Mit der Einführung der nationalen Bildungsstandards, als Antwort auf die schlechten Ergebnisse der PISA-Studie von 2000, fand in Bezug auf das Lernen und Lehren in Deutschland eine grundlegende Neuorientierung statt. Bislang bestimmten den Fachunterricht länderspezifische Rahmenpläne, in denen durchweg der fachliche Lernstoff dominierte. Um die Fülle des Lernstoffs zu bewältigen, setzten Lehrkräfte in hohem Maße lehrerzentrierte Methoden wie den Lehrervortrag oder das Lehrer-Schüler-Gespräch ein.
Natürlich kostet ein Unterricht, in dem die Schüler in den Fokus des Fachunterrichts rücken, mehr Zeit, doch reduzieren die Bundesländer mit der Verpflichtung der Bildungsstandards die Rahmenpläne in ihrem stofflichen Umfang deutlich. Dadurch wird es ermöglicht, den Unterricht so zu gestalten, dass der Schwerpunkt in der Entwicklung von fachspezifischen Kompetenzen und anwendungsbezogenem Wissen liegt. Die Erkenntnisgewinnung, als einer der vier Kompetenzbereiche der Bildungsstandards, steht hier an zentraler Stelle.
Wie man diesen Kompetenzbereich im Unterricht integrieren und gleichzeitig jede Menge „Leben“ in den Unterricht bringen kann, soll am Beispiel des Einsatzes eines Aquariums im Laufe dieser Arbeit untersucht werden. Das Aquarium als „lebendiges“ Lernobjekt im Unterricht bietet eine Vielzahl an Möglichkeiten, biologische Erscheinungen aufzuzeigen, zu erklären und zu untersuchen. Dem Beobachten und dem Experimentieren kommt hier bei eine besondere Rolle zu. Denn das Aquarium soll, neben inhaltlichen Schwerpunkten im fachwissenschaftlichen Bereich, vor allem auf die Einbeziehung fachgemäßer Arbeitsweisen im Unterricht hin analysiert werden. Hauptziel dieser Arbeit ist es, darzustellen, inwiefern der Einsatz eines Aquariums den Biologieunterricht, unter besonderer Berücksichtigung und Implementierung der Bildungsstandards, qualitativ beeinflussen kann. Zusätzlich werden Unterrichtsszenarien vorgestellt, in denen die Lernziele des Lehrplans, der Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung und das Aquarium als Lernobjekt zusammengeführt werden. Es wird außerdem aufgezeigt, wie Unterrichtsmaterialien oder der genaue Verlauf einer Unterrichtseinheit bezüglich des Arbeitens mit Aquarien aussehen könnten.
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG
2 FACHGEMÄßE ARBEITSWEISEN
2.1 BEOBACHTEN
2.2 EXPERIMENTIEREN
3 FISCHE - EINE BEGRÜNDUNG
4 DAS AQUARIUM ALS LANGZEITPROJEKT
4.1 WELCHER AQUARIENTYP EIGNET SICH FÜR DIE SCHULE?
4.2 WELCHE FISCHE FÜR DIE SCHULE?
4.3 WEITERE TIERARTEN FÜR EIN AQUARIUM
4.4 DIE RICHTIGE AQUARIENGRÖßE FÜR DIE SCHULE
4.5 DER RICHTIGE STANDORT
5 GRUNDLAGEN DER NATURWISSENSCHAFT BIOLOGIE (5G.1)
5.1 DIE KENNZEICHEN DES LEBENDIGEN
6 LEBEWESEN SIND AN IHREN LEBENSRAUM ANGEPASST (6G.2)
6.1 KIEMEN
6.2 STROMLINIENFORM
6.3 FLOSSEN
6.4 ÖKOLOGISCHE NISCHE
7 PHOTOSYNTHESE UND ZELLATMUNG (7G.3)
7.1 DIE BEDEUTUNG DES LICHTS FÜR GRÜNE PFLANZEN
8 ÖKOSYSTEM - GEWÄSSER (7G.4)
8.1 GEWÄSSERTYPEN
8.2 ABIOTISCHER UMWELTFAKTOR - WASSERCHEMIE
8.3 ABIOTISCHER UMWELTFAKTOR - WASSERTEMPERATUR
9 FAZIT
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist es, zu untersuchen, inwiefern der Einsatz eines Aquariums als lebendiges Lernobjekt den Biologieunterricht qualitativ verbessern kann, indem fachgemäße Arbeitsweisen gefördert und die Vorgaben der Bildungsstandards in den Unterricht implementiert werden.
