Förderung der Kompetenzbereiche „Fachwissen“ und „Erkenntnisgewinnung" durch selbst gesteuerte Lernprozesse. Unterrichtsreihe zum Thema Insekten in der Klassenstufe 7

Inhaltsverzeichnis

Vorwort

1. Untersuchungsschwerpunkte der pädagogischen Hausarbeit
1.1. Theoretische Vorüberlegungen
1.2. Untersuchungsschwerpunkt-Fachwissen
1.3. Untersuchungsschwerpunkt-Erkenntnisgewinnung

2. Lerngruppenanalyse

3. Didaktische Analyse
3.1. Sachanalyse
3.2. Einbettung des Themas in den Lehrplan
3.3. Gliederung der Unterrichtssequenzen
3.4. Die Bedeutung des Themas für die Lernenden
3.5. Fachliches Vorwissen und Vorerfahrungen

4. Methodische Gesamtanalyse

5. Dokumentation der Lerneinheiten
5.1. Ausführliche Dokumentation der ersten Unterrichtssequenz (1. Stunde)
5.1.1. Fachwissenschaftlicher Schwerpunkt der ersten Unterrichtssequenz
5.1.2. Methodischer Schwerpunkt der ersten Unterrichtssequenz
5.1.3. Verlaufsplan
5.1.4. Reflexion der ersten Unterrichtssequenz
5.2. Kurze Dokumentation der zweiten Unterrichtssequenz (2. Stunde)
5.2.1. Reflexion der zweiten Unterrichtssequenz
5.3. Ausführliche Dokumentation der dritten Unterrichtssequenz (3. und 4. Stunde)
5.3.1. Fachwissenschaftlicher Schwerpunkt der dritten Unterrichtssequenz
5.3.2. Methodischer Schwerpunkt der dritten Unterrichtssequenz
5.3.3. Verlaufsplan
5.3.4. Reflexion der dritten Unterrichtssequenz
5.4. Kurze Dokumentation der vierten Unterrichtssequenz (4. Stunde und 5. Stunde)
5.4.1. Reflexion der vierten Unterrichtssequenz
5.5. Ausführliche Dokumentation der fünften Unterrichtssequenz (5., 6., 7. Stunde)
5.5.1. Fachwissenschaftlicher Schwerpunkt der fünften Unterrichtssequenz
5.5.2. Methodischer Schwerpunkt der fünften Unterrichtssequenz
5.5.3. Verlaufsplan
5.5.4. Reflexion der fünften Unterrichtssequenz
5.6. Kurze Dokumentation der sechsten Unterrichtssequenz (7. und 8. Stunde)
5.6.1. Reflexion der sechsten Unterrichtssequenz

6. Gesamtreflexion
6.1. Überprüfung des Schwerpunktes Fachwissen
6.2. Überprüfung des Schwerpunktes Erkenntnisgewinnung
6.3. Auswertung der Umfrage (Schülermeinung)

7. Literaturverzeichnis

8. Internetquellen und Filmquelle

9. Abbildungsverzeichnis

Anhang

Vorwort

Mit weit über einer Million beschriebener Arten bilden Insekten die artenreichste Klasse der Biologie. Doch trotz dieser Artenvielfalt haben alle Insekten den gleichen Grundbauplan. Faszinierend ist jedoch, dass sie in allen Lebensräumen: dem Land, der Luft und auch im Wasser existieren. Durch vielfältigste Modifikationen an den Insektenkörpern sind die unterschiedlichsten Größen, Formen und Farben entstanden.^[1] Manche Insekten mögen uns im Alltag lästig oder sogar abstoßend erscheinen. Doch nur Wenigen ist bewusst, dass Insekten eine große ökologische Bedeutung haben. Insekten sind beim Abbau von organischem Material beteiligt, bei Bestäubungsvorgängen in der Pflanzenwelt und in manchen Ländern dienen sie sogar als Nahrungsmittel. Diese vielfältigen Bedeutungen sollen den Schülerinnen und Schülern im Rahmen dieser Arbeit näher gebracht werden. Während der Unterrichtssequenzen über das Thema ‚Insekten haben gemeinsame Merkmale und sind Spezialisten in ihren Lebensräumen‘ soll ein Einblick und ein Grundwissen in die artenreichste Klasse der Biologie geschaffen werden.

Um diese Thematik den Schülerinnen und Schülern näherzubringen werden auch Realobjekte in den verschiedenen Unterrichtssequenzen verwendet. Die Schülerinnen und Schüler sollen zunächst selbst die lebenden Insekten untersuchen, Vermutungen und Problemfragen aufwerfen und sie anschließend klären. Das Ziel soll mit den Schülerinnen und Schülern formuliert werden. Das bedeutet, dass die Schülerinnen und Schüler in das Unterrichtsgeschehen integriert werden.

Dadurch, dass zunächst die Schülerinnen und Schüler die Realobjekte untersuchen und überwiegend eigenständig Problemfragen aufwerfen, sollen naturwissenschaftliche Denkprozesse und das Interesse an der Klasse der Insekten angeregt werden.

Schon als Kind fand ich die Welt der Insekten interessant, weil ich von der Lebensweise und der Vielfalt der Insekten fasziniert war. Ich beobachtete Bienen, wie sie von Blüte zu Blüte flogen oder auch Ameisen beim Transportieren von Nahrung in den Bau.

Deshalb hat dieses Thema auch eine persönliche Bedeutung für mich.

