscherfrage nach vorheriger Phänomenbetrachtung ab
entwickeln Vermutungen zur Beantwortung der Forscherfrage
führen vorgegebene Experimente mit Hilfe eines Modells zur Funktion der Bandscheiben durch und werten diese aus.
erläutern und lösen die naturwissenschaftliche Frage, warum Menschen über Tag „schrumpfen“
Kommunikation setzten schriftliche Versuchsanleitungen sachgerecht um und kommunizieren ihre Ergebnisse adressatengerecht
können sich im Team verständigen und kooperativ Arbeitsaufträge bearbeiten
beschreiben Beobachtungen und setzten diese in Bezug zur Forscherfrage
Bewerten bewerten die Bedeutung der Bandscheiben für das Bewegungssystem
Lerngruppenanalyse und Lernausgangslage
Die Klasse 5c des Herder-Gymnasiums Köln setzt sich aus insgesamt 30 Schülerinnen und
Schülern zusammen (zur Erleichterung der Lesbarkeit wird im Folgenden die Kurzform „SuS“
verwendet). Unter den 30 SuS befinden sich 14 Jungen und 16 Mädchen, die Klasse weißt
somit ein annähernd ausgeglichenes Geschlechterverhältnis auf. In A-Wochen (gerade
Kalenderwoche) hat die Klasse zwei Doppelstunden Biologie, in der B-Woche eine
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Doppelstunde. Ich unterrichte die SuS im Rahmen des selbständigen Unterrichts seit Beginn
dieses Halbjahres.
Die SuS zeigen im Allgemeinen ein sehr großes Interesse an der Biologie und den damit
verbundenen biologischen Phänomenen. Sie stellen viele fachbezogene Fragen, die meist
spontan im Verlauf der Stunde gestellt werden und oft nicht direkt zum behandelten Thema
passen. Des Weiteren ist die Klasse sehr lebhaft und zeigt teils starke Defizite bei der
Einhaltung von Verhaltensregeln. Diese geraten gerade in Erarbeitungs- und
Gruppenarbeitsphasen schnell in Vergessenheit. Daher wird die Einhaltung der
Verhaltensregeln zum jetzigen Zeitpunkt stark in den Vordergrund gerückt. Um den SuS eine
klare Struktur zu geben, wurden in der Klasse neue Rituale eingeführt, wie beispielsweise
die Klingel als Ruhezeichen und ein Wecker, um das Zeitmanagement der SuS zu schulen.
Zusätzlich wurden – gemeinsam mit den SuS – Klassenregeln erarbeitet und Konsequenzen,
welche bei Verstößen gegen die Regeln folgen, aufgestellt. Durch ihre Unterschrift auf einem
im Fachraum aufgehängten Regelplakat haben die SuS ihre Bereitschaft zur Einhaltung der
Regeln gezeigt.
Außerdem lassen sich hinsichtlich des Arbeitstempos und der Auffassungsgabe starke
Schwankungen innerhalb der Klasse erkennen. Dieser Heterogenität wird versucht
entgegenzuwirken, indem zum einen, neben dem von allen SuS zu bearbeitenden Material,
zusätzlich ein Bonusblatt und eine Expertenaufgabe bereitgestellt werden. Zum anderen
ermöglicht die Methode des Lerntempo-Duetts eine Differenzierung nach dem jeweils
individuellen Arbeitstempo der SuS.
Einige SuS arbeiten sehr konzentriert und motiviert, andere neigen eher zu unproduktivem
Verhalten. Sie lassen sich leicht ablenken und haben Schwierigkeiten, sich zu konzentrieren.
Aufgrund dessen wurde bereits die Sitzordnung verändert. Wie sinnvoll diese ist, wird sich in
den nächsten Stunden zeigen.
Der Aufbau und die Funktion der Wirbelsäule, als notwendige Voraussetzung für diese
Stunde, ist in der vorangegangenen Stunde behandelt worden. Der Zusammenhang
zwischen den Bandscheiben und der Beweglichkeit sowie der stoßdämpfenden Wirkung der
Wirbelsäule stellt die vorgesehene Lernprogression dieser Stunde dar. Der Weg der
biologischen Erkenntnisgewinnung als didaktisch-methodisches Prinzip wurde bereits
mehrfach im Unterricht beschritten. Allerdings fällt es den SuS noch schwer, begründete
Vermutungen aufzustellen. Da dies aber eine grundlegende, zu fördernde Kompetenz
darstellt, wird auch in dieser Stunde die Hypothesenbildung weiter geübt.
