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Entwurf für den zweiten besonderen Unterrichtsbesuch im
Fach Biologie
Niedersachsen, Gymnasium
Thema der Unterrichtsreihe: Entwicklung von Pflanzen
Thema der Unterrichtsstunde: Samenkeimung am Beispiel der Kresse
(Lepidium sativum L.)- Auswertung der
Keimungsversuche
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1. Lerngruppenanalyse
Die Lerngruppe setzt sich aus 17 Schülern und 17 Schülerinnen zusammen.1 Aufgrund der Projekttage
und meiner einwöchigen Erkrankung hospitiere ich erst seit Mitte Februar in der Klasse.
Insgesamt habe ich die Klasse 3 Stunden beobachtet, bevor ich angefangen habe zu unterrichten.
Dementsprechend habe ich in der Hospitationsphase lediglich einen ersten Eindruck von der
Lerngruppe gewinnen können. Die heutige Stunde ist meine 7. Unterrichtsstunde in der 5.
Es herrscht eine gute Arbeitsatmosphäre. Bedingt durch das starke Interesse am Fach Biologie ist das
Beteiligungsprofil ebenfalls gut. Dies trifft insbesondere auf Einstiegssituationen zu.
Einige Schüler haben Probleme, sich über einen längeren Zeitraum im Unterrichtsgespräch zu
konzentrieren, andere benötigen sehr viel Zeit zum Schreiben bzw. um mit dem Arbeitsprozess zu
beginnen. Diese Schüler versuche ich durch positiven Zuspruch zu ermutigen. Bei der Klassengröße
ist es jedoch schwierig, allen Schülern die von ihnen geforderte Aufmerksamkeit im Verlauf einer
Stunde zukommen zu lassen.
Als Leistungsträger der Klasse sind, und zu nennen. Sie können schwierige Zusammenhänge schneller
erfassen und sprachlich veranschaulichen. Zugunsten leistungsschwächerer Schüler wie, und. werden
ihre Beiträge bei einfachen Sachverhalten zurückgestellt.
In Auswertungsphasen kommt das heterogene Leistungsgefüge verstärkt zum Vorschein. Einige
Schüler können auf einem abstrakten Niveau Zusammenhänge erfassen und verbalisieren, wohingegen
es anderen Schülern schwer fällt, diese Äußerungen nachzuvollziehen.2 Daher ist es wichtig eine
Zwischensicherung durchzuführen.3
Die Schüler kennen Gruppenarbeit, jedoch kommt es hin und wieder zu Spannungen innerhalb einiger
Gruppen. Die Kommunikation und die Kooperation bei dieser Sozialform müssen weiterhin geübt
werden.
Hinsichtlich der Vorgehensweise des wissenschaftspropädeutischen Erkenntnisweges haben die
Schüler altersbedingte Schwierigkeiten. Diese Methode muss ebenfalls noch verstärkt geübt werden.
Das Beschreiben wurde im Unterricht bereits mehrfach durchgeführt, trotzdem bedarf es weiteren
Übens. Mit dem Thematisieren von Versuchskritik haben die Schüler bislang keine Erfahrung.
In der letzten Stunde wurde der Begriff Keimling eingeführt.
2. Sachanalyse
Bei der Samenkeimung können die Quellungs-, die Atmungs-, und die Wachstumsphase unterschieden
werden.
Unabdingbare Voraussetzung für die Keimung und das anschließende Streckenwachstum des
Keimlings ist Wasser. Aber auch Sauerstoff wird ab der Atmungsphase benötigt und eine bestimmte
Temperatur muss ebenfalls gegeben sein.
1 Der Begriff „Schüler“ soll im Folgenden generisch verstanden werden.2 Näheres kann dem Sitzplan entnommen werden.3 siehe Methodik: Ankreuzen in der Tabelle.