1. Untersuchungsschwerpunkte der pädagogischen Hausarbeit

Diese Arbeit untersucht die Schwerpunkte Fachwissen und Erkenntnisgewinnung. Diese Kompetenzerweiterungen sollen mithilfe von selbstgesteuerten Lernprozessen erreicht werden. Am Ende dieser Unterrichtssequenzen soll ein Fazit in Form einer Gesamtreflexion gezogen werden um alle Schwerpunkte zu reflektieren. Überprüft wird, ob die ausgewählten Kompetenzen in den Bereichen des Fachwissens und der Erkenntnisgewinnung gefördert wurden. Ist diese Förderung erfolgreich, so waren ebenfalls die Methoden des selbstgesteuerten und selbstentdeckenden Lernens erfolgreich. Das Fachwissen wird anhand einer schriftlichen Überprüfung evaluiert. Wichtig ist, dass ich eine Lernatmosphäre schaffe, in denen sich die Lernenden selbst organisieren und strukturieren können. Dabei muss aber ein Ziel mit den Lernenden herausgearbeitet werden (à Zieltransparenz). Die Wege, um das Ziel zu erreichen, laufen aber in den Beobachtungs- und Vermutungsphasen individuell ab.

1.1. Theoretische Vorüberlegungen

Weit verbreitet war die Theorie des Nürnberger Trichters. Auf den Kopf des Lernenden gesetzt soll er Wissen in unser Gehirn einfließen lassen. Darauf sollen dann Reproduktion und Anwendung folgen. Diese einfache Idee des Lernens entspricht leider nicht der Realität.^[2] Lernen ist ein komplexer und individueller Vorgang. Jeder Mensch lernt anders. Lernen ist nach wissenschaftlicher Sicht eine Verknüpfung vieler Neuronen. Lernen wir, so entstehen stets neue Verknüpfungen in unserem Gehirn. Durch Übung entsteht Routine, mit der wir die Inhalte schneller und gezielter abfragen können, heißt, im Gehirn arbeiten die Neuronen effizienter und vernetzter zusammen. Dieses Netzwerk „…beherrscht ganz einfach die richtige Zuordnung aufgrund der richtigen Stärken der Verbindungen zwischen Neuronen. Dieses Können steckt in der Vernetzung der Neuronen und insbesondere in den Stärken der synaptischen Verbindungen zwischen den Neuronen.“^[3]

Übertragen wir das nun auf den Unterricht, so ist es meine Aufgabe individuelles Lernen im Unterricht zu ermöglichen. Das bedeutet nun wissenschaftlich, ich muss in der Lage sein den Lernenden Chancen zu geben, sodass sie neuronale Vernetzungen aufbauen oder verstärken können. Hier sprechen Didaktiker vom Prinzip der Ermöglichungsdidaktik. Diese Art der Didaktik sieht die Lernprozesse völlig individuell und subjektiv was zur Folge hat, dass Lernprozesse eine Selbstlernkompetenz voraussetzen. Die Lehrperson hat in einem modernen Unterricht die Aufgabe diese individuellen Lernprozesse zu begleiten. Sie wirkt als Berater und Beobachter, gibt Lernhilfen und schafft Lernarrangements. Unterrichtsplanungen sollten mit den Lernenden geschehen, Ziele müssen klar formuliert werden. Ohne Zieltransparenz haben die Lernenden keine Orientierung im Lernprozess und der Unterricht wird unstrukturiert ablaufen. Ermöglichungsdidaktik ist jedoch nicht klar von der Vermittlungsdidaktik abzugrenzen. Elemente der Vermittlungsdidaktik findet man auch hier. So muss die Befähigung zur Aneignung des Wissens auch erst vermittelt werden, bevor die Lernenden ihre Lernprozesse strukturieren und durchlaufen können.^[4] Ohne Bedienungsanleitung lässt sich auch nur schwer ein Fernseher programmieren. Genauso muss dem Lernenden klar sein, wie er sich am besten strukturiert und sein Lernen zum Erfolg führt.

1.2. Untersuchungsschwerpunkt-Fachwissen

„Kompetenzen werden an Inhalten erworben“^[5]. Eine der Kompetenzen ist die Fachkompetenz. Das Fachwissen der Biologie wird mittels drei vernetzter Konzepte erworben, das Konzept ‚System‘, ‚ Struktur und Funktion ‘ und ‚ Entwicklung ‘. Mit diesen drei Kategorien werden alle fachwissenschaftlichen Inhalte strukturiert und beschrieben. Die Fülle von Fachwissen wird so inhaltlich strukturiert.^[6]

Eines der grundlegenden Ziele des Biologieunterrichtes ist die Auseinandersetzung mit naturwissenschaftlichen Phänomenen. Mittels dieser Auseinandersetzung sollte eine stabile naturwissenschaftliche Allgemeinbildung erreicht werden. Lernende sollen nicht nur punktuell abfragbares Wissen annehmen, sondern ein ganzheitliches Lernen durchlaufen und als Folge ein übergreifendes naturwissenschaftliches Denken entwickeln. Mit einer ganzheitlichen Bildung können dann Situationen des Alltags erklärt und Probleme, sowie deren Lösungen erkannt werden.^[7] In dieser Arbeit geht es thematisch um Insekten, deren Merkmale und Anpassungen an verschiedene Lebensräume. In den Unterrichtssequenzen werden den Lernenden Möglichkeiten gegeben werden, sich Wissen durch selbstgesteuerte Lernprozesse über das Themengebiet der Insekten anzueignen. Insekten sollen nach Ende der Sequenzen im Alltag erkannt werden, sowie Wissen über die Anpassung in verschiedenen Lebensräumen und –weisen abrufbar sein. Modifikationen an Insektenkörpern, sowie deren Aufgaben werden ermittelt und evaluiert. Diese anwendungsbezogenen Fachkenntnisse können auch Anregungen für eine sinnvolle Freizeitbeschäftigung geben. Die Lernenden sollen durch den Unterricht zu einer intensiveren Auseinandersetzung mit dem Unterrichtsstoff in der Freizeit ermutigt werden.

