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Fachdidaktische Hausarbeit zum Seminar Aktuelle Unterrichtspraxis im Fach Biologie Thema der Hausarbeit Ist die Methode Freiarbeit geeignet Inhalte wie, Anatomie des Auges und Farbensehen beim Menschen, schülergerecht zu vermitteln? Universität zu Köln Zoologisches Institut WS 2002/2003 Vorgelegt von: Elke Gülden Jean-Pierre Schwarz Leitung des Fachseminars Biologie: Dr. B. Aldermann Prof. Dr. Hausen Betreuerin: -Methodische und moralische UnterstützungLea Pispers 1 Einleitung 2 Vorstellung der erarbeiteten Freiarbeit zum Thema Lichtsinnesorgan und Farbensehen 2.1 Schülerlernplan 2.2 Organisation und Vorbereitung 2.3 Einbindung des Unterrichtvorhabens in eine Unterrichtsreihe 2.4 Kompetenzzuwachs der Schüler 3 Reflexion über die Stimmigkeit von Methode und Fachinhalt 4 Kompetenzzuwachs des Schülers 5 Literaturangabe 2 1 Einleitung Freiarbeit, was ist das? Wie das Wort schon sagt, steht die Freiarbeit für ein pädagogisches Prinzip, das den Schülern ermöglichen soll „frei arbeiten“ zu können. Es bietet den Schülern die größtmögliche Freiheit ihr Lernen innerhalb bestimmter Regeln und Rahmenbedingungen selbst zu organisieren und zu einem gewissen Teil selbst zu bestimmen. Es handelt sich hierbei um ein Konzept, dass seit den letzten Jahren großen Anklang findet, da es bedingt durch einen Wandel der Gesellschaft, für den Schüler immer wichtiger wird, früh zur Selbstständigkeit, Eigenverantwortlichkeit, Organisationsfähigkeit und Teamfähigkeit erzogen zu werden. Auf eine nähere Ausführung, wie die Aufgaben einer Freiarbeit aussehen können, werden wir an dieser Stelle verzichten, da sie sich in unserem Unterrichtsbeispiel, siehe dazu Punkt 2, selbst erklären werden. Wir werden zunächst mehr auf die Voraussetzungen, Vorbereitungen und die Lehrerrolle während der Freiarbeit eingehen. Nach der Vorstellung unseres Unterrichtbeispiels werden wir die Vor- und Nachteile der Methode Freiarbeit diskutieren und den erwarteten Kompetenzgewinn der Schüler erläutern. Die Durchführung einer Freiarbeit stellt an den Klassenraum bestimmte Anforderungen. Grundsätzlich gilt, dass jeder Klassenraum eine angenehme Lernatmosphäre bieten sollte. Fühlt der Schüler sich wohl, ist seine Leistungsfähigkeit und Bereitschaft zum Lernen größer. Motivationssteigernd, gerade auch für die Freiarbeit, sind große Wandtafeln, Abbildungen und Photos. Für die Freiarbeit werden Plätze benötigt, an die sich die Schüler in kleinen Gruppen oder auch alleine zurückziehen können, um dort in Ruhe, räumlich distanziert von den Mitschülern, arbeiten zu können. 3 Anforderungen, die ans Arbeitsmaterial gestellt werden, sind: sie müssen lernplangerecht und didaktisch gut aufbereitet sein, sie müssen motivierend sein, sowie vom Schwierigkeitsgrad, so entwickelt sein, dass sie weitestgehend ohne Hilfe des Lehrers bearbeitet werden können. Selbstkontrollmöglichkeiten verhelfen zur eigenständigen Erarbeitungen eines Lerninhaltes. Die Aufgaben des Lehrers bestehen in der Vorbereitung und Auswahl der Materialien, in der Hilfestellung bei Fragen und der Beobachtung der Arbeitsweisen der Schüler. Der Unterricht ist schülerzentriert, der Lehrer sollte nur beratende Funktion einnehmen 2 Vorstellung der erarbeiteten Freiarbeit zum Thema „Das Lichtsinnesorgan und Farbensehen“ Nachfolgend aufgeführt die Aufgabenstellungen und Arbeitsblätter