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)



Biologieaufgabe: Dünndarm
 
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


Bau der Dünndarmwand
Aufgabe: Beschrifte die Abbildungen mit Hilfe des Buches.

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