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In feuchter Umgebung kommt es zu einer passiven Wasseraufnahme. Die Quellung ist ein rein
physikalischer, reversibler Vorgang. Die Quellung führt zu einer starken Volumenzunahme aller
Samenbestandteile.
In der Atmungsphase beginnt im Samengewebe ein aktiv gesteuerter Stoffwechsel, durch den das
Auskeimen vorbereitet wird.4 Wenn mit dem Beginn der Wachstumsphase die Radicula durch die
Samenschale bricht, kommt es zu einem erneuten starken Anstieg der Atmungsaktivität.
Die Abwesenheit oder der Mangel an Sauerstoff unterdrückt die für die Keimung notwendige Atmung
und führt zu einer Anreicherung an potentiell giftigen Produkten der Atmung wie Acetaldehyd,
Ethanol und Lactat.5
Die optimalen Temperaturbedingungen zur Keimung sind bei den verschiedenen Pflanzenarten
unterschiedlich, sie haben einen bestimmten Temperaturbereich, in dem Keimung und
Keimlingsentwicklung möglich sind. Minimal- und Maximaltemperaturen sind genetisch vorgegeben.
Bei zu niedrigen Temperaturen ist zwar ein Einquellen möglich, aber es erfolgt entweder kein
Embryonenwachstum oder die niedrigen Temperaturen beeinträchtigen den Embryo, so dass eine
vollständige Keimung verhindert wird. Wird die kritische Temperatur überschritten, werden in den
Plastiden zwar cytoplasmatisch synthetisierte Proteine angesammelt, aber die photosynthetischen
Membranen und Pigmente werden nicht angelegt, die Keimlinge werden nicht grün.6
3. Didaktische Begründung und Analyse
Samenkeimung geht dem Pflanzenwachstum voraus und ist somit eine wichtige Grundlage, auf der
alle weiteren Entwicklungsprozesse von Pflanzen beruhen. Im weiteren Unterrichtsverlauf werden die
Schüler mit diesen Entwicklungsprozessen konfrontiert und so für die Pflanzenwelt, der sie tagtäglich
begegnen, sensibilisiert. Darauf aufbauend kann die wichtige Leitlinie Umwelterziehung7 verfolgt
werden. Um dies z.B. durch das Thematisieren von unter Naturschutz stehenden Pflanzen zu
verwirklichen, sollte ein Basiswissen über Pflanzen bei den Schülern vorhanden sein. Zu diesem
Basiswissen gehören auch die Bedingungen unter denen Samenkeimung stattfindet.
Durch das Durchführen und Auswerten von Experimenten werden die Schüler dazu angeleitet, sich
eigenständig situationsgerecht Wissen anzueignen.8 Diese Arbeitsweisen und auch das Beobachten
sind wichtige naturwissenschaftliche Methoden9 die vermittelt werden müssen, da sie grundlegend für
den naturwissenschaftlichen Unterricht sind und die Schüler bis in die Oberstufe mit ihnen arbeiten
werden.
Die curricularen Vorgaben für die Schuljahrgänge 5/6 sehen die Beschäftigung mit dem Thema
„Pflanzen sind Lebewesen“ vor.10 In diesem Rahmen sollen die Bedingungen für Keimung und
Wachstum thematisiert werden.
4 Ziron, 2000, S. 6.5 Ziron, 2000, S. 6.6 Ziron, 2000, S. 5.7 RRL S.21.8 RRL S. 14.9 Sie gehören dem Kompetenzbereich „Methoden der Erkenntnisgewinnung“ an (curriculare Vorgaben 5/6 Klasse)10 curriculare Vorgaben S. 40.
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Der Schwerpunkt dieser Stunde liegt in der Auswertung der Keimungsversuche von Kresse. Dabei
sollen die Schüler die Beobachtungen der Versuchsergebnisse protokollieren und die
Keimungsvoraussetzungen ableiten.