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Tabellarische Übersicht zur Reihe
Stundenthema Kompetenzorientierte Zielsetzung
Was macht uns so vielseitig beweglich? Der menschliche Bewegungsapparat Erarbeitung der an der Bewegung beteiligten Strukturen und Prozesse anhand von Informationstexten und Erfahrungsberichten der SuS.
- SuS aktivieren ihr Vorwissen und transferieren dies auf das Stundenthema. - SuS erläutern die Bedeutung des Sporttreibens aus gesundheitlicher und motivationaler Perspektive.
Ohne Knochen „läuft“ nichts – Das Skelett Die SuS erarbeiten in PA und EA den Aufbau des menschlichen Skeletts mit Hilfe von Informationstexten und Abbildungen.
- SuS beschreiben den Aufbau des menschlichen Skeletts. - SuS werten Informationen aus Texten und Grafiken aus und verarbeiten sie situationsgerecht.
Knochenstark! – Eine Reise durch den Knochen. Kooperative Erarbeitung der Struktur und Stabilität des Röhrenknochens anhand eines Experiments.
- SuS beschreiben den Aufbau des Röhrenknochens und kennen seine Stabilität. - SuS weisen in einem Experiment die Stabilität des Röhrenknochens nach.
Warum knacken Bibis Knochen? Auf den Spuren von Gelenkus knackus Kooperative Erarbeitung zu Aufbau und Funktion der Gelenke anhand eines Hörspiels und eines Experiments.
- SuS beschreiben und erklären den Aufbau und die Funktion der Gelenke. - SuS weisen in einem Experiment die Funktion des Knorpels und der Gelenkschmiere nach.
Warum knacken Bibis Knochen? Auf den Spuren von Gelenkus knackus II Kooperative Erarbeitung der Lage und Funktion verschiedener Gelenkstypen anhand von Informationstexten und Funktionsmodellen.
- SuS beschreiben und erklären die Lage und Funktion verschiedener Gelenkstypen. - SuS präsentieren und veranschaulichen verschiedene Gelenktypen.
Wie ist unser „Fleisch“ aufgebaut? Erarbeitung des Aufbaus eines Muskels anhand einer Abbildung in Einzelarbeit.
- SuS beschreiben und erklären den Aufbau eines Muskels. - SuS verfassen einen Informationstext zum Muskelaufbau sach- und adressatengerecht.
Wieso bleibt der Arm gebeugt, obwohl der Muskel entspannt ist? Kooperative Erarbeitung des Gegenspielerprinzips und dessen Bedeutung für die Bewegung anhand zweier Modelle.
- SuS beschreiben und erklären das Gegenspielerprinzip bei der Muskelkontraktion. - SuS vergleichen und bewerten Modelle hinsichtlich ihrer Aussagekraft.
Woher „weiß“ der Muskel, wann er sich zusammenziehen muss? Kooperative Erarbeitung der Signalaufnahme und –weiterleitung vom Sinnesorgan über das Gehirn zum Muskel anhand eines Informationstextes und Abbildungen.
- SuS beschreiben die Signalverarbeitung durch Nerven vom Gehirn zum Muskel. - SuS werten Informationen aus Texten und Grafiken aus und verarbeiten sie situationsgerecht.
Warum kann der Mensch aufrecht gehen? Kooperative und experimentelle Erarbeitung zum Aufbau der Wirbelsäule mit Hilfe eines Funktionsmodells.
- SuS beschreiben den Aufbau der Wirbelsäule und vergleichen ihn mit dem des Affen - SuS weisen mit Hilfe eines Modells die Belastbarkeit der Doppel-S-Form nach.
Warum schrumpfen meine Eltern über Tag? Erarbeitung der Funktion der Bandscheibe anhand eines Funktionsmodells.
s.o.
