Didaktische Hinweise

Didaktische Hinweise
Natur und Technik für Sek I
Quarx
11. Eau de Bottome
5:00 Minuten
Autor
Stichworte zum Inhalt
Zusammenfassung
Jann Frey
PH FHNW, Zentrum Naturwissenschafts- und Technikdidaktik
Bakterien, Gerüche, Entstehung von Gerüchen
Die 26-teilige Reihe «Quarx» ist stark in der Lebenswelt der Jugendlichen verankert. Aus der Perspektive der Jugendlichen wird gezeigt,
wie sich Fragen wissenschaftlich untersuchen lassen.
Die Protagonisten des Films heissen «Bottom», «Strange» und
«Charm» und sind um die 16 Jahre alt.
In der Episode «Eau de Bottome» geht es um Bakterien und ihre Vermehrung.
Lernziele
Die Lernenden…
•
•
•
Bezug zum Lehrplan
wissen, warum Bakterien im menschlichen Körper eine wichtige Funktion übernehmen.
wissen, wie Körpergeruch entsteht und von welchen Faktoren
die Art des Geruchs abhängig ist.
verstehen, dass Gerüche bei der Orientierung und Partnersuche von Tieren und Menschen von grosser Bedeutung sind.
Die unten aufgelisteten Themen werden im Film angesprochen und
sind im Lehrplan 21 verankert (in Klammern Angabe der Nummerierung aus dem LP 21):
•
•
•
Mathematik: verstehen und verwenden des Begriffes exponentielles Wachstum (MA 3.A.1)
Mathematik: Zahlen in der wissenschaftlichen Schreibweise
mit positivem Exponenten lesen und schreiben (MA 1.A.1)
Biologie: beobachten, beschreiben und dokumentieren, wie ein
bestimmter Reiz eine entsprechende Reaktion auslöst (NT 6.1
3b)
Unterrichtsideen
Vermehrung von Bakterien
Im Film wird gezeigt, wie sich Bakterien durch Teilung rasch vermehren. Mit jeder Teilung verdoppelt sich die Anzahl Bakterien. Im
Film erklärt Strange, dass aus einem einzelnen Bakterium schnell Millionen werden können. Wie lange es geht, bis aus einem Bakterium 1
Million geworden sind, kann einfach berechnet werden:
Die Zeit zwischen zwei Teilungen (die Generationszeit) beträgt bei
Bakterien unter idealen Verhältnissen 20 Minuten.
Die Lernenden sollen zunächst ausrechnen, wie viele Verdopplungs-
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schritte es braucht, bis aus einem Bakterium 1000 geworden sind.
Dies ist nach neun Generationen der Fall (2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 512,
1064). Es dauert also 9 x 20 Minuten oder 3 Stunden, bis dieser Wert
erreicht ist. Der Einfachheit halber wird das letzte Ergebnis auf 1000
abgerundet.
Nun sollen die Lernenden schätzen, wie lange es dauert, bis aus 1000
Bakterien 1 000 000 werden. Vielleicht erkennt die Klasse jetzt schon,
dass es sich dabei wie schon zuvor um eine Vertausendfachung handelt und somit wieder 9 Generationen notwendig sind. Sehr wahrscheinlich werden aber zu hohe Zeiten für diesen Wachstumsschritt
geschätzt.
Nach dieser Diskussions- und Schätzphase berechnen die Lernenden
die Anzahl Bakterien in den nächsten Generationen. Wieder dauert es
genau 9 Generationen oder 3 Stunden.
Bis aus einem Bakterium 1 000 000 entstanden sind, dauert es also
insgesamt 6 Stunden. Für jede weitere Vertausendfachung dauert es
nun jeweils weitere 3 Stunden. Nach 9 Stunden sind somit eine Milliarde, nach 12 Stunden eine Billion Bakterien entstanden. Um bei diesen
grossen Zahlen die Übersicht besser zu behalten, ist die Notation in
der wissenschaftlichen Schreibweise geeignet. Es ergeben sich folgende Resultate:
Zeit
Anzahl Bakterien
Wissenschaftliche
Schreibweise
0h
1
100
3h
1000
103
6h
1 000 000
106
9h
1 000 000 000
109
12 h
1 000 000 000 000
1012
Nicht nur Bakterien vermehren sich exponentiell. Auch andere Lebewesen streben nach exponentieller Vermehrung. So hat die Erdbevölkerung in den letzten 3000 Jahren exponentiell zugenommen. Im Klassengespräch kann nun erarbeitet werden, dass ein exponentielles
Wachstum nur dann ablaufen kann, wenn genügend Ressourcen
(Nahrung, Platz) zur Verfügung steht.
Exponentielles Wachstum oder exponentielle Abnahme spielen auch in
anderen Gebieten wie der Abnahme von Radioaktivität oder dem Zinsgeschäft eine Rolle.
Düfte
Im Film wird gezeigt, wie sich Insekten an Düften orientieren. Um den
Geruch eines Stoffes wahrnehmen zu können, müssen Moleküle dieses Stoffes in die Nase gelangen. Dies geschieht über Diffusion – also
die Verteilung der Duftmoleküle in einem Raum durch die Eigenbewegung der Gasmoleküle.
Im Unterricht kann dieses Prinzip veranschaulicht werden, indem eine
prägnant riechende Duftquelle in das Klassenzimmer gestellt wird. Ein
angezündetes Streichholz reicht schon. Nun sollen die Lernenden
sagen, wann der Duft bei ihnen am Arbeitsplatz riechbar wird. So kann
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die Ausbreitung des Duftes verdeutlicht werden. Mechanistische Unterschiede zu den anderen Sinnen – vor allem Sehsinn und dem Gehör – können thematisiert werden.
Duftspiel
Zur Schulung und Erprobung des Geruchssinns werden den Lernenden zehn nummerierte Geruchsproben (mit Duftstoff getränkte Wattebäuschchen in verschliessbaren Dosen) bereitgestellt. Durch Riechen
sollen sie erraten, welche Stoffe in den Dosen vorhanden sind und ihre
Vermutung schriftliche festhalten.
Anschliessend werden die Namen der Duftproben aufgedeckt und die
Lernenden korrigieren ihre Lösungen. Bei Bedarf dürfen sie auch
nochmals an den Dosen riechen und sich den Geruch einprägen.
Nun werden die Dosen neu gemischt und die Lernenden müssen die
Düfte ein zweites Mal identifizieren. Wie gut haben die Lernenden
beim ersten Mal abgeschnitten? Konnten sie sich beim zweiten Mal
verbessern? Lag das daran, dass sie wussten, welche Düfte überhaupt
vorkommen können oder lag es daran, dass sie die Düfte nochmals
kennen lernen konnten?
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