Anmerkungen zum Umgang mit dem Grundwissens

Grundwissenskatalog Natur und Technik 5
Anmerkungen zum Umgang mit dem
Grundwissens-Katalog Natur und Technik
5. Jahrgangsstufe
Das Grundwissen (= GW) der 5. Jahrgangsstufe im Fach „Natur und
Technik“ schafft die Grundlagen für die höheren Jahrgänge und ist
daher relativ umfassend. Es wurde in tabellarischer Form mit einer
Zeilenhöhe von 6,5 cm erstellt.
Die übergeordneten GW-Kriterien stehen in der linken Spalte, die ausführenden und erklärenden GW-Inhalte in der rechten.
Mit dem folgenden Katalog im pdf-Format kann das GW
a) am Bildschirm gelesen,
b) heruntergeladen und ausgedruckt und dann
c) zu GW-Kärtchen zurechtgeschnitten
werden.
Die GW-Kärtchen stellen die Schüler/innen selbst her:
Die ausgedruckten DIN A4-Seiten werden „zeilenweise“ (s. oben) zurechtgeschnitten, wobei die Mittellinie als Falz dient. An diesem Falz
entlang werden die entstandenen „Fahnen“ geknickt. Nach dem Umknicken werden „Vorder-“ und „Rückseite“ der Kärtchen zusammengeklebt. Nun stehen die übergeordneten GW-Kriterien auf der Vorderseite, deren erklärenden Inhalte auf der Rückseite.
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5.1. Stoffe – Teilchen – Energie
5.1.1. Sicherheitsregeln beim
Experimentieren
5.1.2. Stoffeigenschaften
5.1.3. Kenngrößen und Einheiten
5.1.4. Energieformen und
Energiewandlung
- Versuchsanleitungen genau durchlesen
- Schutzbrille tragen
- Geruchsproben durch Zufächeln
- Geschmacksproben nur nach Anweisung
- Keine elektrischen Versuche an der Steckdose
- Farbe
- Geruch
- Geschmack
- Siede-, Schmelzpunkt
- Härte
- elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit
- Magnetismus
- saure, neutrale, alkalische/basische Lösungen
- Länge (m)
- Volumen (l)
- Masse (g)
- Dichte
- Temperatur (°C)
- Umwandelbarkeit von verschiedenen Energieformen:
- chemische Energie (Energieträger: Brennstoffe,
Nährstoffe)
- Bewegungsenergie (= mechanische Energie)
- Wärmeenergie
- Lichtenergie
- elektrische Energie
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5.1.5. Aggregatszustände
- Feststoff
– fest
- Flüssigkeit – flüssig
- Gas
– gasförmig
z.B. Eis
Wasser
Wasserdampf
5.1.6. Änderung der Aggregatszustände
1
2
- Feste Stoffe werden mit Hilfe von Wärmezufuhr
durch Schmelzen (1) in den flüssigen Zustand
überführt.
- flüssige Stoffe werden mit Hilfe von Wärmezufuhr durch Verdampfen (2) in den gasförmigen
Zustand überführt.
- Gase werden durch Abkühlen und durch Kondensieren (3) in den flüssigen Zustand überführt.
4
3
- flüssige Stoffe werden durch Abkühlen und Erstarren (4) in den festen Zustand überführt.
5.1.7. Teilchenarten
Atome
- Atome:
Moleküle
5.1.8. Teilchenmodell für Aggregatszustände
(
= 1 Molekül)
fest
flüssig
gasförmig
kleinste Bausteine aller Stoffe
- Moleküle: Teilchen aus mindestens zwei Atomen
- fester Aggregatszustand:
¾ Teilchen dicht gepackt, regelmäßig angeordnet,
ortsfest, sehr starke Anziehungskräfte
- flüssiger Zustand:
¾ Teilchen dicht gepackt, ungeordnet, gegeneinander beweglich, starke Anziehungskräfte
- gasförmiger Zustand:
¾ Teilchen mit großen Zwischenräumen, schnell
umherfliegend, kein Zusammenhalt
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5.2. Kennzeichen und Aufbau von Lebewesen
5.2.1. Kennzeichen des Lebens
5.2.2. Aufbau einer tierischen und
pflanzlichen Zelle
tierisch:
pflanzlich:
-
Wachstum
Bewegung
Stoffwechsel = Auf-, Um- und Abbau von Stoffen
Informationsaufnahme, -verarbeitung, -weitergabe
Energiewandlung
Fortpflanzung
Veränderung und Anpassung
Zelle
tierische Zelle:
- Zellkern
- Zellplasma
- Zellmembran
pflanzliche Zelle:
- Zellkern
- Zellplasma
- Zellsaftvakuole
- Zellmembran
- Zellwand
5.2.3. Gewebe
5.2.4. Organ
Gleichartige Zellen mit derselben Aufgabe im
Körper vielzelliger Lebewesen,
z. B. - Nervengewebe oder
- Muskelgewebe
Körperteil mit bestimmten Aufgaben, besteht aus
spezialisierten Geweben,
z. B. – Haut
- Auge usw.