Im Bereich Fachwissen werden folgende Kompetenzen im Rahmen dieser unterrichtsbegleitenden Arbeit gefördert:^[8]

F 1.2: Die Schülerinnen und Schüler erklären den Organismus oder Organismengruppen als System.

Die SuS erfassen die Klasse der Insekten als System vieler Arten. Sie erkennen, dass alle zu diesem System gehörenden Arten Gemeinsamkeiten im Grundbauplan haben. Auch die Einordnung in die Wirbellosen und Gliederfüßer wird in der zweiten Unterrichtssequenz behandelt.

F 2.3:Die Schülerinnen und Schüler stellen strukturelle und funktionelle Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Organismen und Organismengruppen dar.

In den Unterrichtssequenzen werden verschiedene Insektenarten verglichen und Gemeinsamkeiten in Struktur und Funktion analysiert. So werden beispielsweise verschiedene Insektenarten mit ihren Körpermodifikationen untersucht und verglichen. Auch die gemeinsamen Merkmale, die in der ersten Sequenz erarbeitet werden, unterstützen diese Kompetenz!

F 2.4: Die Schülerinnen und Schüler beschreiben und erklären Struktur und Funktion von Organen und Organsystemen…

Die verschiedenen Modifikationen der Insekten, z.B. das Grabbein oder das Schwimmbein, werden in der dritten Sequenz behandelt, darunter auch ihre Funktion. Definiert man das Bewegungssystem als Organsystem, so wird diese Kompetenz ebenfalls in dieser Sequenz gefördert.

F 2.6: Die Schülerinnen und Schüler beschreiben und erklären die Angepasstheit ausgewählter Organismen an die Umwelt

In den Unterrichtssequenzen werden auch Insekten verschiedener Ökosysteme betrachtet (z.B. erste Sequenz Schmetterling und Käfer oder auch im Film in der sechsten Sequenz). So erkennen die SuS, dass Insekten an ihren jeweiligen Lebensraum angepasst sind. Diese Kompetenz wird auch im Film in der sechsten Unterrichtssequenz gefördert, wo nochmals die Insekten als eine sehr variable biologische Klasse präsentiert werden.

F 3.2: Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die artspezifische Individualentwicklung von Organismen

Exemplarisch wird die Entwicklung des Mehlkäfers im Unterricht behandelt. Diese Art ist in jedem Stadium gut zu beobachten und einfach zu halten. Individualentwicklungen anderer Arten werden per Infotexte bearbeitet und verglichen. Die zwei Formen der Metamorphose (vollkommene und unvollkommene Metamorphose) sollen klar voneinander getrennt und erkannt werden.

F 3.7: Die Schülerinnen und Schüler erkennen die Variabilität von Lebewesen

Dadurch, dass die SuS verschiedene Arten von Insekten kennenlernen, begreifen sie die Verschiedenartigkeit dieser Klasse. Die Variabilität der Klasse der Insekten zeigt sich beispielsweise beim Untersuchen verschiedener Insektenbeine oder bei der Darstellung der verschiedenen Mundwerkzeuge im Film der sechsten Sequenz.

1.3. Untersuchungsschwerpunkt-Erkenntnisgewinnung

Der Kompetenzbereich der Erkenntnisgewinnung wird durch Beobachten, Vergleichen, Experimentieren, Anwendung von Arbeitstechniken und Nutzung von Modellen gefördert.^[9] So wird beim Experimentieren zuerst eine Problemstellung gefunden und Hypothesen werden formuliert. Anschließend findet die Planungsphase statt. Hier wird der gesamte Vorgang des Experimentes theoretisch geplant. Steht die Planung fest, kann das Experiment durchgeführt werden. In dieser Phase werden auch die Elemente ‚Beobachten‘ und ‚Vergleichen‘ eingesetzt. Wichtig ist, dass das gesamte Experiment protokolliert wird. Die Auswertung steht am Schluss jeden Experimentes. An dieser Stelle wird die Hypothese verifiziert oder falsifiziert (siehe Abb. 1).^[10] Dieser experimentelle Vorgang ist Teil des naturwissenschaftlichen Denkens.

Abb. 1: vgl. Eschenhagen S. 242

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Auch in der ersten Unterrichtssequenz dieser Reihe wird, um die Merkmale der Insekten herauszufinden, beobachtet und verglichen. Vorher sollen sich die Lernenden einer Problemstellung bewusst werden, hier: Was kann man an Merkmalen am Insektenkörper untersuchen? Biologische Modellierung findet man ebenfalls in den Unterrichtssequenzen. Lernende müssen ein Realobjekt in ein biologisches Modell wandeln, wenn es etwa um das Facettenauge der Insekten geht. Aber nicht nur in der ersten Sequenz, auch in der dritten Sequenz (Beine der Insekten) finden sich die Phasen ‚ Beobachten ‘ und ‚ Vergleichen ‘. Auch hier werden Insektenbeine ausgegeben und dann mittels Lupen (Anwendung von Arbeitstechnik) untersucht. Eine Auswertung steht auch hier am Ende.

Erkenntnisgewinnung ist erst nach diesem Prozess des naturwissenschaftlichen Denkens möglich. Denn, wie der Begriff schon verrät, gewinnt man eine Erkenntnis aus einer Bestätigung oder Verwerfung einer Hypothese. Dieses Muster naturwissenschaftlichen Denkens sollte in keinem naturwissenschaftlichen Unterricht fehlen!