Durch die selbst angesetzte Versuchsreihe erfahren die Schüler direkt und persönlich, was mit den
Samen unter verschiedenen Bedingungen passiert. Durch diesen handlungsbezogenen Ansatz macht es
den Kindern mehr Spaß, sich mit der Thematik der Samenkeimung auseinander zu setzen und wird
ihnen nachhaltiger in Erinnerung bleiben. Außerdem praktizieren sie so die wichtigen Methoden des
Experimentierens und des Beobachtens von Naturobjekten.
Durch die veranschaulichenden Versuchsansätze kann dem altersbedingten geringen
Abstraktionsniveau entgegengewirkt werden. In den unteren Klassenstufen ist „Biologie zum
Anfassen“ besonders wichtig. Außerdem wurde die Motivation durch das praktische Arbeiten
gefördert.
Das gewählte Beispiel der Kresse ist für die Schüler gut zugänglich, da es aus dem Lebensumfeld der
Kinder stammt (viele Kinder kennen Kresse als Brotbelag). An dem gewählten Beispiel erfahren die
Schüler außerdem, wie man -zum Verzehr geeignete- Keimlinge züchten kann. Sie haben in der
letzten Stunde bereits angesprochen, dass Keimlinge wie auch Kresse vitaminreich und gesund sind.
So können die Schüler die im Unterricht erworbenen Kenntnisse in die außerschulische Lebenswelt
übertragen und es wird auch ein kleiner Beitrag zur gesunden Ernährung geleistet.
Im Rahmen des Biologieunterrichts der Klasse 5 kann nur phänomenologisch darauf eingegangen
werden, welche Faktoren auf die Samenkeimung wirken. Funktionale Erklärungen der für die
Keimung benötigten Faktoren (z.B. Sauerstoff für Atmung) können bei dieser Thematik aufgrund des
Entwicklungsstandes der Kinder nicht thematisiert werden, da diese Zusammenhänge für die Schüler
zu komplex sind.
Im Vorfeld wurde noch nicht auf die Quellung eingegangen, da es für die Schüler motivierender ist,
über eine eigens geplante Versuchsreihe in die Thematik der Samenkeimung einzusteigen. Somit kann
die funktionale Bedeutung des Wassers (zumindest für die Quellung) in dieser Stunde nicht geklärt
werden, auf sie soll aber im weiteren Verlauf des Unterrichts noch eingegangen werden.
Es wird eine vereinfachte Betrachtung der zur Samenkeimung nötigen Faktoren vorgenommen. Es
wird von Luft die Rede sein, da mit der Versuchsanordnung nicht geklärt werden kann, dass es
tatsächlich der Sauerstoff ist, der benötigt wird. Außerdem haben die Schüler noch kein Vorwissen
über Gase und die Zusammensetzung der Atmosphäre.
Es wird nicht thematisiert, dass eine bestimmte Mindesttemperatur zur Samenkeimung nötig ist,
sondern allgemein von Wärme gesprochen. Auf endogen programmierte Keimung oder auch
Lichtkeimer und Dunkelkeimer wird ebenfalls nicht eingegangen. Aus Gründen der Vereinfachung
und Transparenz wird nur auf typische Keimungsbedingungen eingegangen, die exemplarisch anhand
der Kresseversuche erarbeitet werden.
Bei der Arbeit mit Versuchen bietet es sich an, Versuchskritik zu äußern. Mit dieser
naturwissenschaftlichen Arbeitsweise werden die Kinder bis in die Oberstufe hinein konfrontiert, sie
stellt eine wichtige zu erwerbende Kompetenz dar.
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Stellung der Stunde im Unterrichtszusammenhang
Stunde Thema Inhalt 1. Samenkeimung „Was benötigen Samen zum Keimen?“, Planung von
verschiedenen Versuchen dazu2. Samenkeimung Ansetzen der Versuchsreihen3. Samenkeimung Auswertung der Versuchsreihen4. Pflanzenaufbau Vertiefen des Beobachtens: Kressepflanze unter dem
Binokular beobachten und zeichnen
Lernziele
Die Schüler sollen anhand ihrer Versuchsergebnisse erarbeiten, welche Faktoren Samen zum Keimen
benötigen.
