Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Wahrnehmung von Helligkeiten. Ziel ist
es, eine Unterrichtseinheit für die Sek. II zu konzipieren, in der optische Täuschungen auf
divergierenden Helligkeitswahrnehmungen beruhen. Die Schüler sollen mit Hilfe dieser
Illusionen die Ursache dieser nicht der Realität entsprechenden Wahrnehmung und deren
Bedeutung ergründen und nach neurobiologischen Gesichtspunkten erklären können.
Als Basis des Unterrichtskonzeptes dient zunächst eine ausführliche Sachanalyse. In
diesen Kapiteln werden unter anderem die Anatomie des Linsenauges, die neuronale
Sehverarbeitung und verschiedene Synapsentypen behandelt. Hauptaugenmerk der
Sachanalyse liegt auf den optischen Täuschungen, die auch in der Unterrichtseinheit eine
tragende Rolle spielen. So werden beispielsweise das Hermann-Gitter, die Mach'schen
Bänder und das Benary-Kreuz ausführlich beschrieben und es wird erläutert, wie und
warum die jeweiligen Illusionen zustande kommen.
Daran anschließend folgen die didaktischen und methodischen Überlegungen. Es wird
ein Lehrplanbezug hergestellt und herausgearbeitet, inwiefern dieses Thema für die Gesellschaft und das Unterrichtsfach Biologie von Bedeutung ist. Außerdem wird der
Medieneinsatz, insbesondere der Einsatz von Computer und PowerPoint-Präsentation,
thematisiert. Des Weiteren werden die einzelnen Elemente der Unterrichtseinheit, wie
zum Beispiel die konzipierten Arbeitsblätter, didaktisch und methodisch analysiert. Die
verwendeten Sozialformen werden dargestellt und deren Wahl und Einsatz begründet.
Zum Schluss der Arbeit liegt der Schwerpunkt auf der Evaluation der konzipierten
Unterrichtseinheit. Diese Evaluation wurde einerseits mit Studenten des Fachbereiches
Biologie und andererseits mit Schülern der Oberstufe durchgeführt. Die Ergebnisse der
Befragungen sind grafisch dargestellt, um anschließend eine Auswertung der Evaluation
vorzunehmen. Ziel ist es, aufkommende Kritikpunkte und Probleme aufzudecken und
konstruktive Verbesserungsvorschläge umzusetzen. Als Resultat entsteht eine evaluierte
Unterrichtseinheit für die Sek. II, die mit Hilfe einer adäquaten Lehrerhandreichung
zukünftig einen problemlosen Zugang zu den Schulen finden soll.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Sachanalyse
2.1 Anatomie des Linsenauges
2.1.1 Augapfel
2.1.2 Äußere Augenhaut
2.1.2.1 Konjunktiva
2.1.2.2 Kornea
2.1.2.3 Sklera
2.1.3 Mittlere Augenhaut
2.1.3.1 Choroidea
2.1.3.2 Ziliarkörper
2.1.3.3 Iris
2.1.4 Linse und Akkommodation
2.1.5 Glaskörper
2.1.6 Retina und Photorezeptoren
2.2 Synaptische Informationsübertragung
2.2.1 Struktur und Typen von Synapsen
2.2.2 Signalübertragung
2.2.3 Erregende und hemmende Synapsen
2.2.4 Räumliche und zeitliche Summation
2.3 Retinale Informationsübertragung
2.3.1 Rezeptive Felder, On- und Off-Zellen
2.3.2 Sehreizverarbeitung im Gehirn
2.4 Optische Täuschungen
2.4.1 Mach`sche Bänder
2.4.2 Hermann-Gitter
2.4.3 Simultankontrast
2.4.4 Benary-Kreuz und White-Täuschung
2.4.5 Die Bedeutsamkeit des Vorwissens
2.4.6 Craik-Cornsweet-O'Brien-Täuschung
3 Didaktisch-Methodische Überlegungen
3.1 Curriculare Begründung
3.2 Fachrelevanz
3.3 Gesellschafts- und Schülerrelevanz
3.4 Organisatorische Vorraussetzungen
3.5 Medieneinsatz
3.5.1 Der Computereinsatz und die PowerPoint-Präsentation
3.5.2 Das Arbeitsblatt
3.6 Struktur und Inhalte des Arbeitsblatts Mach`sche Bänder
3.7 Struktur und Inhalte des Arbeitsblatts Hermann-Gitter
3.8 Struktur und Inhalte des Arbeitsblatts Benary-Kreuz und White-Täuschung
3.9 Sozial- und Unterrichtsformen: Partnerarbeit, Gruppenpuzzle und Lehrervortrag
3.10 Tabellarischer Unterrichtsentwurf
3.11 Das Zusammenspiel zwischen dem Einsatz der PowerPoint-Präsentation, den drei konzipierten Arbeitsblättern und den Sozialformen
3.12 Lernziele der geplanten Unterrichtseinheit
4 Evaluation
4.1 Pre-Test mit Studenten
4.1.1 Ergebnisse
4.1.2 Auswertung
4.2 Test der Unterrichtseinheit mit Schülern
4.2.1 Ergebnisse
4.2.2 Auswertung
5 Ausblick
6 Literaturverzeichnis
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der neurobiologischen Erklärung visueller Illusionen mit dem Ziel, eine Unterrichtseinheit für die Sekundarstufe II zu konzipieren, die Schüler in die Lage versetzt, divergierende Helligkeitswahrnehmungen auf neurobiologischer Basis zu ergründen und zu erklären.