Explizit gefördert werden im Rahmen dieser unterrichtsbegleitenden Arbeit folgende Kompetenzen:^[11]

E2: Die Schülerinnen und Schüler beschreiben und vergleichen die Anatomie und Morphologie von Organismen

Die SuS erfassen in den Unterrichtssequenzen einige Abwandlungen von Insektenkörpern. Diese unterschiedlichen Bauweisen der Insektenkörper werden verglichen und begründet. Zum Beispiel haben Gespenstschrecken verbreiterte Beinelemente, da sie Laubblätter eines Baumes imitieren (Mimese).

E5: führen Untersuchungen mit geeigneten qualifizierenden oder quantifizierenden Verfahren durch

In der vierten Sequenz wird mit den SuS eine Untersuchung zur Thematik des Facettenauges durchgeführt.

E6: planen einfache Experimente, führen die Experimente durch und/ oder werten sie aus

Diese Untersuchung in der vierten Sequenz wird von den SuS in einem Protokoll verschriftlicht und ausgewertet.

E7: Die Schülerinnen und Schüler wenden Schritte aus dem experimentellen Weg der Erkenntnisgewinnung zur Klärung an

Bereits in der ersten Unterrichtssequenz wird experimentell eine Problemstellung geklärt. Trotz so vieler Insektenarten haben alle doch gemeinsame Merkmale. Die SuS wenden hierbei das Schema des naturwissenschaftlichen Schemas an und überlegen, was man äußerlich an Gemeinsamkeiten untersuchen könnte. Sie durchlaufen also den Erkenntnisgewinnungsprozess und kommen zu einer Auswertung am Ende.

E9: Die Schülerinnen und Schüler wenden Modelle zur Veranschaulichung von Struktur und Funktion an

Lebende Modelle in Form von Originalen, als auch Modelle (Modell: Facettenauge) werden im Unterricht integriert. Dadurch sollen Struktur und Funktion verdeutlicht werden. Definiert man den Versuchsaufbau zum Facettenauge (OHP + Rasterfolien + Haus-Folie) als ein Funktionsmodell, so finden wir in den Unterrichtssequenzen ein weiteres Modell zur Veranschaulichung der Funktion des Facettenauges.

2. Lerngruppenanalyse

Zum allgemeinen Lern- und Leistungsverhalten kann folgendes dargelegt werden: Die Klasse 7 der Realschule A-Stadt besteht aus 27 SuS. Darunter befinden sich 10 Schülerinnen und 17 Schüler. Die Disziplin eines großen Teiles der Klasse lässt zu wünschen übrig, dies zeigt sich durch Zwischenrufe im Unterricht, Tür-Barrikaden mit Schultischen und Stühlen bevor Lehrpersonen den Klassenraum betreten oder durch Zünden von Sylvesterkrachern auf dem Schulgelände. Auch Klassenbucheinträge sind in dieser Klasse wegen solcher ‚Schülerstreiche‘ nicht selten. Erfahrungsgemäß bessert sich jedoch das Arbeitsverhalten der Klasse, wenn man ihnen mit Gruppen- oder Partnerarbeit begegnet. Vor einigen Monaten wurden in drei Fächern gleichzeitig die Methoden ‚Stationenlernen‘ und ‚Lerntheke‘ durchgeführt. Das Ergebnis dieser offenen Arbeitsformen war, dass die Klasse in fast allen Fächern große Disziplinprobleme zeigte und eine konzentrierte Arbeitsatmosphäre nicht mehr möglich war. Den SuS fehlten zu der Zeit vermutlich Klarheit in den Arbeitsaufträgen und eine zieltransparente Struktur. In einer darauffolgenden Klassenkonferenz wurde das Verhalten der Klasse in verschiedenen Fächern diskutiert. Alle Fachlehrerinnen und Fachlehrer kamen zu dem Ergebnis, dass viel Potential in der Klasse stecke, jedoch dieses durch das fehlende Disziplinverhalten oft verdeckt werde. Deshalb werden große Methoden wie Stationenlernen, Lerntheke … in dieser Arbeit durch Gruppen- und Partnerarbeit ersetzt. Alle Fachlehrerinnen und –lehrer kamen zu dem Ergebnis, dass eine klare Struktur im Unterricht und kleinere Methoden zu einem besseren Lernertrag führen. Die Hilfsbereitschaft beim Auf- und Abbau (z.B. bei Schulfesten) ist allerdings sehr groß. Allgemein kann man auch festhalten, dass sich in der Klasse auch ruhigere Personen befinden auf die besonders geachtet werden muss. Leistungsstarke SuS findet man vereinzelt in der Klasse, hier ist es wichtig diese besonders in den Unterrichtsprozess zu integrieren, denn sie können einen Lehrauftrag übernehmen! Dadurch profitiere nicht nur ich als Lehrperson, sondern auch die leistungsschwächeren Personen. Vor Präsentationen allerdings hat die Mehrheit der Klasse Angst. Ängste sich zu blamieren oder vor den Mitschülern ohne Hilfe zu stehen sind in dieser Klasse stark vertreten. Deshalb muss die Präsentationskompetenz ebenfalls optimiert werden. Vor allem ausgegrenzten SuS fällt es schwer vor der Klasse ein Thema zu präsentieren. Gerade hier ich auf Disziplin und Respekt innerhalb der Klasse achten. In vorherigen Unterrichtssequenzen wurden bereits Präsentationen mithilfe eines Kriterienbogens eingeübt, diese Kriterien müssen nun bei zukünftigen Präsentationen weiter eingehalten werden.

