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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.