mit Abbildung für die Freiarbeit der Schüler. Arbeitsblätter zur Freiarbeit inklusive Lösungen befinden sich im Anhang unter 2.7. Aufgabenstellung 1 Lesen Sie den Informationstext „1. Anatomie des Auges am Beispiel des Menschen“ beantworten Sie die 3 unter dem Text aufgeführten Fragen, und beschriften Sie im Anschluss die Leerzeichen der unten aufgeführten 1. Abbildungen „Der Bau des Auges“, sowie Abb. 2. „Schutzeinrichtungen des Auges“. Ziel ist es sich selbständig den Text zu erschließen, und sich den Aufbau des menschlichen Auges zu erarbeiten. Bei Verständnisproblemen und Fragen stehe ich ihnen zur Verfügung. Bewertet wird ihr selbständiges Arbeiten. Info.Text 1. Anatomie des Auges am Beispiel des Menschen Die Wand des Auges wird von einer harten Augenhaut (Weiße Lederhaut) gebildet. An der harten Augenhaut setzen die Augenmuskeln an. Die eine Drehung des Augapfels und damit eine Änderung der Blickrichtung ermöglichen. Den vorgewölbten und durchsichtigen Teil der harten Augenhaut nennt man Hornhaut. Die an der Innenseite der Augenhaut anliegende Adernhaut ist reich an Blutgefäßen, 4 die das Auge mit Nährstoffen versorgen. Die innerste Schicht ist die Netzhaut (Retina). Sie enthält Lichtsinneszellen (Zapfen und Stäbchen), die Lichtreize über den Sehnerv an das Gehirn weiterleiten. Zapfen-Sehsystem besteht aus drei verschiedenen Zapfensorten und kann Farben unterscheiden. Das Stäbchen Sehsystem ist „farbenblind“ und erkennt nur Graustufen. Die Regenbogenhaut (Iris) liegt vorne der Linse auf. Die Augenfarbe wird durch die Regenbogenhaut bestimmt, in die Farbstoffe eingelagert sind. Sie umschließt eine kreisförmige Blendenöffnung, die Pupille. Durch diese gelangt Licht ins Innere Auge. Die Pupille wird enger, wenn sich die Lichtintensität erhöht, und weiter, wenn die Lichtintensität absinkt. Die Iris regelt also den Lichteinfall in das Auge (Pupillenreflex). Die Pupillenweite ist durch Muskeln veränderbar. Hinter der Pupille liegt die durchsichtige Linse, sie ist durch Linsenbänder (Zonulafasern)an einen Ringmuskel, dem Ziliarmuskel, aufgehängt und kann dadurch in ihrer Form verändert werden. Der Glaskörper hinter der Linse ist gallertartig und ebenfalls durchsichtig. Er füllt das Innere des Augapfels aus und verleiht ihm die runde Form. Auf der Netzhaut sind die Sinneszellen unterschiedlich verteilt, daraus ergibt sich folgende Besonderheit. Im gelben Fleck, der Fovea centralis (zentrale Sehgrube), stehen die Sinneszellen besonders dicht. Er ist deshalb die Stelle mit der höchsten Auflösung. Der blinde Fleck liegt an der Austritts-Stelle des Sehnervs. Dort fehlen die Sinneszellen. Trotzdem haben wir keinen Ausfall in unserem Gesichtsfeld, den der fehlende Teil wird im Gehirn aus der Umgebung ergänzt. 1. Welche drei Hautschichten umgeben den Augapfel von außen nach innen? Welche Funktion haben sie? 2. Welche Teile des Auges sind durchsichtig und was wird dadurch ermöglicht? 3. Wie kann der Augapfel bewegt werden? Wie kann die Pupillenweite eingestellt werden? 