Das biologische Interesse der Klasse trifft dennoch auf große Resonanz. Auch bei vergangenen Unterrichtssequenzen waren die SuS größtenteils interessiert am Unterrichtsstoff. Bei selbständigen Arbeitsphasen (z.B. Mikroskopieren) waren sie mit voller Begeisterung im Einsatz. Selbständiges Auf- und Abbauen, Bereitstellung von Unterrichtsmaterial und gegenseitiges Helfen waren im Großen und Ganzen kein Problem. Kritikpunkte waren aber beispielsweise die Lautstärke der Klasse bei Erarbeitungs- und Präsentationsphasen. Darauf muss in diesen Unterrichtssequenzen im Rahmen der Hausarbeit geachtet werden.

Differenzierung sollte in einem modernen Unterricht nicht fehlen. In den jeweiligen Sequenzen wird ebenfalls differenziert, um möglichst viele SuS am Unterrichtsgeschehen zu beteiligen. Es wird hauptsächlich auf das Helfersystem in Gruppen- und Partnersystem gesetzt. Integrierende Arbeitsaufträge (nach Think-Pair-Share-Prinzip)werden ebenfalls formuliert, um auch leistungsschwächeren SuS die Chance an einer Unterrichtsbeteiligung zu ermöglichen.^[12] Aber auch der Bucheinsatz bei Vermutungs- oder Bestätigungsphasen wird zugelassen. Auf die Differenzierungsmethoden wird jeweils in den Dokumentationen der Lerneinheiten eingegangen (siehe Verlaufspläne). Der Biologieunterricht findet montags in der ersten Stunde im Klassenraum, freitags in der zweiten Stunde im Biologie-Raum statt. Seit Juni allerdings gibt es eine Stundenplanänderung. Die Freitagsstunde ist auf die vierte Mittwochsstunde verlegt, findet aber dennoch im Fachraum der Biologie statt.

Auf die räumlichen Gegebenheiten muss in den Unterrichtssequenzen geachtet werden, je nachdem ob Untersuchungen an Insekten anstehen. Es ist klar, dass in der Klasse keine größeren Untersuchungen stattfinden können. In einem kontrastreichen Klassenraum können die lebenden Insekten eher verschwinden, als im kontrastarmen und organisatorisch für Beobachtungen besser ausgestatteten, weißen Biologieraum.

3. Didaktische Analyse

3.1. Sachanalyse

Abb. 2: vgl. dtv-Atlas Biologie S. 132

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Vielfalt der wirbellosen Tiere ist unvorstellbar groß. Man schätzt die Wirbellosen (Invertebrata) auf ca. 1,5 Millionen Tierarten, manche Schätzungen rechnen mit über 10 Millionen Tierarten. Zu den Wirbellosen zählt auch der Stamm der Gliederfüßer (Arthropoda), zu dem die Klasse der Insekten (Insecta) gehört. Alle Gliederfüßer, also auch die Insekten, haben als Gemeinsamkeit ein Exoskelett aus Chitin und gegliederte Extremitäten. Außer der Klasse der Insekten gehören noch die Klassen der Spinnentiere (Arachnida), Krebstiere (Crustaceae), Hundertfüßer (Chilopoda) und die Doppelfüßer (Diplopoda).

Abb. 3: vgl. Kosmos-Naturführer S. 20

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Insekten bilden aber die artenreichste Klasse aller Tiere. Trotz dieses Artenreichtums lassen sich Gemeinsamkeiten im Grundbauplan der adulten Tiere erkennen. Der Körper lässt sich in drei Abschnitte unterteilen: Kopf (=Caput), die Brust (=Thorax) und den Hinterleib (=Abdomen) (siehe Abb. 2). Der Kopf besitzt ein Paar Antennen, die als Geruchs- und Tastsinnesorgane dienen. Ihre Umwelt nehmen Insekten optisch über Facettenaugen (auch Komplexaugen) und Punktaugen (nur Hell-Dunkelwahrnehmung) wahr. Die Facettenaugen bestehen aus vielen Einzelaugen.^[13] Die sechs Beine sitzen an der Brust, diese ist in Vorderbrust (=Prothorax), Mittelbrust (=Mesothorax) und Hinterbrust (=Metathorax) einzuteilen. Jeder Brustabschnitt enthält wiederum vier Bauteile, das dorsale Tergum, ein ventrales Sternum und seitlich zwei Pleurae.

Die Beine der Insekten (vgl. Abb. 3) bestehen aus einer Hüfte, einem Schenkelring, einem Oberschenkel, einem Unterschenkel und einem Fuß. Der Fuß ist ein- bis fünf- gliedrig gestaltet und hat neben den zwei Krallen meist zusätzliche Hafteinrichtungen. Am Mesothorax und Metathorax sitzt jeweils ein Flügelpaar. Die Flügel sind Ausstülpungen des Ectoderms, also der Haut. Die Flugadern beinhalten Blutlakunen, Tracheen und Nerven. Der Hinterleib (=Abdomen) umfasst elf Segmente und ein Endsegment (=Telson). Durch weiche Verbindungen zwischen den einzelnen Segmenten ist der Hinterleib beweglich. „Zwei Paare von Abdominalbeinen sind zu Gonopoden umgebildet. Neben borstenförm. Styli bilden sie: - beim Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten den Legebohrer (Ovipositor); - beim Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten die den Penis umgebenden Parameren. Das letzte Abdominalsegment trägt fadenförm., manchmal zangenförm. Cerci (z.B. Ohrwurm)“ ^[14].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: vgl. dtv-Atlas S. 132