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5.3. Nervensystem
5.3.1. Nervensystem
Organsystem, das bei den Wirbeltieren aus
- dem Gehirn
- dem Rückenmark
- den Nerven
besteht.
5.3.2. Nerven
Leitungsbahnen aus Nervenzellen, die elektrische
Signale von den Sinneszellen an das Gehirn bzw.
vom Gehirn an die Muskeln und andere Organe leiten.
5.3.3. Reize
Informationen, die aus der Umwelt aufgenommen
werden (z. B. Licht, Schall, Hitze, Kälte, Geschmacks- und Geruchsstoffe)
5.3.4. Reiz-Reaktions-Kette
1 Sinnesorgan (Auge)
2 Sinnesnerv (Sehnerv)
a Informationsweiterleitung
3 Schaltzentrale (Gehirn, Rückenmark)
b Informationsverarbeitung
4 Befehlsnerv
c Informationsweiterleitung
5 Erfolgsorgan (Muskeln, innere Organe)
d Reaktion
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5.4. Sinnesorgane
- Schutz vor Verletzung, Austrocknung und Krankheitserregern
5.4.1. Aufgaben der Haut
- Sinnesorgan (Tastsinn, Temperatursinn, Schmerzempfinden)
- Temperaturregulation
5.4.2.Längsschnitt durch das menschliche
Auge
1)
Hornhaut
2)
Pupille
3)
Linse
4)
Netzhaut mit Sinneszellen
5)
Sehnerv
- Die Pupille reguliert die einfallende Lichtmenge.
- Hornhaut und Linse brechen die Lichtstrahlen.
5.4.3. Funktionen einzelner Bauteile
des menschlichen Auges
- Auf der Netzhaut mit Sinneszellen:
- entsteht ein verkleinertes, auf dem Kopf stehendes, seitenverkehrtes Bild
- wird Licht in elektrische Signale umgewandelt
- Der Sehnerv leitet die elektrischen Signale ans Gehirn weiter
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5.5. Skelett / Muskeln
5.5.1. Skelett
5.5.2. Skelettbauteile
beim Menschen
Aufgaben des Knochengerüsts:
- Stütze des Körpers
- Schutz innerer Organe
- Bewegung des Körpers in Zusammenarbeit
mit den Muskeln und den Gelenken
- Schädel
- Wirbelsäule
- Brustkorb (Brustbein, Rippen)
- Schultergürtel (Schlüsselbein, Schulterblatt)
- Beckengürtel
- Armskelett (Oberarm-, Elle / Speiche, Handwurzel-, Mittelhand-, Fingerknochen)
- Beinskelett (Oberschenkel-, Schien / Wadenbein,
Fußwurzel-, Mittelfuß-, Zehenknochen
5.5.3. Gelenk
Bewegliche Verbindungsstelle zwischen zwei Knochen.
Gelenktypen:
- Scharniergelenk
- Kugelgelenk
- Sattelgelenk
Muskeln
5.5.4. Muskeln
- bestehen aus Proteinen
- können sich zusammenziehen und werden von einem Gegenspieler gedehnt
- brauchen zum Arbeiten Energie
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5.6. Ernährung und Verdauung
Stoffwechsel = Aufbau- , Umbau- und Abbauvorgänge von Stoffen in Lebewesen
5.6.1. Stoffwechsel
Nährstoffe:
5.6.2. Nahrungsbestandteile
im Überblick
Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße
(Proteine)
Vitamine und Mineralstoffe
Ballaststoffe, z.B. Cellulose
Wasser
5.6.3. Energieträger
Stoffe, die viel chemische Energie gespeichert haben
- Fette
- Kohlenhydrate (z. B. Traubenzucker, Rohrzucker, Stärke)
- Benzin
- usw.