- Methoden der biologischen Erkenntnisgewinnung (Beobachten & Experimentieren)
- Einsatz von Tieren im Unterricht zur Förderung affektiver Lernprozesse
- Vermittlung biologischer Fachinhalte (z.B. Kennzeichen des Lebendigen, Photosynthese)
- Implementierung von abiotischen Umweltfaktoren und Ökosystemverständnis im Unterricht
- Förderung von Verantwortungsbewusstsein und Sozialverhalten durch Langzeitprojekte
Auszug aus dem Buch
8.3 ABIOTISCHER UMWELTFAKTOR - WASSERTEMPERATUR
Aufgrund der Tatsache, dass die Wassertemperatur im Aquarium, als abiotischer Umweltfaktor, ebenso wie die Wasserchemie, direkten Einfluss auf die Lebensbedingungen der Fische nimmt, ist sie von größter Bedeutung und somit ebenso eines der zentralen Inhalte des Themas Abiotische Faktoren. Jede Fischart hat sich im Laufe der Evolution an eine spezifische Wassertemperatur angepasst, in der die jeweiligen Stoffwechselvorgänge optimal ablaufen können. Um dieses Optimum herum gibt es einen Bereich, der es den Fischen erlaubt, bestimmte Temperaturschwankungen ihrer Umwelt zu tolerieren. Wird dieser Toleranzbereich für einen längeren Zeitraum überschritten, sei es nach oben oder nach unten, führt dies zum Tod der Tiere (VGL. ARNOLD 1991). Hier soll nun genauer auf die Gefahren solcher Temperaturabweichungen und deren Auswirkungen auf das Leben der Fische eingegangen werden.
Wenn die Wassertemperatur sinkt, zeigen die Fische zunächst keine auffälligen Verhaltensweisen, höchstens die Bewegungen und die Atmung verlangsamen sich etwas. Sinkt die Temperatur weiter, fangen die Fische bald an taumelnd zu schwimmen. Werden sie solchen Temperaturen für einen längeren Zeitraum ausgesetzt, hat dies meist tödliche Folgen (VGL. ARNOLD, 1991). Da es in beheizten Räumen jedoch eher selten vorkommt, dass in Aquarien solche Temperaturen herrschen, soll hier auf die übermäßige Erwärmung eingegangen werden.
Wenn sich die Wassertemperatur über den Optimumbereich der Fische erhöht, gibt es zwei Faktoren, gegen die der Fisch angehen muss. Zum Einen steigt die Stoffwechselaktivität der Fische, sodass die Fische automatisch mehr Sauerstoff benötigen. Zum Anderen sinkt gleichzeitig die Löslichkeit des sich im Wasser befindlichen Sauerstoffs und die Sauerstoffkonzentration im Wasser nimmt ab (VGL. ARNOLD 1991). Da die Bakterien im Aquarium mit steigender Temperatur ebenfalls mehr Sauerstoff verbrauchen, wird der Sauerstoffmangel weiter verstärkt. Anhand eines interessanten Experimentes am Aquarium kann man die Abhängigkeit von Temperatur, Sauerstoffverfügbarkeit und Verhalten der Fische erkennbar und vor allem selbst erfahrbar machen. Der Prozess der Erkenntnisgewinnung steht hierbei unmittelbar im Vordergrund. Wie dieses Experiment im Biologieunterricht aussehen könnte, soll im Folgenden aufgezeigt werden. Zunächst soll jedoch dargestellt werden, wie ein guter Einsteig in dieses Thema aussehen könnte.
Zusammenfassung der Kapitel
1 EINLEITUNG: Darstellung der Bedeutung des lebendigen Biologieunterrichts und der Rolle des Aquariums bei der Umsetzung nationaler Bildungsstandards.
2 FACHGEMÄßE ARBEITSWEISEN: Erläuterung der wissenschaftlichen Kernmethoden Beobachten und Experimentieren als Voraussetzung für Erkenntnisgewinnung.
3 FISCHE - EINE BEGRÜNDUNG: Begründung der Relevanz des Fischthemas unter ethischen, ernährungsphysiologischen und politischen Gesichtspunkten.