Insekten besitzen ein Strickleiternervensystem. Dennoch existieren Ganglionverschmelzungen in verschiedenen Bereichen des Körpers. Das Oberschlundganglion ist aus drei Ganglienpaaren entstanden, das Unterschlundganglion ebenfalls. Das Unterschlundganglion entstand aus drei den Mundgliedmaßen zugehörigen Ganglien (vgl. Abb. 2 & 4 gelb).Der Darmkanal ist bei pflanzenfressenden Insekten länger als bei fleischfressenden Insekten. Das Verdauungssystem besteht aus einer Mundhöhle (mit Speicheldrüsen), einem Vorderdarm, einem kurzen Mitteldarm mit Blindschläuchen und einem Enddarm (in Abb. 4 grün). Am Anfang des Enddarmes enden die Malpighischen Gefäße, hierbei handelt es sich um zahlreiche feine Schläuche. Die Malpighischen Gefäße bilden die Exkretionsorgane (in Abb. 4 braun). Über ein Tracheensystem (segmental angelegt) wird die Sauerstoffversorgung der Insekten sichergestellt. Ausgekleidet ist das Tracheensystem mit einer dünnen Chitinkutikula. Die Atemöffnungen am Abdomen werden auch Stigmen genannt. Durch sie strömt sauerstoffreiche Luft in den Insektenkörper. Durch die feinen Verästelungen wird diese in sämtliche Körperregionen geleitet und mittels Diffusionstracheen werden alle Organe mit Sauerstoff versorgt (siehe Abb. 2 blau).^[15]

Bei Insekten nennt man den Prozess vom Ei zum adulten Tier Metamorphose. Die unvollkommene Verwandlung beinhaltet das Larvenstadium, wobei die Larven dem adulten Tier äußerlich sehr ähnlich sehen. Bei der vollkommenden Verwandlung existiert zwischen Larvenstadium und dem adulten Stadium noch ein Puppenstadium. Hier sind Larven und adultes Tier äußerlich verschieden (siehe Abb. 5).^[16]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 5: vgl. Kosmos Naturführer S. 21

Insekten besitzen ein sehr stark reduziertes Blutgefäßsystem. Ein dorsal gelegenes, röhrenförmiges Herz befördert im gesamten Körper die Hämolymphe. Die Aorta setzt den Herzschlauch bis zum Oberschlundganglion fort. Hier bricht die Aorta plötzlich ab – man spricht deshalb von einem offenen Blutgefäßsystem. Die Hämolymphe wird in die Körperhöhle entlassen. Vom Kopf aus muss dann die Hämolymphe an den Organen vorbeifließen bis zurück zum Herzen. Über Ostien wird dann die Hämolymphe wieder angesaugt. Erst von hier aus wird es dann wieder nach vorne Richtung Kopf gepumpt. Die Aufgabe der Hämolymphe beschränkt sich jedoch auf Hormon- und Nährstoffverteilung, sowie der Verteilung von Stoffwechselprodukten. Der Sauerstoff wird nicht mit ihr transportiert.^[17] Variieren können die Mundwerkzeuge der Insekten. Sie bestehen aus den zangenartigen kräftigen Mandibeln (Oberkiefer), den 1. Maxillen (Unterkiefer) und den 2. Maxillen. Die 1. Maxillen bestehen aus 2 Basiselementen und drei mehrgliedriger Taster. Bei der 2. Maxille sind Basiselemente verschmolzen und tragen ebenfalls drei Taster.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 6: vgl. Insekten, die heimlichen Herrscher der Welt S. 59

Der beißend-kauende Grundtyp ist der Insekten vielfach abgewandelt (siehe Abb. 7).^[18]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 7: vgl. dtv-Atlas S. 132

3.2. Einbettung des Themas in den Lehrplan

^[19]Das Thema ‚Insekten‘ wird im Lehrplanentwurf im Abschnitt ‚7.1 Wechselbeziehungen zwischen Pflanzen und Tieren und unbelebter Natur in einem Ökosystem‘ behandelt. Unter dem Gesichtspunkt ‚Pflanzen und Tiere sind an ihren Lebensraum angepasst‘ sind Insekten mit den Grundbegriffen Chitin, Mundwerkzeuge, der Metamorphose und der Staatenbildung sowie der Kommunikation innerhalb einer Art, im Unterricht zu behandeln.

3.3. Gliederung der Unterrichtssequenzen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.4. Die Bedeutung des Themas für die Lernenden

Insekten begegnen uns täglich im Alltag. Die SuS kennen bereits viele Insektenarten, jedoch besitzen sie noch keine vertiefenden fachlichen Kenntnisse. Diese Unterrichtsreihe soll den SuS ein fachliches Fundament für den Bereich der Insekten bieten, um so das erworbene Fachwissen in den Alltag zu integrieren. So wissen die SuS nach dieser Unterrichtsreihe, wie Insekten ihre Umwelt wahrnehmen oder wie sie sich an ihre Umwelt angepasst haben (u.a. Beine & Mundwerkzeuge). Insekten sind nicht nur Schädlinge, sondern auch Nützlinge. Diese Thematik wird ebenfalls in der sechsten Unterrichtssequenz behandelt. Viele Insekten haben auch für den Menschen eine große Bedeutung. So liefern uns Bienen beispielsweise Honig, verschiedene Fluginsekten (z.B. Hummeln, Bienen, …) sind für die Bestäubung und somit Fortpflanzung vieler Pflanzenarten unentbehrlich. Aber auch die in dieser Reihe eingesetzten Stab- und Gespenstschrecken werden immer öfter als Haustiere gehalten. Durch diese Unterrichtsreihe kann ebenfalls ein Interesse seitens der SuS gefördert werden Insekten auch als interessante Haustiere zu betrachten. Durch die Haltung im Terrarium ist eine Beobachtung der Tiere über einen längeren Zeitraum möglich.

