Unterrichtseinheit: Bau und Leistung des menschlichen Körpers – Das menschliche Skelett

Schwerpunkte

Das Hauptanliegen der Unterrichtreihe liegt in der Auseinandersetzung mit dem Körper des Menschen, insbesondere mit dem menschlichen Skelett. Die Schülerinnen und Schüler werden in der heutigen Stunde in einer Gruppenarbeit die Funktion der Bandscheiben mit Hilfe eines Funktionsmodells (Holzscheiben-Schaumstoff-Modell) begreifen. Dazu müssen sie erkennen, welche Teile an dem Modell der menschlichen Wirbelsäule entsprechen und die an dem Modell gewonnenen Erkenntnisse auf das Original übertragen.

Lernziele

Die Schülerinnen und Schüler erwerben in dieser Unterrichtsreihe Kenntnisse (im Bereich des Basiskonzeptes „Struktur und Funktion“) über den Stütz- und Bewegungsapparat des Menschen und gewinnen Einblicke über das Zusammenwirken von Knochen, Gelenken, Muskeln und Sehnen bei der Bewegung. In dieser Unterrichtsstunde ergründen die Schülerinnen und Schüler die Funktion der Bandscheiben. Weitere prozessbezogene Kompetenzen werden im Folgenden genannt:

Die Schülerinnen und Schüler…

Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:

- führen einfache Versuche zur Funktionalität der Bandscheiben durch (E4).

- beobachten und beschreiben ihre Erkenntnisse (E1).

- erkennen, welche Teile an dem Modell der menschlichen Wirbelsäule entsprechen (E7).

- können die Funktion der Bandscheiben und Bewegungen der Wirbelsäule mithilfe des Modells erklären (E9).

Kommunikation:

- tauschen sich untereinander in der Gruppe aus (K1).

- beschreiben und erklären die Funktion der Bandscheiben mit Hilfe des Modells (K4)

Bewertung:

- nutzen geeignete Modelle zur Erklärung einer Fragestellung (B8).

- beurteilen Anwendbarkeit und Aussagekraft des Modells (B9).

Die heutige Stunde dient der Vorbereitung auf die Thematisierung und Vermeidung von Haltungsschäden.

Lernausgangslage

Ich besuche die Klasse 5B seit Beginn des Schuljahres und unterrichte diese seit 4 Wochen im Rahmen meines Ausbildungsunterrichtes für zwei Stunden wöchentlich. Die Klasse wird insgesamt von 14 Mädchen und 15 Jungen besucht.

Die Schülerinnen und Schüler besitzen aus den vorhergehenden Stunden (und auch aus der Grundschule) Kenntnisse über den Aufbau des menschlichen Skelettes und über die Funktion (Schütz- und Stützfunktionen) bestimmter Knochen. Sie wissen, dass ein Modell (in diesem Falle ein Strukturmodell der Wirbelsäule aus der biologischen Sammlung der Schule) das Original abbildet, jedoch nicht in allen Punkten (Form, Material, Größe) diesem entsprechen muss. Ihnen wurde bewusst gemacht, dass Modelle in der Biologie helfen können Strukturen zu veranschaulichen, um Sachverhalte besser zu verstehen. Zu den Fähigkeiten der Schülerinnen und Schüler im Umgang mit Funktionsmodellen kann ich mich nicht äußern, da ich bisher keine Modelle dieser Art im Unterricht eingesetzt habe.

In der heutigen Stunde arbeiten die Schülerinnen und Schüler in Gruppen, da ich in einer vorangegangenen Stunde feststellen konnte, dass diese Methode in dieser Klasse effektiv und in einem geordneten Rahmen funktioniert. Es erscheint mir, als ob die Schüler Gruppenarbeiten aus der Grundschule gewöhnt sind. Zu diesem Zwecke habe ich die Tische für die heutige Stunde zu Gruppentischen umgestellt, was zu einer geänderten Sitzordnung führt. Aufgrund des guten Klassenklimas rechne ich dadurch jedoch nicht mit Schwierigkeiten. Da mir bis jetzt keine besonders unruhigen Schülerinnen oder Schüler aufgefallen sind, muss ich bei der Gruppeneinteilung keine Rücksicht darauf nehmen. Die meisten folgen dem Unterricht sehr aufmerksam und sind mit hoher Motivation dabei. Da die Schüler sehr mitteilungsbedürftig sind, das Meldeverhalten dadurch sehr groß, muss ich abwägen, wie ich eine Sammelphase oder ein Unterrichtgespräch führe, in einigen Fällen muss ich Meldungen abbrechen, wenn sie nicht zum Thema gehören oder nicht zielführend sind.