5 Aufgabenstellung 2 Lesen Sie den Info.Text 2. „Bau der Netzhaut“, und setzen Sie die fehlenden Begriffe in die weiß markierten Felder des Lückentext 1. ein. Die fehlenden Inhalte basieren auf dem vorher gelesenen Text 1. und Text 2.. Ziel ist es sich den Text zu erschließen und selbständig den Lückentext zu bearbeiten. Füllen Sie anschließend mit Hilfe des Textes die mit dem Fragezeichen markierten Felder (weißen Felder) in den Abb. 3, Abb. 4. und Abb. 5 aus. Text 2. Bau der Netzhaut (Retina) Die Lichtsinneszellen der Netzhaut (Retina) liegen auf der dem Licht abgewandten Seite. Ihre Verschaltung ist komplex, da die vielen Millionen Lichtsinneszellen auf nur etwa 1 Millionen Neuronen verschaltet werden. Die Zapfen sind über Bipolarzellen mit Nervenzellen verbunden, die den Anfang des Sehnervs bilden. Dies sind Zellen, die wie Lichtsinneszellen kein Aktionspotential ausbilden, sondern ein elektrisches Feld, welches sich elektrotonisch ausbreitet. Quer dazu verschalten die Horizontalzellen und Amakrinzellen. Zapfen und Stäbchen sind unterschiedlich dicht auf der Netzhaut verteilt. Im Zentrum, dort wo das Licht eines fixierten Punktes auf die Netzhaut fällt, gibt es nur Zapfen, die jeweils nur mit Ganglienzellen verschaltet sind. Diese Stelle der Netzhaut ist leicht vertieft, sie heißt gelber Fleck (Fovea centralis). Bei wenigen verschalteten Lichtsinneszellen werden mehr Bildpunkte getrennt wahrgenommen, die Sehschärfe ist groß. Bei vielen auf eine Ganglienzelle verschalteten Zellen laufen viele Erregungen zusammen. Dort ist die Lichtempfindlichkeit hoch. Im Bereich, in dem der Sehnerv durch die Netzhaut tritt, liegen keine Lichtsinneszellen (blinder Fleck) 6 Lückentext 1. Setzen Sie die fehlenden Begriffe in die Textlücken vom Lückentext 1. ein. Die fehlenden Inhalte basieren auf dem vorher gelesenen Text. Hier geht es um ………………………... die Anpassung Bei der des Auges Helligkeitsanpassung an unterschiedliche ist die Pupille ………………………………., bei der Dunkel-Anpassung dagegen ist die Pupille ………………... An den beiden Vorgängen ist die………………………………beteiligt. Im gelben Fleck kommen nur …………………………vor, und in seiner Umgebung sind Stäbchen und Zapfen durchmischt. Die Peripherie der Netzhaut ist fast nur mit Stäbchen besetzt. Die Stäbchen sind sehr viel Lichtempfindlicher als die Zapfen. Da es nur eine Sorte von Stäbchen gibt, ist das Stäbchen- Sehsystem „farbenblind“. Das Zapfen-Sehsystem besteht aus verschiedenen Typen, die jeweils von unterschiedlichen Wellenlängen erregt werden. Das Zapfen-Sehsystem kann also…………………….unterscheiden. Die Zapfen sprechen wegen ihrer geringen Lichtempfindlichkeit in der Dämmerung nicht mehr an. Im Mondlicht kann man also keine Farben erkennen. Im hellen Licht sehen wir dagegen fast ausschließlich mit den Zapfen. Aufgabenstellung 3. Finden Sie sich zu gleichgroßen Gruppen zusammen und führen Sie selbständig nach der Anleitung die folgende Experimente 1 bis 4 durch. (Vier Gruppen auf vier Stationen verteilen.) Halten Sie die Ergebnisse und ihre persönlichen Eindrücke schriftlich fest und diskutieren Sie diese in ihrer Gruppe. Sie können sich die Zeit frei enteilen. Organisieren Sie sich selbst, und sprechen Sie sich bitte mit den anderen Gruppen ab, wann Sie zum nächsten Experiment übergehen wollen. Bei Fragen und Unsicherheiten zum Versuchablauf können Sie mich jederzeit fragen. 