Haltung bewahren! – Schäden an der Wirbelsäule SuS erarbeiten mittels Infotexten und Modellen die Entstehung von Haltungsschäden, deren gesundheitliche Bedeutung und Präventionsmaßnahmen.
- SuS beschreiben die Bedeutung von Haltungsschäden und wie man diesen präventiv entgegenwirken kann.
Tabellarischer Verlaufsplan
Unterrichtsphase Unterrichtsschritte / Inhalte Sozialform / Methoden
Material / Medien
Didaktisch-methodische Schwerpunktsetzung
Einstieg
Reihenübersicht wird dargestellt -L bettet die Stunde in den Kontext der Reihe ein Impuls: Messergebnisse der Elternmessungen werden in einem Diagramm dargestellt -SuS benennen den Größenunterschied zwischen morgens und abends
UG Advance Organizer (Beamer) Folie Diagramm (OHP)
-Anknüpfung an vorherige U.-Inhalte, Aktivierung des Vorwissens -Hinführung zum Thema/zur Problemstellung Lebensweltlicher Bezug/Motivation: SuS haben ihre Eltern selber gemessen und sehen nun ihre Messergebnisse grafisch dargeboten. -SuS sollen langsam an das Lesen von Diagrammen herangeführt werden.
Problemati-sierung
SuS ermitteln die Forscherfrage: z.B. „Warum schrumpfen Menschen über Tag?“ o.ä. -ggf. lenkende Hinweise durch L -wird auf Folie notiert
UG Folie (OHP) -Einübung im Abschreiten des Wegs der Ekenntnisgewinnung: Problembenennung nach Phänomenbetrachtung -Motivation durch interessante Fragestellung und den Wunsch, diese zu klären.
Erarbeitung I
SuS erhalten eine Minute, um Vermutungen zur Problemfrage zu erdenken SuS stellen Vermutungen (Hypothesen) zur Beantwortung der Problemfrage auf -werden auf der Folie gesammelt
EA
UG
Folie (OHP) - SuS bekommen die Möglichkeit, sich individuell mit der Fragestellung zu beschäftigen intuitive Problemlösung, Anknüpfungsmöglichkeit an das Vorwissen der SuS -Einübung im Abschreiten des Wegs der Erkenntnisgewinnung: Formulierens begründeter Vermutungen Hypothesenbildung
Gelenk -Agenda für die SuS wird vorgestellt - Partnereinteilung und Materialholer bestimmen
UG AGENDA (Beamer)
-Prozessklarheit durch transparenten Stundenverlauf -Schaffung von Verbindlichkeit
Erarbeitung II
SuS führen mit dem Funktionsmodell einen Versuch durch und bearbeiten AB1 in PA SuS bearbeiten AB2 in EA SuS gehen zur „Haltestelle“ und warten auf neuen Partner SuS beantworten Forscherfrage in PA Bonusarbeitsauftrag für die schnellen SuS Expertenaufgabe für die ganz schnellen SuS
LTD PA EA PA
Zeituhr Modell WS AB 1 & 2 Haltestel-lenschild Bonusblatt Experten-aufgabe
- Selbstständiges Erarbeiten und Nachvollziehen der Forscherfrage. - ABs sind so gestaltet, dass sie durch die Stunde führen und die Eigenständigkeit der SuS fördern. - Binnendifferenzierung: Berücksichtigung unterschiedlicher Arbeitstempi der SuS: Lerntempoduett und Zusatzmaterial.
Ergebnis-sicherung
Forschungsergebnis wird von den SuS vorgetragen. ggf. Ergänzungen und Korrekturen
UG Folie (OHP) Sicherstellung, dass alle SuS die Ergebnisse fachlich korrekt und vollständig erfasst haben. 1. mögliches Stundenende
Reflexion
SuS vergleichen ihre zu Beginn aufgestellten Vermutungen mit den Ergebnissen aus der Erarbeitung
UG Folie (OHP) -Einübung im Abschreiten des Wegs der Erkenntnisgewinnung: Vergleich der Vermutungen mit dem Ergebnis Rekurrieren auf zuvor aufgestellte Hypothesen -Reflexion des Arbeitsprozesses
Legende: UG – Unterrichtsgespräch; LTD - Lerntempoduett; EA – Einzelarbeit; PA – Partnerarbeit; SV - Schülervortrag
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Anhang
Advance Organizer
Folie Diagramm, Forscherfrage und Hypothesen
Forscherfrage: ______________________________________________ ?
