"Jahresringe zeigen die Lebensgeschichte eines Baumes" als Thema einer Unterrichtsstunde in der 4. Klasse

INHALTSVERZEICHNIS

0. Vorwort

1. Bedingungsfeld
1.1 Schule und Situation des LAA
1.2 Klasseninterne Bedingungen

2. Sachanalyse
2.1 Wissenswertes über Bäume
2.2 Der Aufbau eines Baumstammes
2.3 Entstehung und Untersuchung von Jahresringen

3. Didaktische Analyse
3.1 Einordnung in die Fachdidaktik
3.2 Handlungsorientierung im Sachunterricht
3.3 Begründung und Einordnung des Themas im Lehrplan
3.4 Voraussetzungen der Lerngruppe bezüglich der Kompetenzen
3.5 Didaktische Reduktion

4. Kompetenzen
4.1 Die Kompetenzerwartung der Stunde (Grobkompetenz)
4.2 Auflistung der Teilkompetenzen

5. Methodische Entscheidungen
5.1 Darstellung der Unterrichtsschritte und deren Begründung

6. Verlaufsplanung

7. Literatur

Übersicht über die Unterrichtseinheit

Arbeitsblatt »Jahresringe«

(Mögliche) Lösung zum Arbeitsblatt »Jahresringe«

Arbeitsblatt Hausaufgabe

Lösungsblatt zum Arbeitsblatt Hausaufgabe

Anmerkung:

Aus Gründen der Vereinfachung werden die Begriffe »Schüler« und »Lehrer« synonym für die weibliche und männliche Form gebraucht.

0. Vorwort

Die vorliegende Lehrprobenstunde stellt die fünfte Unterrichtsstunde innerhalb der elfstündigen Unterrichtseinheit »Wald« dar. Die Schüler sollen in dieser Unterrichtsstunde handelnd - vor allem durch die genauere Untersuchung einer Baumscheibe – die wesentlichen Eigenschaften der Lebensgeschichte eines Baumes erfahren. Anhand der Untersuchung der Jahresringe und deren unterschiedlichen Ausprägungen sollen sie nicht nur das Alter von Bäumen ungefähr bestimmen, sondern auch den Zusammenhang zwischen günstigen bzw. ungünstigen Umweltbedingungen und deren Einfluss auf das Breitenwachstum eines Baumes verstehen lernen.

In der ersten Stunde der Einheit stand zunächst ein möglichst sinnorientierter bzw. ganzheitlicher Zugang zum Thema im Vordergrund. Diese Stunde diente nicht nur als motivierender Einstieg in die Unterrichtseinheit sondern auch der Aktivierung des Vorwissens der Schüler. In der zweiten Stunde wurden anhand eigens gesammelter Materialien die Unterschiede zwischen Laub- und Nadelbäumen herausgestellt und konkretisiert. Daran anschließend wurden die Merkmale verschiedener »Waldarten« (Laub- Nadel- und Mischwälder) erarbeitet. In der darauf folgenden Stunde sind häufig vorkommende Laub- und Nadelbaumarten und deren wichtigste »Eigenschaften« (Aussehen, Blätter- und Fruchtarten, etc.) in Kleingruppen erarbeitet und zu einer Gesamtübersicht zusammengetragen worden. Im Anschluss an die Lehrprobenstunde sollen die Schüler die stockwerkartige Gliederung eines Waldes sowie typische Pflanzen und Tiere der einzelnen Schichten kennenlernen. In der siebten und achten Stunde sollen die Schüler wichtige Schutz- und Nutzfunktionen des Waldes erarbeiten. Ähnlich wie in der neunten Stunde, in der typische Gefahren für den Wald thematisiert werden, rücken hier die ökologischen Aspekte des Waldes als »Lebensraum« in den Fokus des Unterrichtsgeschehens. Zur Vertiefung des Erlernten werden die Schüler zum Abschluss der Einheit zusammen mit einem Förster einen Unterrichtsgang im Wald durchführen.

1. Bedingungsfeld

1.1 Schule und Situation des LAA

Informationen wurden aus Datenschutzgründen entfernt.

1.2 Klasseninterne Bedingungen

Informationen wurden aus Datenschutzgründen entfernt.

2. Sachanalyse

2.1 Wissenswertes über Bäume

Bäume sind die größten pflanzlichen Lebewesen der Erde. Im Allgemeinen unterscheidet man zwei große Gruppen von Bäumen: Die Nadelbäume und die Laubbäume. Bis heute wurden circa 3000 verschiedene Baumarten entdeckt. Sie stammen aus unterschiedlichen Pflanzenklassen und über 100 verschiedenen Pflanzenfamilien. Unser heutiges Pflanzenreich entwickelte sich im Laufe vieler hundert Millionen Jahre aus einzelligen Algen, die bereits fähig waren, Energie aus Sonnenlicht zu gewinnen. Im Zeitalter des Selur, vor etwa vier Millionen Jahren, begannen die Pflanzen, das Land zu »besiedeln«. Da diesen Pflanzen der Auftrieb des Wassers fehlte, waren solche Pflanzen begünstigt, die festes, als Stütze dienendes Gewebe ausbildeten. Die Evolution der Bäume war bzw. ist eng mit den so genannten Ligninen (lat. lignum = Holz) verbunden. Diese Stoffe, die erstmals bei Moosen auftauchten, lagerten sich in pflanzlichen Zellwänden ein und bildeten stabile Pflanzenstängel. Nach und nach entstanden hohe Pflanzen mit einen Stamm und einer Krone: die Bäume.^[1]