Dabei sollen sie:
- zunächst den Unterrichtszusammenhang wiederholen
- die Versuchsergebnisse protokollieren und beschreiben
- die Versuchsergebnisse in Bezug zur Fragestellung auswerten und wissen, dass Kressesamen
Wasser, Wärme und Luft zum Keimen benötigen
- wissen, dass Erde und Licht nicht zum Keimen benötigt werden
- (üben, Versuchskritik zu äußern)
- sich darin verbessern, kooperativ zu arbeiten
4. Methodische Entscheidungen
Als Einstieg dienen die Ausgangsmaterialien anhand derer die Schüler die Versuchsreihen angesetzt
haben. Durch diesen Einstieg sollen die Schüler angeregt werden, sich zum Unterrichtszusammenhang
zu äußern und die Versuchsdurchführung zu beschreiben. Falls sich die Schüler wider Erwarten nur
auf die Versuchsdurchführung konzentrieren, werde ich nach dem Grund fragen. Vor allem
leistungsschwache Schüler können in dieser Phase sowohl auf die Fragestellung, die Vermutungen, die
Versuchsplanung sowie auf die Versuchsdurchführung eingehen. Durch den Einstieg wird folgerichtig
an die vorangegangene Stunde angeknüpft und Transparenz geschaffen. Die Wiederholung dient auch
als Information für die sieben Schüler, die in den letzten beiden Stunden nicht anwesend waren.11
Die Erarbeitung findet in Gruppen zu vier oder fünf Schülern statt12, so können sich die Kinder bei
möglichen Verständnisschwierigkeiten gegenseitig helfen. Bei der Komplexität des Materials (sieben
verschiedene Versuchsanordnungen) ist ein Gedankenaustausch sinnvoll. Schwächere Schüler erhalten
auf diese Weise Unterstützung. Die Gruppen sind so zusammengesetzt, dass schwächere Schüler mit
leistungsstärkeren zusammenarbeiten. Da die Schüler sehr unterschiedliche Schreibgeschwindigkeiten
haben, eher langsam schreiben und lang anhaltendes Schreiben vermieden werden soll, ist die Folie
stark vorstrukturiert. Als Hilfe für die leistungsschwachen Schüler ist es sinnvoll, eine Tabelle in der
gewählten Form vorzugeben, da es so einfacher ist, den Ergebnissatz über die Keimvoraussetzungen
11 Beim Ansetzen der Versuchsreihe waren die Gruppen so zusammengesetzt, dass sie heute durch die fehlenden Schüler auf vier bis fünf Kinder pro Gruppe aufgefüllt werden können.12 Es muss erwähnt werden, dass zurzeit immer einige Schüler wegen Krankheit fehlen und nicht damit zu rechnen ist, dass es zu einer Gruppengröße von fünf Kindern kommen wird.
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zu formulieren. Die ersten beiden Spalten der Tabelle stellen somit eine Zwischensicherung dar. Die
einzelnen Gruppen erhalten nur eine Folie (wird für alle Kinder als Arbeitsblatt kopiert). So soll
erreicht werden, dass die Schüler miteinander arbeiten und gemeinsam überlegen, was sie
aufschreiben, außerdem wird ausgeschlossen, dass jeder für sich alleine arbeitet. Die angestrebte
Kooperation ist wichtiger, als das individuelle Ausfüllen eines Arbeitsblattes.