1,7
1,705
1,71
1,715
1,72
1,725
1,73
1,735
morgens abends
Messergebnisse des Forschungsauftrages
durchschnittlicheKörpergröße in m
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AGENDA der Stunde
1. Forscherfrage entwickeln 2. Vermutungen sammeln 3. Forschung:
a. AB 1 + Modell PA (10 min) b. AB 2 EAPA (15 min) c. Bonusblatt am Pult
4. Forschungsergebnis
Foto des Funktionsmodells der Wirbelsäule
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Name: 5c Biologie 04.04.14
Arbeitsblatt 1: Das Modell der Wirbelsäule
Das Modell ist eine vereinfachte Abbildung eurer Wirbelsäule. Es ist zwar
größer als eure richtige Wirbelsäule, veranschaulicht euch aber trotzdem
sehr gut, wie sie funktioniert. Mit Hilfe dieses Modells wollen wir heute
unserer Forscherfrage genauer auf den Grund gehen.
Arbeitsaufträge:
1. Stellt das Modell der Wirbelsäule in die Mitte des Tisches. Drückt nun nacheinander ganz
feste mit eurer Handfläche auf die oberste Pappscheibe. Achtet darauf, dass ihr genau die
Mitte der Pappscheibe hinunterdrückt. Beobachtet was passiert.
2. Beschreibt, wie sich das Modell der Wirbelsäule verändert, wenn es von euch belastet
wird. Was passiert mit den Schaumstoff-/Pappscheiben? Schreibt eure Beobachtungen
genau auf. Antwortet in ganzen Sätzen.
Beobachtung:
Seid ihr mit eurer Beschreibung fertig? Dann holt euch das nächste Arbeitsblatt (AB2) am Pult ab.
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Name: 5c Biologie 04.04.14
Arbeitsblatt 2: Bandscheiben – Die Stoßdämpfer in unserem Körper
Infotext: Wie sind die Bandscheiben aufgebaut und welche Funktion haben sie?
Zwischen den harten Wirbeln der Wirbelsäule liegen die weichen Bandscheiben. Diese bestehen aus einem weichen,
inneren Kern, der mit Flüssigkeit gefüllt ist, und einer Hülle, welche den Kern umgibt. Diese Hülle ist aus einem etwas
festeren Material, das Bindegewebe genannt wird.
Die Bandscheiben sind sehr wichtig für uns, denn sie
ermöglichen der Wirbelsäule ihre Beweglichkeit und
dämpfen Stöße und Erschütterungen ab. Wenn du zum
Beispiel nach einem Sprung von einer kleinen Mauer
landest, federn die Bandscheiben den Stoß ab, ähnlich
wie die Stoßdämpfer beim Auto. Tagsüber werden die
Bandscheiben durch die Belastung zusammengedrückt
und verlieren etwas Flüssigkeit (Abb. 1). Während des
Schlafes wird die Wirbelsäule entlastet. Dann nehmen
die Bandscheiben wieder Flüssigkeit auf.
Arbeitsaufträge:
1. Lies dir den Infotext genau durch.
2. Nenne die beiden Funktionen der Bandscheibe.
1. Funktion: ______________________________________________
2. Funktion: ______________________________________________
3. Schau dir das Modell der Wirbelsäule nun noch einmal genauer an. Ordne die Teile des Modells
den entsprechenden Teilen der Wirbelsäule zu.
Teile im Modell: Teile in der echten Wirbelsäule:
Schaumstoffscheibe
Pappscheibe
Wenn du fertig bist, gehe zur Haltestelle und warte auf den nächsten der fertig ist. Dreht das Arbeitsblatt
um und beantwortet dann gemeinsam die Forscherfrage.
Abbildung 1 Schematische Darstellung von Wirbel und Bandscheibe, morgens (links), abends (rechts)
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Forscherfrage: Warum schrumpft der Mensch über Tag?
Forschungsergebnis:_____________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Ihr seid schon vor Ablauf der Zeit fertig? Super! Dann holt euch am Pult das
Bonusblatt.