Kohlenhydrate: Energieträger
5.6.4. Hauptaufgaben der Nährstoffe
Fette: (Reserve-)Energieträger
Eiweiße (Proteine): Baustoffe
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5.6.5. Aufgaben von
a) Vitaminen und Mineralstoffen
b) Ballaststoffen
c) Wasser
5.6.6. Verdauung
a) nur in sehr kleinen Mengen nötig
(z. B. Vitamin D und Calcium unterstützen den
Knochenaufbau)
b) unverdauliche Nahrungsbestandteile für den
Menschen (z. B. Cellulose),
- fördern Verdauung (z. B. unterstützt den
Nahrungstransport)
c) Hauptbestandteil unseres Körpers
- Lösungs- und Transportmittel
- Temperaturregulation (Schwitzen)
Mechanische Zerkleinerung der Nahrung (Zähne) und
chemische Zerlegung (Enzyme) großer Moleküle in
kleine Moleküle und deren Aufnahme ins Blut über
die Dünndarmwand
Ein Enzym ist ein körpereigenes Protein, das eine
ganz bestimmte chemische Reaktion beschleunigt.
Stärkemoleküle
5.6.7. Enzyme
5.6.8. Verdauungsorgane
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Enzym
Amylase
Malzzuckermoleküle
Mund,
Speicheldrüsen
Speiseröhre
Magen
Dünndarm (Oberflächenvergrößerung)
Leber
Gallenblase
Bauchspeicheldrüse
Dickdarm
Enddarm
After
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5.6.9. Zähne und Gebissformen:
Zahntypen:
1 = Schneidezähne,
2 = Eckzahn,
3 = Backenzähne,
4 = Weisheitszahn
Milchgebiss und Erwachsenengebiss; Zahnwechsel
5.7. Atmung und Blutkreislauf
Aufnahme von Luft in die
Lunge (= 6) über
Nase (= 1) (oder Mund)
Rachen (= 2)
Kehlkopf (= 3)
Luftröhre (= 4)
Bronchien (= 5) bis in die
Lungenbläschen (= 7) (Oberflächenvergrößerung)
Aus den Lungenbläschen wird Sauerstoff ins Blut
(Kapillaren) aufgenommen und Kohlenstoffdioxid aus
dem Blut in die Lungenbläschen abgegeben (Gasaustausch)
5.7.1.
Atmung
Nährstoffe (Traubenzucker) + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid + Wasser + Energie
In einer Reaktion wird die in den Traubenzuckermolekülen chemisch gespeicherte Energie umgewandelt
(z. B. in Bewegungsenergie oder in Wärmeenergie)
5.7.2. Zellatmung
5.7.3. Blutbestandteile und ihre
Aufgaben
1
Blutflüssigkeit (Blutplasma): Transport von Stoffen
und Wärmeenergie
Feste Blutbestandteile:
1) Rote Blutkörperchen (Zellen): Transport von
Sauerstoff
2
2) Weiße Blutkörperchen (Zellen):
Bekämpfung von Krankheitserregern
3
3) Blutplättchen: Wundverschluss
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5.7.4. Aufbau des Herzens
Das Herz ist ein Hohlmuskel:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
5.7.5. Arbeitsweise des Herzens
rechter Vorhof
rechte Hauptkammer
Taschenklappen
linker Vorhof
Segelklappen
linke Hauptkammer
Herzscheidewand
Füllen der Hauptkammern durch Einfließen des Blutes aus den Vorkammern (ansaugen):
- Segelklappen offen
- Taschenklappen geschlossen
Auspressen des Blutes durch Zusammenziehen der
Hauptkammern:
- Segelklappen geschlossen
- Taschenklappen geöffnet
- Arterien: führen Blut vom Herzen weg
5.7.6. Blutgefäßtypen
- Venen: führen Blut zum Herzen hin
- Kapillaren: haarfeine Verzweigungen zum
Stoffaustausch
5.7.7. Blutkreislauf
Ständiger Blutstrom durch den Körper.
Doppelter Blutkreislauf:
- Lungenkreislauf: Herz – Lunge – Herz
- Körperkreislauf: Herz – Organe/Körper – Herz
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Sie filtert Gift- und Abfallstoffe aus dem Blut:
5.7.8. Aufgabe der Niere
⇒ Harnbildung
5.7.9. Oberflächenvergrößerung
Bauprinzip in Natur und Technik:
Stoffteilchen gelangen dadurch schneller und in
größerer Anzahl durch eine „Trennwand“
5.8. Sexualerziehung
5.8.1. Männliche Geschlechtsorgane
1.
2.
3.
4.
5.
Penis mit Eichel, Vorhaut und Harnsamenleiter
Hodensack
Hoden (männliche Keimdrüsen)
Spermienleiter
Prostata (Vorsteherdrüse)
1.
2.
3.
4.
5.