Die Ergebnisse („Keimung ja oder nein“) werden auf einem Plakat an der Tafel, in welches jede
Gruppe ihre Ergebnisse einträgt, gesichert. Durch die Visualisierung haben alle Schüler die Ergebnisse
aller Gruppen direkt vor Augen und können sie vergleichend betrachten. Auf diese Weise werden die
Ergebnisse aller Gruppen gewürdigt und eine Dopplung vermieden. So wird man sowohl dem
Mitteilungsbedürfnis der Schüler gerecht, als auch dem Anspruch auf effizientes Arbeiten.
Die Ergebnisse auf dem Plakat werden im Unterrichtsgespräch besprochen. Alternativ könnte man
hier eine Schülerpräsentation wählen, diese könnte die Kinder möglicherweise überfordern/
abschrecken, da sie auf dem Plakat mit allen Gruppenergebnissen konfrontiert werden.
Danach stellen einige Gruppen ihren Ergebnissatz zu den Keimungsvoraussetzungen am OHP vor. Ein
gemeinsamer Satz wird an der Tafel festgehalten und von den Schülern auf das Arbeitsblatt mit der
Fragestellung und den Vermutungen notiert. So wird die Richtigkeit des Ergebnisses und Transparenz
gewährleistet.
Im Anschluss sollen ein oder zwei Gruppen (je nach verbleibender Zeit) die Beschreibungen zum
Aussehen der Keimlinge am OHP präsentieren. Die anderen Gruppen vergleichen dies mit ihren
Ergebnissen und werden bezüglich der Größe nicht immer auf die gleichen Ergebnisse kommen. Hier
soll zur Versuchskritik übergeleitet werden. Da die Schüler bislang noch keine Erfahrungen mit
Versuchskritik gemacht haben, muss ich die Schüler ggf. durch zusätzliche Impulse (z.B. Durch
welche Unterschiede beim Ansetzen der Versuche könnte man die Ergebnisse erklären?) unterstützen.
Da ich die Petrischalen über das Wochenende mitnehmen musste, ist den Schülern nicht völlig
gegenwärtig, wie ich die Samen in der Zeit gehalten habe. Dies könnte die Versuchskritik erschweren.
Möglicherweise muss ich ihnen ganz genau erklären, wie die Petrischalen bei mir zu Hause
aufbewahrt wurden. Aufgrund der möglichen Schwierigkeiten soll die Versuchskritik im
Unterrichtsgespräch stattfinden.
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5. Geplanter Unterrichtsverlauf:
Phase / Inhalt Sozialform
Medien Mögliche Probleme
Einstieg Stummer Impuls: Materialien, mit denen der Versuch angesetzt wurde: Schüler wiederholen Unterrichtszusammenhang.Ankleben des Plakats mit Fragestellung und Vermutungen (dient der Transparenz)
UG Versuchsmaterialien
Plakat
Schüler gehen nur auf Versuchsdurchführung ein, dann: Warum haben wir die Versuche angesetzt?
Erarbeitung
Die Schüler werten die Versuche anhand des Arbeitsblattes aus. Je ein Schüler jeder Gruppe trägt die Keimungsergebnisse in die Tabelle des Plakats ein.
GA Petrischalen mit Kresse, Folie,Plakat
Keine Eindeutigkeit (einige Samen sind ein wenig angekeimt, andere nicht)beim Versuch „wenig Luft“, dann thematisieren im anschließenden Gespräch
Ergebnis-sicherung
Besprechen des PlakatesEinige Gruppen präsentieren ihre Ergebnissätze zu den Bedingungen der Samenkeimung. Ein gemeinsamer Satz wird an der Tafel festgehalten. Schüler notieren diesen in ihre Mappe.Rückgriff auf die Vermutungen.----mögliches Std.ende----Schüler stellen das Aussehen der Keimlinge vor, die anderen Gruppen vergleichen die Ergebnisse und stellen Unterschiede fest.