2.2 Der Aufbau eines Baumstammes

Betrachtet man den Querschnitt eines gefällten Nadel- oder Laubbaumes sind konzentrische Holzschichten zu sehen (vgl. Abbildung^[2]). Das Kernholz (Herzholz) ist die zentrale und stützende Säule eines Baumes. Obwohl es selbst abgestorben ist, zerfällt es nicht, sondern behält seine tragende Kraft solange die äußeren Schichten noch intakt sind. Als System hohler, nadelartiger Zellulosefasern, die durch Lignine zusammengehalten werden, ist das Kernholz sehr hart und trägt ein hohes Gewicht. Das Splintholz ist junges Holz, das von Gefäßen durchzogen wird, in denen der unverarbeitete, aus dem Boden aufgenommene Saft aufsteigt. Das Splintholz versorgt sozusagen als Wasserleitung des Baumes seinen Kronenraum. Die Grenze zwischen Holz und Borke wird Kambium genannt. Die Zellschicht des Kambiums ist der eigentlich wachsende Teil des Baumstammes. Bestimmte Hormone (Auxine), die in den Blatt- und Nadelknospen erzeugt werden und ins Kambium herabwandern, bewirken das »Wachstum« des Baumes. Das Kambium erzeugt nach innen hin das Holz und nach außen hin mit anderen Zellen den Bast und die Borke. In der Botanik spricht man dabei vom »sekundären Dickenwachstum«. [Anmerkung: Auf eine Darstellung der biologischen Zusammenhänge und Prozesse, die für das Längenwachstum und das primäre Dickenwachstum verantwortlich sind, muss im Rahmen dieser Arbeit verzichtet werden.] Der Bast, der auch innere Rinde genannt wird, stellt die »Versorgungsleitung« des Baumes dar. Durch den Bast fließt die Nahrung in die übrigen Baumteile, um diese zu ernähren oder dort Vorräte anzulegen. Die äußere Rinde, auch Borke genannt, dient dem Baum als Schutzschicht und erneuert sich ständig. Sie hält nicht nur Regenwasser ab und verhindert zu hohe Verdunstung, sondern schützt den Baum auch gegen Pilz- und Insektenbefall oder Kälte.^[3]

2.3 Entstehung und Untersuchung von Jahresringen

Wie bereits erwähnt, erzeugt das Kambium nach außen hin den Bast und die Borke und nach innen hin Holz. Dabei unterscheidet man im Jahresverlauf zwischen vier Wachstumsphasen: In der Ruhephase zwischen November und Februar findet kein Wachstum statt. Nach der Ruhephase im Winter werden in der Mobilisierungsphase (März bis April) Nährstoffe verbraucht, die der Baum vor der Ruhephase angelegt hat. Ende des Frühjahrs bis in den Sommer (Mai bis Juli) folgt die so genannte Wachstumsphase, in der das Kambium Frühholz bildet. Das im Frühjahr gebildete Holz besteht aus relativ großen bzw. großlumigen Zellen, ist von heller Farbe und dünnwandig. In der Despositionsphase (August bis Oktober) verlangsamt sich dann das Wachstum.^[4] „Holzzellen, die in dieser Jahreszeit entstehen sind kleinlumig, dickwandig und von dunkler Farbe und bilden das so genannte Spätholz (bzw. Herbstholz).“^[5] Durch die abwechselnde Bildung von Frühholz und Spätholz ergibt sich eine sichtbare Grenze zwischen den einzelnen Schichten: die so genannten Jahresringe entstehen. Das zwischen zwei Jahresgrenzen liegende Holzgewebe entspricht also einem Jahreszuwachs, sodass sich durch die Anzahl der Jahresringe das Alter der Bäume abschätzen lässt. Laut Nabors produzieren Bäume in Mitteleuropa und den meisten übrigen Gegenden der Erde einen Wachstums- bzw. Jahresring pro Kalenderjahr. In tropischen Wäldern, in denen es zwei Regenzeiten pro Jahr gibt, können Bäume auch zwei Wachstumsringe pro Jahr bilden. Nabors weist weiter darauf hin, dass die Weite eines jeden Jahresrings von verschiedenen Einflüssen abhängig ist: So kann ein breiter und gleichmäßiger Jahresring beispielsweise darauf hinweisen, dass der Baum im betreffenden Jahr genügend Wasser, Licht und Nährstoffe zur Verfügung hatte und ohne nennenswerte Störungen wachsen konnte. Enge und ungleichmäßige Jahresringe dagegen können auf Trockenheit, Insektenbefall, Lichtmangel oder Beschädigungen durch Waldbrände oder Blitzeinschläge zurückgeführt werden.^[6] Mit der genauen Altersbestimmung von Bäumen anhand von Jahresringen setzte sich erstmals der amerikanische Archäologe und Astronom Andrew E. Douglas Mitte des 19. Jahrhunderts auseinander. Er gilt als Begründer der so genannten »Dendrochronologie« [griech.: dendron (der Baum), chronos (die Zeit) und logos (die Lehre)].^[7] Die Methode der Dendrochronologie basiert laut Weil auf der „Erkenntnis, dass Bäume der gleichen Holzart, unter der Voraussetzung, dass sie in einem einheitlichen Klimagebiet aufwachsen, einen ähnlichen und damit vergleichbaren Verlauf ihres Dickenwachstums zeigen.“^[8] Durch die Untersuchung von Jahresringen – beginnend mit Bäumen, deren Alter bekannt ist – und dem Vergleich dieser Ringe mit denen von Bäumen unbekannten Alters konnten die Dendrochronologen, mit Hilfe diverser wissenschaftlicher Verfahren, bis dato eine 4000 Jahre zurückgehende Zeitleiste (Jahresringkalender) erstellen. Für die Archäologen liegt die Hauptbedeutung der Dendrochronologie vor allem darin, dass sie alte, aber gut erhaltene Bauhölzer und hölzerne archäologische Funde, in den Jahresringkalender einreihen und damit zeitlich bestimmen können.^[9]

