BLK-Programm Sinus
Set 2 Schleswig-Holstein
Eva
Rademann, Gymnasium Kronwerk Rendsburg, 15.11.1999, erweitert 5.2.2000;
Rückmeldung zu dieser
Datei bitte an eva.rademann@t-online.de
(Eva Rademann)
Das Wichtigste in Kürze:
Aufgabe zur Ernährung, Biologie 9; die Schüler sollen durch Experimente, durch Nachdenken und durch Nutzung bereitgestellter Information weitgehend selbständig herausfinden, wozu die Oberflächenvergrößerung (nicht nur) der Darmwand dient und wie sie realisiert wird. |
1 Aufgabe
Der Dünndarm des Menschen hat einen inneren Oberflächeninhalt von 200 m².
a) Beschreibe anschaulich die Größe dieser Fläche.
b) Versuche herauszufinden (mathematisch, gedanklich, zeichnerisch, experimentell), wie solch eine große Oberfläche im Volumen des Dünndarms untergebracht werden kann. Skizziere Deine Überlegungen auf einer OH-Folie. (Länge des Dünndarms: 4m, Durchmesser: 2cm)
c) Informiere dich über den tatsächlichen Bau der Dünndarmwand. Vergleiche ihn mit deinem Modell.
d) Erkläre die Notwendigkeit dieser starken Oberflächenvergrößerung.
e)
Oberflächenvergrößerung spielt nicht nur bei der Verdauung
eine bedeutende Rolle. Nenne weitere Beispiele aus der Biologie und aus
anderen Bereichen.
2 Rahmendaten | |
Autor, Schule | Eva Rademann, Gymnasium Kronwerk Rendsburg |
Fach | Biologie |
Klasse /Jahrgang | 9 |
Thema | Ernährung, Verdauung |
Entwicklungsstand der Aufgabe | im Biologieteam in Sankelmark besprochen, 24.11. im Unterricht erprobt |
3 Lösungswege und Ergebnisse | |
zu
a) Beschreibung an selbstgewählten Beispielen, z.B. Wohnfläche
eines Einfamilienhauses, unser Garten, 10 mal so groß wie mein Zimmer,
ein 10mx20m-Rechteck, das 2,5-fache unseres Biologie-Fachraums mit 80 m²...
zu b) Lösungswege verschiedener Art werden beschritten: mathematisch, gedanklich, zeichnerisch, experimentell (z.B. mit Hilfe eines selbstentwickelten Papiermodells aus Din A4-Blättern, Schere, Klebe; Ausstopfen des Volumens im Torso mit geknülltem Zeitungspapier oder Klarsichtfolie). zu c) dreifache Auffaltung der Darmwand durch Kerckringsche Falten, Zotten und Mikrovilli-Bürstensaum der Dünndarmzellen, die Zellwand muss sehr dünnwandig sein. zu d) Notwendigkeit der Oberflächenvergrößerung: Größe der Austauschfläche gewährleistet die schnelle Aufnahme aller Nährstoffteilchen ins Blut. Notwendigkeit der Dünnwandigkeit der Dünndarmzellmembranen: kurzer Transportweg der Nährstoffteilchen ins Blut- und Lymphgefäßsystem zu e) Lunge, Kiemen, Kapillarisierung des Blutkreislaufs, Plazenta, Riechschleimhaut, Gehirnwindungen, Kfz-Katalysator, Staubexplosion, Gardine, Ausstellungsfläche in Museen |
|
4 Unterrichtskontext | |
Kompetenzdefizite vor Einsatz der Aufgabe | -
Probleme beim Erfassen, Vorstellen und Behalten mathematischer Größen,
wie z.B. eines Flächeninhaltes
- Scheitern beim Bewältigen offener Aufgabenstellungen - Probleme beim fächerübergreifenden Anwenden nichtbiologischer Kenntnisse und Fertigkeiten im Biologieunterricht |
Ziele der Aufgabe | Die
Aufgabe
besitzt Lebensweltbezug, fördert durch die offene Aufgabenstellung problemlösendes Denken, lässt mehrere mögliche Lösungswege zu, fördert die horizontale Vernetzung durch den fächerübergreifenden Ansatz. |