Den Schülerinnen und Schülern ist, nach den bisherigen Unterrichtsstunden die hypothetisch- deduktive Herangehensweise an einen Lerngegenstand mit Hilfe von Modellen nicht bekannt, d. h. sie kennen den Ablauf vom Aufstellen einer Hypothese, Planen und Durchführen eines Versuches, hin zum Beobachten und Auswerten der Ergebnisse nicht. Aus diesem Grunde erarbeite ich die Schritte gemeinsam mit der Klasse an der Tafel und auf einem Arbeitsblatt. Zukünftig (siehe Folgestunden) werden ich ihnen immer weniger Vorgaben machen, mit dem Ziel die Selbstständigkeit dieser Vorgehensweise zu schulen und zu festigen.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Im Lehrplan für Gesamtschulen in NRW wird das Rahmenthema „Mensch“ mit dem Inhalt „Bau und Leistung des menschlichen Körpers“ für die Jahrgangsstufen 5 und 6 vorgeschlagen. Inhalte aus der Menschenkunde sprechen die Schülerinnen und Schüler unmittelbar an. Sie können Vorgänge (wie z. B. Bewegung) bewusst an sich selbst erfahren. Biologische Zusammenhänge können in dieser Altersstufe oft nur stark vereinfacht dargestellt und mit Hilfe einfacher Modelle erläutert werden. Im Rahmen der Menschenkunde bietet die Arbeit mit Modellen die Möglichkeit, in altersgemäßer Weise mit den Methoden naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung vertraut zu werden (siehe Richtlinien).

Über die Vorgaben des Rahmenplans hinaus spricht für den Modelleinsatz, dass Modelle im Unterricht insofern eine besondere Bedeutung zukommt, als dass sie eine anschauliche und leicht erfassbare Darstellung komplizierter Sachverhalte ermöglichen sowie Zugangsweisen für unterschiedliche Lerntypen bieten. Modelle lassen sich immer dann gut einsetzen, wenn die Originalbegegnung nicht möglich ist oder wenn die Schüler über das Realobjekt nicht zu den angestrebten Einsichten kommen.

Strukturen (Aufbau der Wirbelsäule) sind für Schülerinnen und Schüler bedeutungslos, wenn sie nicht wissen, wozu sie „gut“ sind (beschreibende Anatomie). Für den Unterricht über den menschlichen Körper dient die „funktionelle Anatomie“ als DAS Konzept, mit dem bauliche und funktionelle Eigenarten des eigenen Körpers verständlich werden. Zugleich wird humanbiologisches Grundwissen vermittelt, das man für eine gesundheitsbewusste Lebensweise braucht (z.B. Vermeidung von Haltungsschäden). Das leistet die beschreibende Anatomie nicht.

KILLERMANN und STÖHR konnten nachweisen, dass sich der Lernzuwachs und die Behaltensleistung durch den Einsatz von Modellen erhöhen (vgl. KILLERMANN; STÖHR, 1980, S. 224-230). Dieser belegbare Wissenszuwachs liegt darin begründet, dass Modelle den Erkenntnisgewinn unterstützen, indem sie das Erfassen von Sachverhalten durch didaktisch vereinfachte Abbildungen erleichtern, nur wesentliche Teile abbilden (die, für die didaktische Zielsetzung wesentlich erscheinen) und somit die Problemfindung und -eingrenzung erleichtern.

Modelle sind keine Kopien der Originale, sondern nur theoriebezogene Abbilder, die sich hinsichtlich des verwendeten Materials, der Größe und der Abstraktion vom Original unterscheiden können. Bei den Anschauungsmodellen wird zwischen Struktur- und Funktionsmodell unterschieden. Strukturmodelle zeichnen sich dadurch aus, dass mit ihnen Baumerkmale möglichst getreu wiedergegeben werden. Funktionsmodelle bilden den Verlauf von Prozessen ab. Das Modell der heutigen Stunde entspricht einem Funktionsmodell und erlaubt Aussagen über die Funktion der Bandscheiben. Es besteht aus abwechselnd übereinander geschichteten Holz- und Schaumstoffscheiben und ist stark vom tatsächlichen Bau der Wirbelsäule abstrahiert. Lediglich die wechselhafte Anordnung von harten Wirbel (Holzscheiben) und weichen Bandscheiben (Schaumstoffscheiben) lässt sich parallelisieren. Andere Eigenschaften, wie die doppel-S-Form, die Proportionen von Bandscheiben und Wirbel, die Form der einzelnen Wirbel und die Länge der Wirbelsäule werden vernachlässigt. Dies darf jedoch nicht unreflektiert bleiben und muss in der Folgestunde thematisiert werden. Das modellkritische Verhalten ist besonders wichtig im Umgang mit Funktionsmodellen (da morphologische und anatomische Eigenschaften oft nicht wiedergegeben werden), damit den Schülern deutlich wird, dass ein Modell nicht lediglich die Realität nachbildet, sondern ein Konstrukt wesentlicher Eigenschaften des Originals ist, das dem Erkenntnisgewinn dient. Durch das Üben von Modellkritik können die Schülerinnen und Schüler zu der Einsicht kommen, dass ein Modell nur eine