Das Hauptanliegen der Unterrichtsreihe 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.
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.
Inhaltsverzeichnis
1. Aufbau der Skeletts
2. Funktionen der Skelettteile: Stützen und Schützen
3. Aufbau der Wirbelsäule (Strukturmodell)
4. Funktion der Bandscheiben (Funktionsmodell)
5. Haltungsschäden und ihre Vermeidung (Modell der Lehrprobenstunde)
6. Modellkritik
7. Doppelte S-Form der Wirbelsäule (Modell mit Draht)
8. Fußgewölbe (Modell)
9. Gelenke (Gelenkmodelle)
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern durch den Einsatz von Funktionsmodellen ein tiefgreifendes Verständnis für die biologische Funktion von Bandscheiben innerhalb der menschlichen Wirbelsäule zu vermitteln. Dabei soll die Fähigkeit geschult werden, naturwissenschaftliche Erkenntnisse von Modellen auf reale biologische Strukturen zu übertragen.
- Einsatz und kritische Reflexion von Funktionsmodellen im Biologieunterricht.
- Erkenntnisgewinnung durch hypothetisch-deduktives Arbeiten in Gruppen.
- Verständnis der Stütz- und Pufferfunktion der Bandscheiben.
- Übertragung theoretischer Modell-Ergebnisse auf den menschlichen Bewegungsapparat.
- Förderung der Modellkompetenz und kritischen Distanz zu Hilfskonstruktionen.
Auszug aus dem Buch
Didaktisch-methodischer Kommentar
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.
Zusammenfassung der Kapitel
Aufbau der Skeletts: Einführung in die grundlegende Anatomie des menschlichen Skelettsystems.
Funktionen der Skelettteile: Stützen und Schützen: Untersuchung der mechanischen Aufgaben einzelner Knochenstrukturen innerhalb des Körpers.
Aufbau der Wirbelsäule (Strukturmodell): Detaillierte Betrachtung der Wirbelsäule mittels statischer Strukturmodelle zur Veranschaulichung der anatomischen Beschaffenheit.
Funktion der Bandscheiben (Funktionsmodell): Praktische Erarbeitung der Pufferfunktion der Bandscheiben durch ein haptisches Funktionsmodell aus Holz und Schaumstoff.
Haltungsschäden und ihre Vermeidung (Modell der Lehrprobenstunde): Anwendung des erworbenen Wissens zur Prophylaxe von Wirbelsäulenschäden im Alltag.
Modellkritik: Reflexion über die Aussagekraft und die Grenzen von biologischen Modellen zur Abbildung der Realität.
Doppelte S-Form der Wirbelsäule (Modell mit Draht): Analyse der biomechanischen Besonderheit der Wirbelsäulenkrümmung.
Fußgewölbe (Modell): Untersuchung der statischen Eigenschaften des menschlichen Fußes.
Gelenke (Gelenkmodelle): Veranschaulichung der Bewegungsmechanismen durch verschiedene Gelenkmodelle.
Schlüsselwörter
Wirbelsäule, Bandscheiben, Funktionsmodell, Strukturmodell, Biologieunterricht, Modellkritik, Erkenntnisgewinnung, Stützapparat, Bewegungsapparat, didaktische Reduktion, Gesundheitserziehung, Haltungsschäden, hypothetisch-deduktiv.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem Unterrichtsentwurf primär?
Die Arbeit behandelt die Einführung in das wissenschaftliche Arbeiten mit Funktionsmodellen am Beispiel der menschlichen Wirbelsäule, um die biologische Funktion der Bandscheiben zu verdeutlichen.
Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?
Die Themenfelder umfassen den Bau und die Leistung des menschlichen Skeletts, die kritische Arbeit mit biologischen Modellen sowie die gesundheitsbewusste Vermeidung von Haltungsschäden.
Was ist das primäre Ziel der Unterrichtsstunde?
Die Schülerinnen und Schüler sollen die Funktion der Bandscheiben als Puffer gegen Stöße begreifen und verstehen, dass ein Modell nur eine vereinfachte Hilfskonstruktion der Wirklichkeit darstellt.
Welche wissenschaftliche Methode wird eingesetzt?
Es wird eine hypothetisch-deduktive Herangehensweise gewählt, bei der die Schüler zunächst Vermutungen aufstellen, diese experimentell am Modell überprüfen, ihre Beobachtungen auswerten und anschließend auf die biologische Realität übertragen.
Was wird im Hauptteil der Unterrichtsstunde behandelt?
Der Hauptteil konzentriert sich auf die Gruppenarbeit, in der die Schüler eigene Wirbelsäulenmodelle aus Holz- und Schaumstoffscheiben bauen und die Stoßdämpferfunktion der Bandscheiben experimentell untersuchen.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Besonders prägend sind Begriffe wie "Modellkritik", "Funktionsmodell", "naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung" und "gesundheitsförderliches Verhalten".
Warum wird im Unterricht bewusst ein Modell verwendet, das nicht exakt dem Original entspricht?
Das Modell dient als didaktische Reduktion, um wesentliche Funktionen isoliert darzustellen. Die bewusste Abweichung vom Original fördert zudem die notwendige Modellkritik und verhindert Fehlvorstellungen.
Welche Rolle spielt die "Hausarbeit" innerhalb der Unterrichtsplanung?
Die Hausarbeit, die den Vergleich zwischen Modell und Realität fordert, dient der Vertiefung der Modellkompetenz und bereitet gezielt auf die kritische Reflexion in der nächsten Stunde vor.
- Arbeit zitieren
- Sabrina Daners (Autor:in), 2007, Einführung in die Arbeit mit Modellen am Beispiel eines Funktionsmodells zur Wirbelsäule. Welche Funktion haben die Bandscheiben?, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/450128