Erwartungen zur Wirkung der Aufgabe im Unterricht | -
S. erklären anschaulich die Größe des Flächeninhalts.
- S. nutzen die Hilfsmittel zum Bauen/Zeichnen/Errechnen von Modellen. - S. verbalisieren ihre Vorgehensweise beim Lösen von Aufgaben. - S. erkennen die Notwendigkeit der mehrmaligen Auffaltung der Dünndarmwand. - S. kennen den Bau der Dünndarmwand und erklären die Funktion - S. nennen fächerübergreifend Beispiele zur Oberflächenvergrößerung |
Fachliche Voraussetzungen | mathematisch:
Flächeninhalt und Volumen
biologisch: Verdauung und Resorption der Nährstoffteilchen im Dünndarm |
Enthaltene Wiederholung | Verdauungsabläufe im Dünndarm |
Anforderungsbereiche | I, II, III |
Unterrichtsphase | Einstieg
(5 min)
Erarbeitung (20 min.) Vertiefung (5 min) c, d, e) Hausaufgabe |
Sozialform | Gruppenarbeit in 4-er Gruppen |
Lösungshilfen | Wellpappe |
Außerfachliche Bezüge | Mathematik |
5 Bearbeitung durch die Schüler | |
Motivationswirkung | Motivation sehr stark durch echten, mit Wasser gefüllten Schweine-Dünndarm, motivierend war auch der offene Ansatz der Aufgabenstellung |
Bearbeitungsdauer | 20 min |
Ergebnisse | Ergebnisse
zu a) fast Tennisplatzgröße (ca. 250 m²), Vergleich mit Biologieraum zu b) es entstanden ein Modell aus gefaltetem Papier und ein Modell aus Wellpappe, alle Gruppen hatten Zeichnungen der Faltung auf OH-Folien; einige Rechnungen sind nur mit (falschen) Endergebnissen notiert worden zu c) bis auf Rechtschreibfehler richtige Fachausdrücke zu d) unterschiedliche Ergebnisse bei leistungsstarken und schwächeren S zu e) Lunge, Heizung |
Fehler, Probleme | zu b) Rechnungen
mit falschen Ergebnissen ohne Lösungsweg
zu e) wenige, z.T. falsche Beispiele, es musste viel Einhilfe gegeben werd |
Vorschläge für Hilfe und Differenzierung | zu b) Fächer, Wellpappe, Frottehandtuch, Trockenhandtuch als Hilfestellungen nur bei Nachfrage |
6 Sicherung der Ergebnisse | |
Dauer | b) 10 min. für
die Darstellung der Ergebnisse aller Gruppen
c) 5 min. d) 5 min. e) 5 min |
Folge-/Zusatzaufgabe | Welche der abgebildeten Riechschleimhäute gehört zu Hund, Mensch und Reh? |
Beitrag zum folgenden Unterricht | vertikale Vernetzung: biologisches Prinzip wird im 11. Jg. wieder aufgegriffen bei Oberflächenvergrößerung der Membransysteme der Zelle (Chloroplasten, RER, Dictyosomen, Mitochondrien) |
Leistungsmessung | Beurteilung der
S.-Vorträge
Ergebnisse der HA Aufgabe im Test: "Erkläre den Begriff "Resorption". Durch welches Bauprinzip kann die Dünndarmwand eine schnelle Resorption ermöglichen?" |
7 Zusammenfassende Einschätzung | |
Erfahrungen beim Aufgabeneinsatz | sehr positiv, interessant, sehr gutes Abschneiden dieses Wissensbereichs im Test |
Verbesserungen | mehr Zeit für die Erarbeitung von b) erforderlich |
8 Hinweise | |
Tipps zum Experiment | |
Materialien, Literatur | Din
A4 Papier, Zeitungspapier, Frischhaltefolien, Torso, Zollstock, Taschenrechner
4m langer Schweinedünndarm Buch Natura 2, S. 184 Arbeitsblatt „Bau der Dünndarmwand", verändert aus: Auswertungs- und Informationsdienst für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (AID): Nahrung und Verdauung. Begleitheft zum gleichnamigen AID-Film, Bonn 1994, Seite 10 OH-Folie „Riechschleimhaut des Menschen, Hundes, Rehs"(aus: Rüschenbeck, Gabriele: Supernasen.Unterrichtsmodell für die Primarstufe (3. /4. Schülerjahrgang), aus: Unterricht Biologie 207, Jahrgang 19, 1995. S. 15-17 |
Sonstige Bemerkungen | |
Die Abbildung ist verkleinert und mit verringerter Auflösung wiedergegeben. Zur Erstellung einer Kopiervorlage benutze man gegebenenfalls die Original-Bilddatei.
Abbildung
aus:
Auswertungs-
und Informationsdienst für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten
(AID): Nahrung und Verdauung. Begleitheft zum gleichnamigen AID-Film, Bonn
1994, Seite 10, verändert