3.5. Fachliches Vorwissen und Vorerfahrungen

Fachliches Vorwissen über die Thematik der Insekten ist bei den SuS nicht vorhanden. In der siebten Klasse werden Insekten das erste Mal im Unterricht behandelt. Mögliche Vorerfahrungen sind also nur aus dem Alltag (TV, Bücher,...) vorhanden. Vereinzelt wurden Insekten auch in der Grundschule behandelt, doch dieses Wissen ist sehr spärlich. Im Bereich der Wirbellosen lernten die SuS im Unterricht bereits den Regenwurm kennen, jedoch wurde in meinem Unterricht eher auf die Lebensweise und Anpassung an die Umwelt eingegangen, nicht aber die biologische Klassifizierung in die Gruppe der Wirbellosen.

4. Methodische Gesamtanalyse

Es existieren die vielfältigsten Medien im Biologieunterricht. Die Spanne reicht vom Original (lebendes Insekt) bis hin zum abstrahierten Abbild, wie z.B. Texte und Symbole. Diese unterschiedlichen Abstufungen sprechen verschiedene Sinne an. Sinnhaftes Lernen bedeutet, so viele Sinne wie nur möglich simultan anzusprechen. In dieser Unterrichtsreihe werden immer wieder gleichzeitig taktile (Anfassen der Insekten) und visuelle Sinne (Beobachten der Insekten) angesprochen (Zweikanalsystem).^[20] Die SuS begegnen in dieser gesamten Unterrichtsreihe Originalen. Sie durchlaufen eine sogenannte ‚ Primärerfahrung ‘. „Von Primärerfahrung der Wirklichkeit spricht man, wenn Lernende mit ihren Sinnen unmittelbar oder mittelbar durch Geräte, die die Leistung der Sinnesorgane erweitern…mit den Gegenständen in Kontakt treten.“^[21] Solche Primärerfahrungen finden in den Unterrichtssequenzen statt, in denen die Insekten oder Teile der Insekten mit Lupen untersucht werden (z.B. Untersuchung auf gemeinsame Merkmale der Insekten oder Untersuchung der Insektenbeine). Mit dem Einsatz von Lebewesen im Biologieunterricht ist ein emotionales Lernen möglich. „Diese Verknüpfung von Kognition und Emotion ist eine gute Grundlage, um die Schüler/innen zur Achtung vor dem Lebendigen und zu verantwortungsbewusster Haltung zu erziehen.“^[22] Die SuS erleben im Alltag Insekten, hier lernen sie nun diese in einen biologischen Kontext zu integrieren. Das neu integrierte Fachwissen kann realitätsnah angewandt werden. Die Originalmedien werden in dieser Sequenz in einem Kontext mit Schulbuch- und Infotexten eingesetzt, das bedeutet, die SuS sind verantwortlich für ihren Lernprozess (Direct-Teaching).^[23] Dadurch, dass die SuS zuerst selbst die Insekten äußerlich vergleichen und auf Gemeinsamkeiten untersuchen, wird Interesse und Faszination geweckt. Ihre Untersuchungsergebnisse werden durch Texte (auch aus dem Schulbuch) bestätigt oder widerlegt. Der gesamte Lernprozess dieser Reihe beruht auf dem entdeckenden Lernen. Die SuS untersuchen zunächst selbst zuerst die Insekten oder Teile der Insekten, erst im Anschluss werden dann nach einer Vermutung und einer Problemlösung die Ergebnisse präsentiert. Ich stehe als Begleiter und Moderator zur Verfügung. Leider werden die Methoden auf Gruppenarbeit und Partnerarbeit beschränkt, da in einer Klassenkonferenz bestätigt wurde, dass diese Klasse am besten mit kleineren und gezielten Methoden (siehe Lerngruppenanalyse) zurechtkommt.

5. Dokumentation der Lerneinheiten

5.1. Ausführliche Dokumentation der ersten Unterrichtssequenz (1. Stunde)

Die erste Unterrichtssequenz soll die SuS in die Thematik der Insekten einführen und eine Faszination für Insekten schaffen. Titel der ersten Sequenz ist ‚Zwischen Faszination und Ekel - Die Welt der Insekten‘. Ich versuche in der Einführungsphase mit Stab- und Gespenstschrecken die Aufmerksamkeit der SuS zu gewinnen. Auf dem Pult liegen aber auch einheimische Insektenarten (Laufkäfer, Mehlkäfer, Ameisen, Präparate von Schmetterlingen und Schwärmern). Die SuS sollen im Einstiegsgespräch die gezeigten Lebewesen als Insekten identifizieren. Nach dieser Kategorisierung schätzen die SuS wie viele Arten von Insekten existieren. Der Ablauf der Stunde soll mithilfe einer Folie^[24] dargestellt werden (methodische Zieltransparenz). Dieser Ablauf zeigt den SuS die Arbeitsanweisungen und das Ziel der Stunde. Ziel ist es, unter den vielen verschiedenen Insekten gemeinsame Merkmale zu finden und diese zu präsentieren. In Gruppenarbeit sollen die SuS erst selbst unterschiedliche Insekten miteinander vergleichen, die gemeinsamen Merkmale der Insekten werden auf einem Arbeitsblatt^[25] gesammelt. Anschließend werden die Erkenntnisse aus der Gruppenarbeit mit einem Text aus dem Biologiebuch^[26] verglichen und am Ende der Stunde mittels Schülerpräsentationen vorgestellt. Es sollen mehrere Ergebnisse aus den Gruppen vorgetragen werden, Überschneidungen in den Ergebnissen sind zu erwarten und von mir gewünscht.