UGSP
UG
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PlakatFolie
Tafel
Folie
Falls sich „wenig Luft“ als Problem herausstellt, muss beim Formulieren des Ergebnissatzes Luft mit einem Fragezeichen versehen werden und überlegt werden, wie man dies genauer herausbekommen könnte
Vertiefung Versuchskritik UG Einleitende Frage: Woran könnte es gelegen haben, dass sich die Keimlinge der verschiedenen Petrischalen unterschiedlich entwickelt haben? oder dann: Durch welche Unterschiede beim Ansetzen (alternativ beim Halten) der Versuche könnte man die Ergebnisse erklären?
HA Ich möchte meinen Keimautomaten verschenken, leider habe ich die Gebaruchsanweisung verloren. Du musst mir unbedingt helfen: Schreibe auf, was der neue Besitzer tun muss, damit er Keimlinge ernten kann.
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Anhang
mögliche Ergebnissicherung an der Tafel:
Kressesamen benötigen Wasser, Wärme und viel Luft zum Keimen. Licht und Erde benötigen sie nicht. Mögliche Ergänzung: Keimen sie im Dunkeln, werden die Keimlinge länger als in den übrigen Versuchen und die Blätter sind nicht grün.
2) Literaturliste
Eschenhagen, D. et al. (2003): Fachdidaktik Biologie. Köln.Kutschera, U. (1995): Kurzes Lehrbuch der Pflanzenphysiologie. Wiesbaden.Niedersächsisches Kultusministerium (Hrsg.) (1994): Rahmenrichtlinien für das Gymnasium- Schuljahrgänge 7-10 - Biologie. Hannover.Nultsch, W. (1996): Allgemeine Botanik. Stuttgart.Praxis der Naturwissenschaften (1987): Entwicklung bei Pflanzen. Heft 5. S. 1-5.Praxis der Naturwissenschaften (1987): der Einfluss von Licht auf die Entwicklung von Pflanzen. Heft 5. S. 25-36.Unterricht Biologie (1986): Samenkeimung - Förderung und Hemmung. Heft 118. S. 38- 44.Unterricht Biologie (2000): Sahnetöpfchen und Co. Selbstgemachte Versuchssets zur Samenkeimung. Heft 251. S. 22- 31.Weber, U. (Hrsg.) (2003): Biologie Oberstufe Gesamtband. Berlin.Ziron, C. (2000): Zum Keimverhalten ausgewählter Plantaginetea majoris- und Molinio- Arrhenatheretea-Arten. S. 1-18. Gießen.
3) Materialien
Arbeitsblatt (wird als Folie ausgegeben)siehe nächste Seite
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Keimungsversuche mit Kresse
Unsere Beobachtungen:Keimung
Keine Keimung
Aussehen der Keimlinge
Farbe Größe im der Blätter Vergleich
zum Kontrollversuch
1) Kontrollversuch(mit Erde, Wasser, Wärme, Licht und Luft)
2) Kresse ohne Erde
3) Kresse ohne Wasser
4) Kresse ohne Wärme
5) Kresse ohne Licht
6) Kresse mit viel Luft
7) Kresse mit wenig Luft
1)a) Kreuzt in der oben stehenden Tabelle an, ob es zur Keimung
gekommen ist oder nicht. Wenn ihr damit fertig seid, bestimmt einen aus eurer Gruppe, der diese Ergebnisse in das Plakat an der Tafel einträgt.
b) Beantwortet nun unsere Eingangsfrage: „Was benötigen Kressesamen zum Keimen?“ Notiert auch, was sie nicht benötigen.
a. Beschreibt das Aussehen der Keimlinge. Geht dabei auf die
Farbe der Blätter und auf die Größe der Keimlinge (verglichen mit dem Kontrollversuch) ein. Schreibt dazu Stichworte rechts in die Tabelle.
Hausaufgabe
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Ich möchte meinen Keimautomaten verschenken, leider habe ich die Gebrauchsanweisung verloren. Du musst mir unbedingt helfen: Schreibe auf, was der neue Besitzer tun muss, damit er Keimlinge ernten kann.
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