3. Didaktische Analyse

3.1 Einordnung in die Fachdidaktik

Wird heutzutage von modernem und zeitgemäßem Sachunterricht gesprochen, ist festzustellen, dass die damit in Verbindung stehenden konzeptionellen und didaktischen Überlegungen und Ansätze sehr vielfältig sind. Laut Kaiser sind die Konzepte und Methoden zwar so vielfältig „wie die Wirklichkeit“^[10], aber es finden sich in den einzelnen Konzepten dennoch oftmals deutliche Überschneidungen und Parallelen.^[11] Dementsprechend orientiert sich die vorliegende Stunde didaktisch zwar primär am Konzept der Handlungsorientierung, welches im Folgenden kurz erläutert werden soll. Jedoch finden sich in der Lehrprobenstunde und der gesamten Unterrichtseinheit auch Elemente anderer sachunterrichtlicher Prinzipien. Dazu gehören beispielsweise das Prinzip der Erfahrungsorientierung und Lebensnähe oder das didaktische Konzept des entdeckenden bzw. explorativen Lernens.^[12]

3.2 Handlungsorientierung im Sachunterricht

Laut Möller wird kaum ein Begriff innerhalb der Didaktik des Sachunterrichts so vielfältig verwendet wie der Begriff der Handlungsorientierung. „Reformpädagogische, schulpädagogische wie auch psychologisch orientierte Ansätze wurden mit Bezug auf diesen Begriff entwickelt, wobei Bezeichnungen wie handelnder Unterricht, handlungsbezogener sowie handlungsintensiver Unterricht benutzt werden.“^[13] Möller versteht handlungsorientierten Unterricht dabei ganz allgemein als Unterricht, der Schülern einen handelnden Umgang mit Lerngegenständen ermöglicht.^[14] Schulpädagogisch betrachtet fasst handlungsorientierter Unterricht, so Gudjons, einige verwandte Konzepte didaktisch-methodisch unter einer leitenden Perspektive zusammen: Statt mit dem Ziel der Vollständigkeit durch den Stoff zu hasten wählt handlungsorientierter Unterricht nach den Prinzipien des »exemplarischen Lernens« (Wagenschein) aus.^[15] Genetisches und entdeckendes Lernen (Bruner) wird angestrebt, wobei es in der Unterrichtspraxis wohl eher um »entdecken-lassende Lehrverfahren« bzw. um »gelenktes Entdecken« (Einsiedler) geht. Dabei soll der Lerngegenstand so aufbereitet werden, dass seine Strukturen für die Schüler leicht zu entdecken sind und Lerninhalte in Probleme transformiert werden.^[16]

[...]

^[1] Vgl. Reichholf 1984, 55f.

^[2] http://www.sdw-nrw.de/infos/Bilder/oeko3.jpg

^[3] Vgl. Hesebeck 2002, 26ff.

^[4] Vgl. http://www.holzriegel.de/content/view/4/5/

^[5] Ebd.

^[6] Vgl. Nabors 2007, 128f.

^[7] Vgl. http://www.bfafh.de/inst4/42/dendro

^[8] Weil 2000, 55.

^[9] Vgl. ebd., 56.

^[10] Kaiser 2008, 202.

^[11] Vgl. ebd.

^[12] Vgl. dazu ausführlich ebd., 204ff.

^[13] Möller 2007, 411.

^[14] Vgl. ebd.

^[15] Vgl. Gudjons 2001, 70f.

^[16] Vgl. ebd., 24f.