1. Sachanalyse

Das Lichtmikroskop ist ein optisches Gerät zur Vergrößerung von sehr kleinen Objekten und wurde in seiner heutigen Form und Funktionsweise etwa im 17. Jahrhundert entwickelt, es gehört heute zu den wichtigsten Arbeitsgeräten in den vielfältigen Arbeitsbereichen der Biologie. Durch die Erfindung des Lichtmikroskops, und später natürlich auch durch die Erfindung des Elektronen- und anderen Mikroskopformen, ist es den Menschen gelungen einen Einblick in die „Welt des Kleinen“ zu erlangen, der den Menschen allein durch die Sehkraft der Augen bis dahin im verborgenen lag. Es ist seither möglich, kleinste Lebewesen und Materialien zu betrachten oder auch die kleinsten Bausteine von größeren Organismen. Für die beschriebene Unterrichtsstunde werden die Schüler ein solches Lichtmikroskop benutzen. Bei dieser Form der Mikroskopie werden die betrachteten Objekte mit einer Lichtquelle von unten durchleuchtet und die Strahlen durch ein Linsensystem so gebündelt, dass das durchleuchtete Objekt im Auge des Betrachters bis zu 400 mal größer erscheint. Da die Objekte durchleuchtet werden müssen, sollten die Präparate allerdings eine gewisse Dicke nicht überschreiten. ¹ Die Blättchen der Wasserpest eignen sich hervorragend für das Lichtmikroskop, da diese aus einer sehr dünnen Schicht Zellen bestehen, und somit leicht durchleuchtet werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Blättchen der Wasserpest nicht zusätzlich präpariert werden müssen. Die Wasserpest ist, wie der Name schon sagt, eine sehr schnell wachsende Wasserpflanze, die in heimischen Gewässern durchaus häufig zu finden ist.

Eigentlich kommt die Wasserpest aus Amerika und wurde vor nicht allzu langer Zeit nach Europa eingeführt. Die generell anspruchslose Wasserpflanzen fühlt sich in unserem Klima offensichtlich sehr wohl und wächst, wenn es die Gegebenheiten zulassen, in Seen, Flüssen und kleinen Gartenteichen. ² Aufgrund ihrer relativen Anspruchslosigkeit an Umweltbedingungen ist die Wasserpest mit einigen Unterarten eine sehr begehrte Aquarienpflanze.

Zellen sind die Grundbausteine aller Lebewesen und die Zellbiologie befasst sich mit der Erforschung der Zellen, deren Kompartimente, deren Teilung und Bewegung. Die Zellen bzw. Zellverbände der Wasserpest sind sehr gut unter dem Mikroskop erkennbar. Die Schüler werden höchst wahrscheinlich die Zellwände der Zellen, welche den Zellen eine gewisse Struktur und Festigkeit geben, sowie die grünen

¹ Campbell 2006, S. 130-131

² http://www.ufz.de/index.php?de=17288 (16.10.2009)

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Chloroplasten, die Photosynthesebetreibenden Blattgrünkörper, welche nur in den Blättern der Pflanze zu finden sind, erkennen. Denn Pflanzen und damit auch ihre Zellen sind normalerweise immer grün gefärbt. Die Ursache dieser Grünfärbung wird sichtbar bei der mikroskopischen Untersuchung von Zellen der Wasserpest. Dabei zeigt sich den Schülern höchstwahrscheinlich, dass grüne Pflanzenzellen in ihrem Zellplasma Chloroplasten enthalten, die auffallend grün gefärbt sind, da sie den Farbstoff Chlorophyll besitzen. Die genauere Beobachtung von Zellen der Wasserpest zeigt eventuell auch die Bewegung der Chloroplasten durch die Strömung des Zellplasmas.