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Name: 5c Biologie 04.04.14
Bonusblatt: Lückentext zum Aufbau und Funktion der Bandscheiben
Arbeitsauftrag:
Fülle die Lücken im Text mit den passenden Begriffen aus. Die folgenden Begriffe können dir dabei helfen. Aber
Achtung: nicht alle dargestellten Begriffe können in die Lücken eingesetzt werden!
Die Wirbelsäule ist die ________________ in unserem Körper. Sie besteht aus festen
__________________ und weichen ___________________________. Die Wirbel geben der
Wirbelsäule ihre Festigkeit und die Bandscheiben machen sie _________________. Die Bandscheiben
haben aber noch eine weitere wichtige Funktion: Sie ____________________ Stöße ab. Gefüllt sind die
Bandscheiben mit einer ____________________. Durch die Belastung am Tag, wie zum Beispiel langes
Sitzen oder Stehen, verlieren sie diese jedoch nach und nach. Erst, wenn die Wirbelsäule wieder
___________________ wird, wie beispielweise nachts, wenn wir im Bett liegen, nehmen sie wieder
Flüssigkeit auf.
Wenn du alle Lücken ausgefüllt hast, dann kannst du deine Ergebnisse an der Lösungsstation kontrollieren.
(Pult)
Du hast deinen Lückentext kontrolliert und hast immer noch Zeit? Wow, für dich gibt es eine
Expertenaufgabe am Pult!
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Lösungsblatt zur Bonusaufgabe
Die Wirbelsäule ist die Stütze in unserem Körper. Sie besteht aus festen Wirbeln
und weichen Bandscheiben. Die Wirbel geben der Wirbelsäule ihre Festigkeit und
die Bandscheiben machen sie beweglich. Die Bandscheiben haben aber noch eine
weitere wichtige Funktion: Sie dämpfen Stöße ab. Gefüllt sind die Bandscheiben
mit einer Flüssigkeit. Durch die Belastung am Tag, wie zum Beispiel langes Sitzen
oder Stehen, verlieren sie jedoch diese nach und nach. Erst, wenn die Wirbelsäule
wieder entlastet wird, wie beispielweise nachts, wenn wir im Bett liegen, nehmen
sie wieder Flüssigkeit auf.
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Name: 5c Biologie 04.04.14
Expertenaufgabe:
Verwende nochmals das Modell der Wirbelsäule. Drücke nun mit der ganzen
Hand auf die oberste Pappscheibe. Achte dieses Mal darauf, dass du die
Pappscheibe seitlich herunterdrückst (s. Pfeil in nebenstehender Abbildung).
Beschreibe deine Beobachtung.
____________________________________________________
____________________________________________________
____________________________________________________
Durch diesen Versuch kannst du sehen, was passiert, wenn die Wirbelsäule einseitig belastet wird, z.B.
beim Tragen eines Rucksacks auf nur einer Schulter.
Benenne den Teil der Wirbelsäule, der bei einseitiger Belastung besonders beansprucht wird.
___________________________
Beschreibe Möglichkeiten eine einseitige Belastung der Wirbelsäule zu vermeiden.
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
Glückwunsch, du bist nun ein Bandscheiben-Experte!
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Folie Ergebnissicherung
Forscherfrage:_________________________________________________________ ?
Beobachtung:
Die Schaumstoffscheiben werden durch die Belastung zusammengedrückt. Sie
werden dünner. Die Pappscheiben verändern sich nicht. Das gesamte Modell
wird durch das Hinunterdrücken kleiner.
1. Funktion: Bandscheiben ermöglichen die Beweglichkeit der Wirbelsäule
2. Funktion: Bandscheiben dämpfen Stöße und Erschütterungen ab
Teile im Modell: Teile in der echten Wirbelsäule:
Schaumstoffscheibe Bandscheibe
Pappscheibe Wirbel
Forschungsergebnis: Die im Kern der Bandscheiben enthaltene Flüssigkeit wird über
Tag abgegeben. Die Bandscheiben werden dadurch dünner. Nachts, wenn die Wirbelsäule
entlastet wird, nehmen die Bandscheiben wieder Flüssigkeit auf und werden größer. Aus
diesem Grund sind Menschen morgens größer als abends.