Schamlippen
Scheide
Gebärmutter
Eierstöcke (weibliche Keimdrüsen)
Eileiter
5.8.2. Weibliche Geschlechtsorgane
5
4
3
2
1
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5.8.3. Begattung
Beim Geschlechtsverkehr überträgt der männliche
Geschlechtspartner Spermien in den Körper des
weiblichen Geschlechtspartners.
5.8.4. Befruchtung
Der Kern eines Spermiums („Samenzelle“) verschmilzt mit dem Kern einer Eizelle. Der Zellkern
der befruchteten Eizelle enthält dann das Erbgut
beider Keimzellen.
5.8.5. Entwicklung des Kindes im
Mutterleib
5.8.6. Brutpflege
Die befruchtete Eizelle entwickelt sich durch fortlaufende Zellteilungen zunächst im Eileiter.
Geschützt in der Gebärmutter und von einer Fruchtblase umgeben wird der heranwachsende Embryo
(später Fetus) durch Nährstoffe und Sauerstoff versorgt, die aus dem mütterlichen Blutkreislauf über
die Nabelschnur herbeitransportiert werden.
Eltern füttern, verteidigen und führen die Nachkommen. Dabei lernen diese durch Nachahmung,
Spielen und Ausprobieren.
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5.8.7. Schwangerschaft und Geburt
5.8.8. Keimzellen
Zeit der Entwicklung des Kindes in der Gebärmutter,
bis das Kind durch Wehen (Muskelbewegungen) aus
der Gebärmutter gedrückt wird.
Eizelle
► vergleichsweise wenige
► groß
► nährstoffreich
Spermium (Mehrzahl: Spermien)
► vergleichsweise sehr viele
► klein
► aktiv beweglich
5.9. Säugetiere
5.9.1. Wirbeltiere
Tiere mit knöchernem Innenskelett und Wirbelsäule.
Zum Stamm der Wirbeltiere gehören die Klassen
→Säugetiere, Fische, Amphibien, Reptilien und
Vögel.
5.9.2. Säugetiere
Säugetiere gebären lebende Junge, die mit Milch
gesäugt werden, haben (fast immer) ein Fell und
eine →gleichwarme Körpertemperatur. Säugetiere
gehören zum Stamm der →Wirbeltiere.
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5.9.3. Art
Alle Lebewesen, die in wesentlichen Merkmalen
untereinander übereinstimmen und fruchtbare
Nachkommen haben können.
Artbeispiele: Hund, Katze, Rind
5.9.4.
Rasse
5.9.5. Züchtung
Lebewesen einer →Art, die sich in mehreren wesentlichen Körpermerkmalen unterscheiden. Lebewesen verschiedener Rassen einer Art können miteinander fruchtbare Nachkommen haben.
Beispiel: Hunderassen
Gezielte Auslese (Selektion), Kreuzung und Vermehrung von Lebewesen (z.B. Tieren und Pflanzen)
mit bestimmten Merkmalen durch den Menschen.
Beispiel: Züchtung neuer Hunderassen
5.9.6. Fleischfresser
(typische Vertreter sind die Raubtiere)
Kennzeichen
► Raubtiergebiss:
c kleine Schneidezähne
d dolchartige Eckzähne = Fangzähne
e scharfkantige Backenzähne = Reißzähne)
► kurzer Darm für die schnelle Verdauung der
eiweißreichen Nahrung.
Beispiele: Hund, Katze
1
2
3
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5.9.7. Pflanzenfresser
(typische Vertreter sind die Huftiere)
Kennzeichen
► Pflanzenfressergebiss:
c scharfe Schneidezähne
d breite, hohe Backenzähne (= Mahlzähne)
► langer Darm
► Mikroorganismen zum Aufschließen der unverdaulichen Cellulose in der Pflanzennahrung.
Beispiele:
Rind, Schaf (→Wiederkäuer), Pferd
1
2
5.9.8. Wiederkäuer
Tiere, die pflanzliche Nahrung in großen Mengen
schnell und unzerkaut in den Magen aufnehmen
und erst später gründlich zerkauen („wiederkäuen“).
Beispiele: Rind, Schaf, Ziege, Reh, Giraffe
5.9.9. Rangordnung
Die Rangordnung bestimmt die Stellung des einzelnen Lebewesens in einer Gruppe (Herde, Rudel).
► oft durch Kämpfe oder Kräftemessen ermittelt
► entscheidet auch darüber, wer sich mit wem
paaren darf
► sichert ein geordnetes Zusammenleben in der
Gruppe
(Beispiel: Alpha-Rüde als „Chef“ eines Wolfsrudels).