- Anatomie und Funktion des Linsenauges
- Mechanismen der synaptischen und retinalen Informationsübertragung
- Neurobiologische Erklärungsmodelle für optische Täuschungen (z.B. Mach`sche Bänder, Hermann-Gitter)
- Bedeutung des Vorwissens bei der Wahrnehmung
- Didaktisch-methodische Konzeption und Evaluation der Unterrichtseinheit
Auszug aus dem Buch
2.4.1 MACH`SCHE BÄNDER
Die folgende visuelle Illusion hat mehrere Bezeichnungen. Man findet sie ganz allgemein unter den Namen der Mach-Täuschung. Oft wird auch von Mach-Streifen oder Mach`sche Bänder gesprochen, seltener von Mach-Kanten. Allen gemeinsam ist die Verwendung des Wortes Mach. Damit assoziiert man zunächst die so genannte Mach-Zahl. Sie ist eine Kenngröße, mit der man insbesondere die Geschwindigkeit von Flugzeugen bestimmt. Diese Zahl geht auf den österreichischen Physiker und Philosophen Ernst Mach (1838-1916) zurück. Er vertrat die Ansicht, dass sich die Wissenschaft auf die Beschreibung von Phänomenen beschränken sollte, die durch die Sinne erfahrbar seien. Machs Interesse lag folglich nicht nur an der Physik, sondern auch an der Physiologie, speziell an der Sinneswahrnehmung. Eine seiner Entdeckungen wurde als Mach`sche Bänder bekannt; ein Phänomen, welches Ernst Mach bereits 1866 postulierte (Goldstein 2008). Diese optische Täuschung ist in Abb. 26 zu erkennen.
In der Abbildung sind acht Längsbalken in verschiedenen Graustufen zu erkennen, wobei der linke Balken am hellsten ist und der rechte (schwarz) am dunkelsten. Die Graustufe eines einzelnen Balkens ist überall identisch. Auffallend ist jedoch der Kontrast beim Übergang zu einem der benachbarten Balken. Dort erscheinen die senkrechten Mach`schen Bänder. Diese bewirken beim Betrachten der Abbildung, dass ein einheitlich gefärbter Streifen im linken Bereich dunkler und auf der rechten Seite etwas heller erscheint (Ditzinger 2006). So ist in jedem Balken, der links und rechts von einen weiteren Balken begrenzt ist, ein helles und ein dunkles Mach`sches Band zu erkennen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in das Thema ein, erläutert die Bedeutung der Wahrnehmungsprozesse und definiert das Ziel der Arbeit, eine Unterrichtseinheit zur neurobiologischen Erklärung optischer Täuschungen zu entwickeln.
2 Sachanalyse: Dieses Kapitel liefert die neurobiologischen Grundlagen, beginnend mit der Anatomie des Auges über synaptische Übertragungsmechanismen bis hin zur retinalen Informationsverarbeitung und verschiedenen optischen Täuschungen.
3 Didaktisch-Methodische Überlegungen: Dieser Teil analysiert die Einbettung des Themas in den Lehrplan, begründet die Wahl von Medien und Methoden und stellt das Konzept der Unterrichtseinheit inklusive der Arbeitsblätter detailliert dar.
4 Evaluation: Hier werden die Ergebnisse der Erprobung der entwickelten Arbeitsblätter mit Studenten und Schülern dokumentiert, ausgewertet und darauf basierende Modifikationen begründet.
5 Ausblick: Dieses Kapitel reflektiert die Anwendbarkeit der Unterrichtseinheit und schlägt weiterführende Themengebiete sowie die Erweiterung auf andere Sinnesbereiche vor.
Schlüsselwörter
Neurobiologie, visuelle Illusionen, Auge, Retina, Linsenauge, Synapsen, Informationsübertragung, laterale Inhibition, Kontrastverstärkung, Unterrichtseinheit, Didaktik, Evaluation, Wahrnehmung, Vorwissen, Signalübertragung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der neurobiologischen Basis visueller Illusionen und der Entwicklung sowie Evaluation einer passenden Unterrichtseinheit für die gymnasiale Oberstufe.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die Anatomie des Auges, neuronale Signalverarbeitung, laterale Inhibition sowie die Bedeutung von Vorwissen für die menschliche Wahrnehmung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist die Konzeption und Evaluation einer Unterrichtseinheit, in der Schüler optische Täuschungen auf Basis divergierender Helligkeitswahrnehmungen neurobiologisch erklären lernen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit nutzt eine ausführliche Sachanalyse und didaktische Aufbereitung, die anschließend durch einen Pre-Test mit Studenten und einen Praxistest mit Schülern evaluiert wurde.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst eine detaillierte Sachanalyse der Sehphysiologie, gefolgt von einer didaktisch-methodischen Planung inklusive konkreter Arbeitsblätter für den Unterricht.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Neurobiologie, visuelle Illusionen, Signalübertragung, laterale Inhibition, Didaktik und Evaluation charakterisieren.
Warum wird das Prinzip der lateralen Inhibition so ausführlich erklärt?
Die laterale Inhibition ist der zentrale neurobiologische Mechanismus, der viele optische Täuschungen, wie das Hermann-Gitter oder die Mach`schen Bänder, erst verständlich macht.
Welche Rolle spielt das Vorwissen bei optischen Täuschungen?
Vorwissen und Erfahrung beeinflussen massiv, wie wir Kontraste und Tiefen interpretieren, was zeigt, dass Wahrnehmung ein konstruktiver, interpretativer Prozess ist.
- Quote paper
- Torsten Schulz (Author), 2008, Neurobiologische Grundlagen visueller Illusionen - Konzeption und Evaluation einer Unterrichtseinheit für die Sek. II, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/121454