2. Begründung der Reihe

Wenn man sich den hessischen Lehrplan für die Klasse 10G anschaut, heißt es unter anderem, dass „wenn man Strukturen und Leistungen einzelner Organe oder des ganzen Organismus begreifen will, man sich auch mit den Strukturen und Leistungen einzelner Zellen befassen muss“. Dieser Zusammenhang von Zelle und Organismus sollte im Unterricht mit Hilfe von Methoden wie dem Mikroskopieren verdeutlicht werden. Die Struktur und die Angaben zur Funktion der Bäume, die Schüler in der Sekundarstufe I auf den ersten Blick erkennen können, verlangt nun nach neuen Methoden zur Untersuchung dieser und anderer Lebewesen. Wenn man die Struktur der verschiedenen Zelltypen möglichst vollständig erkennen möchte, so sollte auf die Arbeitsmethode des Mikroskopierens zurückgegriffen werden. Als obligatorischer Unterrichtsinhalt findet der Vergleich pflanzlicher mit tierischen Zellen hier einen passenden Zugang.

Das Thema Zellen ist für die Schüler von großer Wichtigkeit und auch mit großem Interesse besetzt. Die Schüler wissen, dass ihr eigener Körper und die gesamte Tier-und Pflanzenwelt aus einer Vielzahl von verschiedenen Zelltypen besteht. Für das Unterrichtsfach Biologie spielt das Thema Zellen insofern eine große Rolle, als das viele wichtige Themenbereiche auf ein gewisses Grundwissen im Bereich der Zellbiologie aufbauen. Zu diesen Themen gehören unter anderem die Genetik, Zellen und Gewebe aber natürlich auch alle allgemeinen Stoffwechselprozesse. Die Schüler kommen auch außerhalb der Schule oft in Kontakt mit der Zellbiologie. In den Nachrichten zum Beispiel erscheinen immer wieder Themen, welche die Zellbiologie betreffen (Klonen). Aber auch der Kontakt mit Krankheiten wie Krebs bleibt den Schülern nicht erspart.

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3. Stellung der Stunde in der Unterrichtsreihe

Für die Unterrichtseinheit „Die Zelle als offenes System“ werden im hessischen Lehrplan (G8) insgesamt 20 Unterrichtsstunden vorgeschlagen. Die Doppelstunde „Mikroskopieren von Zellen der Wasserpest“ stellt im Lehrplan, als auch in meiner Planung die erste Doppelstunde von insgesamt zehn Doppelstunden zur Einheit dar. Dieses Thema eignet sich hervorragend , um in das Thema Zellen einzusteigen, da es durch die offene und forschende Arbeitsmethode des Mikroskopierens sehr motivierend wirken kann. Die Schüler kommen dem Thema auf eine ihnen sehr zusagende Art entgegen. In der darauffolgenden Doppelstunde werden die Schüler ähnlich arbeiten, denn dort wird die Mundschleimhaut mikroskopiert, um die Unterschiede von pflanzlichen und tierischen Zellen noch mal genauestens zu besprechen. Obwohl im oben genannten Lehrplan erst in der nächsten Unterrichtseinheit „Zelluläre Strukturen“ auf die bis jetzt noch nicht behandelten Strukturen von Zellen eingegangen werden sollte, würde ich diese bereits an die vergangenen Stunden anknüpfen, um dann danach mit dem eigentlichem Verlauf wie z.B. der „Phagozytose“ oder „Transportmechanismen“ fortzufahren, da ich diese Reihenfolge aufgrund des Zusammenhanges der Themenbereiche für passender erachte.

4. Begründung der Stunde

Da Schüler im Unterricht sehr oft nur mit Ergebnissen der Wissenschaft konfrontiert werden, bietet das Mikroskopieren ihnen eine sehr gute Möglichkeit selbstständig mit den Arbeitsweisen der Biologie vertraut zu werden. Und damit die Schüler mit solchen Arbeitsmethoden vertraut werden, sollten diese häufig in den Biologieunterricht eingebaut werden. Der Zeitaufwand beim Mikroskopieren ist eventuell etwas größer als das Lesen eines Textes im Biologiebuch, vor allem was die geringe Anzahl an Biologiestunden im Vergleich zu anderen Fächern betrifft, so sind die affektiven Lernerfolge bei solchen forschend-entdeckenden

Unterrichtsmethoden jedoch immer wieder erstaunlich hoch. Die Kinder sind mit riesiger Begeisterung dabei und es entwickelt sich erstaunlich schnell ein unermesslicher Erkundungsdrang. Sobald die zu betrachtenden Objekte intensiv aber ausreichend untersucht wurden, versuchen die Schüler, wie selbstverständlich, alles was ihnen zwischen die Finger kommt unter das Mikroskop zu legen, um es

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