4 DAS AQUARIUM ALS LANGZEITPROJEKT: Analyse der organisatorischen und pädagogischen Voraussetzungen zur Etablierung eines Schulaquariums.
5 GRUNDLAGEN DER NATURWISSENSCHAFT BIOLOGIE (5G.1): Einsatz des Aquariums zur Erarbeitung der Kennzeichen des Lebendigen durch Beobachtung.
6 LEBEWESEN SIND AN IHREN LEBENSRAUM ANGEPASST (6G.2): Unterrichtsszenarien zur morphologischen Anpassung von Fischen (Kiemen, Stromlinienform, Flossen, ökologische Nische).
7 PHOTOSYNTHESE UND ZELLATMUNG (7G.3): Nutzung von Wasserpflanzen zur experimentellen Untersuchung der Bedeutung von Licht und Photosynthese.
8 ÖKOSYSTEM - GEWÄSSER (7G.4): Vermittlung ökologischer Zusammenhänge und abiotischer Faktoren durch die Analyse eines Aquariums als Mikrokosmos.
9 FAZIT: Zusammenfassung der Ergebnisse hinsichtlich der didaktischen Wirksamkeit des Aquariums in verschiedenen Kompetenzbereichen.
Schlüsselwörter
Aquarium, Biologieunterricht, Erkenntnisgewinnung, Bildungsstandards, Beobachten, Experimentieren, Anpassung, Lebensraum, Ökosystem, Wasserchemie, Photosynthese, abiotische Faktoren, Schulpraxis, Artenvielfalt, Verantwortungsbewusstsein
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, wie ein Aquarium als lebendiges Lernobjekt genutzt werden kann, um den Biologieunterricht handlungs- und schülerorientierter zu gestalten sowie die Anforderungen der nationalen Bildungsstandards zu erfüllen.
Welche zentralen Themenfelder behandelt die Arbeit?
Die Schwerpunkte liegen auf den naturwissenschaftlichen Erkenntnismethoden, der Anpassung von Lebewesen an ihren Lebensraum, ökologischen Zusammenhängen in Gewässern und der Vermittlung abiotischer Umweltfaktoren.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Hauptziel ist es, Unterrichtsszenarien zu entwickeln und darzustellen, inwiefern der Einsatz eines Aquariums eine qualitative Bereicherung für den Biologieunterricht darstellt, insbesondere im Hinblick auf Kompetenzen der Erkenntnisgewinnung.
Welche wissenschaftliche Methode wird primär verwendet?
Die Arbeit basiert auf fachdidaktischer Analyse. Sie greift auf etablierte Erkenntnismethoden wie das Beobachten und hypothesengeleitete Experimentieren zurück und überträgt diese auf schulpraktische Szenarien am Aquarium.
Was steht im inhaltlichen Hauptteil im Fokus?
Der Hauptteil gliedert sich in konkrete Unterrichtssequenzen: vom Kennenlernen der Lebensmerkmale und Anpassungserscheinungen bei Fischen bis hin zur experimentellen Untersuchung von Photosynthese und abiotischen Faktoren wie Wasserchemie und -temperatur.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Die Arbeit ist geprägt durch Begriffe wie Erkenntnisgewinnung, handlungsorientiertes Lernen, Biologiedidaktik, fachgemäße Arbeitsweisen und die Verknüpfung von Lehrplanvorgaben mit realen Lernobjekten.
Wie kann ein Aquarium als Indikator für Wasserqualität genutzt werden?
Durch die Arbeit mit einem Aquariumtagebuch und regelmäßige chemische Tests (pH-Wert, Härte, Stickstoffverbindungen) lernen Schüler, Wasserqualität zu messen, zu dokumentieren und die Ergebnisse auf das Wohlbefinden der Tiere zu beziehen.
Warum ist das "entdeckende Lernen" für das Arbeiten mit dem Aquarium wichtig?
Entdeckendes Lernen fördert die Eigenaktivität der Schüler. Indem sie Phänomene wie Kiemenatmung oder Stoffwechsel selbst am Aquarium beobachten und Versuche selbstständig planen, gewinnen sie ein tieferes Verständnis für naturwissenschaftliche Prozesse.
- Arbeit zitieren
- Sebastian Schopp (Autor:in), 2010, Arbeiten mit Aquarien in der Schule, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/165114