5.1.1. Fachwissenschaftlicher Schwerpunkt der ersten Unterrichtssequenz

Der fachliche Schwerpunkt liegt auf den gemeinsamen Merkmalen aller Insekten. Diese müssen von den SuS in Gruppen herausgearbeitet werden. Jede Gruppe soll mindestens zwei bis drei Insekten mit Lupen untersuchen. Auf einem Arbeitsblatt werden die gemeinsamen Merkmale während der Gruppenarbeit gesammelt. Natürlich können die SuS nicht alle gemeinsamen Merkmale herausfinden, z.B. das offene Blutgefäßsystem oder den Chitinpanzer. Diese werden mithilfe des Buchtextes ergänzt. Beobachtbare Merkmale sind jedoch die drei Beinpaare an der Brust, ein Fühlerpaar oder die Dreigliedrigkeit des Insektenkörpers in Kopf, Brust und Hinterleib. Diese Merkmale sollen die SuS selbst entdecken.

5.1.2. Methodischer Schwerpunkt der ersten Unterrichtssequenz

Der methodische Schwerpunkt liegt in der Gruppenarbeit und im entdeckenden Lernen. Innerhalb der Gruppen (bis zu fünf Personen) entdecken die SuS eigenständig die Merkmale der Insekten. Während der Gruppenarbeit trete ich in die Beraterrolle. Ich kann dann im Hintergrund die Lernenden bei ihrer Erarbeitung beobachten und später den Ertrag bei der Präsentation mit den Lernenden bewerten. Gruppenarbeit hat den Vorteil, dass der Druck des alltäglichen Unterrichts abgebaut wird, die SuS kooperieren innerhalb der Gruppen und stärken so ihr soziales Netzwerk. Sie müssen auch untereinander in Kontakt treten, denn die Gruppen müssen ihre jeweiligen Insekten austauschen. Auch die echte Lernzeit wird gegeben und Organisationskompetenz aufgebaut, denn sie müssen eigenverantwortlich organisieren, ihre Arbeit strukturieren und auf dem Arbeitsblatt die Ergebnisse sammeln. Innere Differenzierung wird durch das Helfersystem geschaffen. Innerhalb der heterogenen Gruppen ergänzen sich leistungsstarke und leistungsschwache SuS. Gruppenarbeit wird häufig in Anwendungsphasen von neuen Unterrichtsinhalten angewendet.^[27] In dieser Sequenz geht ein Unterrichtsgespräch voraus. Ich zeige die Stab- und Gespenstschrecken und die SuS äußern zu diesen. In der Sequenz wird auf Exemplarität gesetzt. Die gemeinsamen Merkmale, die hier erarbeitet werden, gelten für alle Insekten. Ausgewählt Insekten stehen also in dieser Sequenz stellvertretend für die gesamte Klasse der Insekten. Als Strategie sollen die SuS im Unterrichtsgespräch die Insekten zunächst einordnen. Dann werden die SuS Untersuchungsschwerpunkte am Insektenkörper nennen und auch die Strategie ‚Untersuchung mit Lupe‘ soll von den SuS formuliert werden.

5.1.3. Verlaufsplan

Thema der ersten Unterrichtssequenz:

Zwischen Ekel und Faszination - Die Welt der Insekten

Leitziel:

Die Schülerinnen und Schüler sollen Strategien entwickeln, um Gemeinsamkeiten innerhalb der Insekten zu finden (F1.2, F2.3), die gemeinsamen Merkmale innerhalb der Gruppen erarbeiten (E2, E7) und präsentieren (K1, K2, K4, K6, K8).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[...]

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^[1] (Stichmann & Kretzschmar, 2005). S. 18

^[2] (Spitzer, 2007). S. 1

^[3] (Spitzer, 2007). S. 55

^[4] (Arnold, 2007), S. 37-41

^[5] (KMK, 2004). S 8

^[6] (KMK, 2004). S 8-9

^[7] (Killermann/Hiering/Starosa, 2005). S. 35-36

^[8] (KMK, 2004). S. 13-14

^[9] (KMK, 2004). S. 10

^[10] (Eschenhagen, Kattmann, & Rodi, 2006). S. 242

^[11] (KMK, 2004). S. 10

^[12] http://sinus-transfer.uni-bayreuth.de/module/modul_8brkooperatives_lernen/methoden/ich_du_wir.html . Stand 02.08.2009

^[13] (Stichmann & Kretzschmar, 2005). S. 18-20

^[14] (Vogel & Angermann, 1984). S. 133

^[15] (Vogel & Angermann, 1984). S. 133

^[16] (Stichmann & Kretzschmar, 2005).S 21

^[17] (Honomichl, 2003). S. 58

^[18] (Vogel & Angermann, 1984). S. 132

^[19] (Ministerium für Bildung, 1997). S. 67

^[20] (Eschenhagen, Kattmann, & Rodi, 2006). S. 292

^[21] ebd.

^[22] (Killermann/Hiering/Starosa, 2005). S. 156

^[23] (Eschenhagen, Kattmann, & Rodi, 2006). S. 296

^[24] siehe Anhang S. 55

^[25] siehe Anhang S. 56 und 57

^[26] siehe Anhang S. 58

^[27] (Mattes, 2002).S. 32-34