BLK-Programm Sinus  Set 2  Schleswig-Holstein
Eva Rademann, Bernd Blume Regionalseminar Mitte des IPTS Kiel, Studiengruppe Biologie;  25.8.99
Rückmeldung zu dieser Datei bitte an berndblume@t-online.de (Bernd Blume)



Bearbeitung einer Aufgabe zum Thema
Bau und Funktion der Dünndarmwand
 
Das Wesentliche in Kürze:
Eine Lehrbuchaufgabe für Biologie Klasse 9, Ernährung, wird so neu formuliert, dass ihr Einsatz hilft, vorhandene Mängel in den Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler zu beheben.

Mängelanalyse:
Die Schülerinnen und Schüler sind oft unmotiviert.
Sie sind kaum in der Lage, eigenständig zu recherchieren.
In Tests werden nur Fragen nach Erlernbarem ohne Ursachenverständnis mit guten Ergebnissen beantwortet.
Aufgaben, die durchdacht werden müssen, werden dagegen nur unzureichend beantwortet.
Sie wollen schnell fertige Antworten haben.
Sie trauen sich zu wenig, sich fachbezogen zu äußern.
Eigene Vorstellungen werden sprachlich unzureichend ausformuliert.
Die bisherigen Aufgaben sind nur auf eine mögliche Antwort ausgelegt.

Ziele:
Deutliche Steigerung des sachbezogenen Engagements von Schülerinnen und Schülern.
Deutliche Steigerung im problemorientierten Denken und in der Hypothesenbildung.
Fähigkeit, fachliche Sachverhalte anschaulich modell- oder bildhaft zu beschreiben.
Deutliche Steigerung der Sprachkompetenz.



Aufgabenauswahl:
1. Nennt Beispiele für die Bedeutung großer Oberflächen als Kontaktflächen.
Aus: Bauer E.W.: Humanbiologie, Cornelsen, Bielefeld 1987, S. 78

Unterrichtliche Voraussetzungen: Behandelt wurde in der Vorstunde der Verdauungstrakt.

Behauptungen: Die Aufgabe beinhaltet:
- themen- und Aspekte = horizontale Vernetzung
- einen Lebensweltbezug
- Aspekte der vertikalen Vernetzung

Methoden der Untersuchung

Mögliche Evaluationszugänge sind:
- Aufgabenanalyse
- Introspektion (Reflexion beim Lösen aus Schülersicht)
- Expertenanalysen (Analyse z.B. durch Fachkollegen, mit gezieltem Auftrag).
- Klassenweise Durchführung (mit Auswertung von Lösungsprotokollen.)
- Lautes Denken (Gedanken während der Bearbeitung äußern und protokollieren.)
- Extremgruppen-Analysen (Bearbeitung z.B. durch leistungsstarke/schwache S. erproben)
- Instruktionsverständnis (testen, ob Auftrag der Aufgabe verstanden wird)
- Kontext (Wechselwirkungen mit dem umgebenden Unterricht)

Analyse:

Vernetzung: fächerübergreifende Aspekte für Sport, Physik, Chemie: Teilchenbewegung, Diffusion, Osmose, Katalysatoren
Die Themen Atmung (Lungenbläschen) und Blutkreislauf (Kapillarsystem) sowie Schwangerschaft (Mutterkuchen) beinhalten den Oberflächenaspekt (später auch: Oberflächenvergrößerung in Zellorganellen)

Probleme: Anschaulichkeit, Motivation
Der Themenbezug (Ernährung) ist unklar. Erwünscht aus Sicht der Biologie:große Oberflächen begünstigen einen schnellen Stoffaustausch, bzw. die Aufnahme von Nährstoffen, Vitaminen und Mineralstoffen.



Veränderung der Aufgabe:

1. Unterrichtsbedingungen

1.1. Fach: Biologie
1.2.Klasse: 9
1.3. Thema: Ernährung

2. Sachstruktur

2.1. Aufgabentext:
Die Dünndarmwand eines Menschen hat eine Oberfläche von ca. 125 m2.
i. Beschreibt anschaulich die Fläche.
ii. Welche Eigenschaften muß die Dünndarmwand besitzen, um
    1. in der Bauchhöhle untergebracht werden zu können und
    2. die Stoffaufnahme zu ermöglichen.
Zu 1.: Ermittelt das Volumen des Darmtraktes. Veranschaulicht Eure Antwort. (Hilfsmittel: Torso, Zeitungspapier, Frischhaltefolien, Zollstock, skalierte (Volumen) Glaswanne, Bechergläser,Taschenrechner)

iii. Formuliert Hypothesen zur Notwendigkeit einer solch großen Fläche der Dünndarmwand und ihrer Funktion.

Vorstellung der Ergebnisse im Plenum. Besprechen der Hypothesen

Hausaufgabe:
iv. Beschreibe den tatsächlichen Bau der Dünndarmwand und vergleiche mit den Ergebnissen der Vorstunde.
v. Eine möglichst große Oberfläche in einem begrenzten Volumen unterzubringen ist nicht nur im Dünndarm wichtig. Stelle weitere Beispiele zusammen.

2.2. Ergebnisse
i. Beschreibung an selbstgewählten Beispielen

ii. Z.B. Erklärung anhand der Materialien. Mathematischer Zusammenhang Material/Fläche/Volumenbedarf. Notwendigkeit der Dünnwandigkeit der Dünndarmmembran und der selektiven Durchlässigkeit von Teilchen.

iii. Z.B. kontrollierte Aufnahme von Nährstoffbausteinen, Vitaminen und Mineralstoffen in einer kurzen Zeit. Hypothesenbesprechung: Zusammenhang Oberfläche/Nährstoffaufnahme/Zeit.

iv. Bau der Dünndarmwand (Falten, Zotten, Mikrozotten, Dünnwandigkeit; Transport: Kapillar- und Lymphsystem)

v. Z.B. Atmungsorgane, Blutkreislauf, Mutterkuchen, Katalysator (Kfz) (2.3.)

3. Unterrichtskontext

3.1. Unterrichtliche Voraussetzungen: Nahrung: Zusammensetzung und Verdauung

3.3. Erwartungen (Qualitätsstandards):
 
Die folgende Aussage trifft zu für... fast alle viele mehrere keine
Schülerinnen und Schüler bearbeiten sichtbar engagiert die Aufgaben.        
Sie erklären anschaulich z.B. durch Auffaltung von Papier geforderte Sachverhalte.         
Sie sind in der Lage, begründbare Hypothesen zu formulieren.         
Sie sind in der Lage, im Biologiebuch oder anderen Quellen strukturiert (Stichwortverzeichnis/Suchbegriffe zu recherchieren und ihre Vorgehensweise zu beschreiben.        
Sie erkennen den Zusammenhang Oberfläche/Nährstoffaufnahme/Zeit.        
Sie erkennen die Notwendigkeit der Dünnwandigkeit der Dünndarmmembran.        
Sie können den Bau der Dünndarmwand beschreiben.         
Sie sind in der Lage, weitere Beispiele einer Oberflächenvergrößerung pro Volumeneinheit 
a) in der Biologie und 
b) fächerübergreifend zu formulieren. 
       
Sie bedienen sich beim Verbalisieren einer fachlich und sprachlich korrekten Sprache.        

3.5. Unterrichtsphase

Geplant ist eine volle Schulstunde. Die Aufgaben i -iii sollen Gruppenarbeit 25' , iv und v in Einzelarbeit als Hausaufgabe erledigt werden 25'. Die Auswertung erfolgt im Plenum. Zeitbedarf: i -iii 15', iv - v 15'.

4. Bearbeitung durch die Schüler(innen) (noch offen)

5. Auswertung der Bearbeitung

Durch eine Unterrichtsbeobachtung lassen sich die Erwartungen einschätzen: Videodokumentation?

Optimierung: begründete Aufgabenveränderung