7 Experiment 1 Vergleichsexperiment auf dem Notebook zur additiven und subtraktiven Farbmischung (Originalversuch wurde mit drei Diaprojektoren durchgeführt.) Aufgabenstellung 4 Projiziert man mit Diaprojektoren die drei Grundfarben (rot, grün, blau) übereinander auf eine weiße Leinwand, dann sehen wir Weiß, dh. alle drei Zapfentypen werden gereizt. Hierzu wurde ein Vergleichsversuch aufbaut, den Sie mit dem ihn zur Verfügung stehenden Notebook bearbeiten können. Aufgabe ist es, sich selbständig das Programm ColorMix zu erschließen und ihre Eindrücke schriftlich festzuhalten. Diskutieren Sie diese in der Gruppe. Lesen Sie erst nachher den Informationstext zum Experiment der in einen Briefumschlag für Sie bereit liegt. (Lassen Sie sich nicht dazu hinreißen den Info.Text vorher zu lesen, nehmen Sie sich ein wenig Zeit, und spielen Sie einfach ein wenig mit dem Programm.) 8 Zu Experiment 1 Das Mischen von Farben unterliegt unterschiedlichen Gesetzen, je nachdem, ob wir es mit farbigem Licht oder mit Farbsubstanzen (Körperfarben) zu tun haben. Die zwei wesentlichen Farbmischgesetze sind die der additiven Farbmischung und der subtraktiven Farbmischung. Die additive Farbmischung Wenn wir mit farbigem Licht arbeiten, haben wir es mit dem Gesetz der additiven Farbmischung zu tun. Entsprechend den drei Zapfentypen der menschlichen Netzhaut beruht sie auf den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau. Durch Mischen entstehen hellere Farbtöne. Aus einer Mischung von Rot mit Grün entsteht Gelb, aus Grün und Blau entsteht Cyan - und Blau gemischt mit Rot ergibt Magenta. Kommen alle drei Farben in voller Intensität und gleichen Anteilen zusammen, ergänzen sie sich zu Weiß. Das ist das Prinzip, nach dem das Farbfernsehen und die Farbdarstellung am Computer-Bildschirm funktionieren. Bei Grafik-Software kennen wir es als RGBModell (RGB = Rot, Grün, Blau). Es wird manchmal auch als physikalisches Farbmodell bezeichnet. Abb. Additive Farbmischung 9 Die subtraktive Farbmischung Beim Arbeiten mit Farbsubstanzen (z.B. beim Drucken) haben wir es mit dem Gesetz der subtraktiven Farbmischung zu tun. Farbsubstanzen absorbieren bestimmte Wellenlängen des weißen Lichts, während sie andere Wellenlängen reflektieren. Eine Farbsubstanz, die kurzwelliges Licht absorbiert (Blau), reflektiert lang- und mittelwelliges Licht und wird von uns deshalb als Gelb empfunden. Absorbiert eine Farbsubstanz mittelwelliges Licht (Grün), dann reflektiert sie kurz- und langwelliges Licht und wir sehen Magenta. Wird von einer Farbsubstanz langwelliges Licht (Rot) absorbiert und kurz- und mittelwelliges reflektiert, dann sehen wir Cyan. Von diesen drei Grundfarben Gelb, Cyan und Magenta wird bei der subtraktiven Farbmischung ausgegangen. Gemischte Farbsubstanzen absorbieren mehrere Wellenlängen des Lichts und reflektieren Mischtöne, die dunkler als die drei Grundfarben sind. Die Leuchtkraft der Farben nimmt beim Mischen ab, weshalb diese Art der Farbmischung subtraktive Farbmischung genannt wird. Aus einer Mischung von Cyan und Magenta entsteht Blau. Magenta gemischt mit Gelb ergibt Rot. Aus Gelb gemischt mit Cyan entsteht Grün. Mischt man Cyan, Magenta und Gelb in voller Intensität und in gleichen Anteilen zusammen, dann erhält man Schwarz, d.h., es wird kein Licht mehr reflektiert. Nach dem Prinzip der subtraktiven Farbmischung wird bei der Farbfotografie und dem 3-Farbendruck gearbeitet. Beim 4-Farbendruck wird zusätzlich noch mit einem intensiven Schwarz gearbeitet, um dem Druckbild mehr Tiefe zu geben und um reinschwarze Flächen nicht aus den drei Grundfarben mischen zu müssen. Bei Grafik-Software kennen wir dieses Prinzip als CMY- oder CMYK-Modell (CMYK = Cyan, Magenta, Yellow, Black). Abb. Subtraktive Farbmischung 10 Experiment 2 Farbensehen und farbige Nachbilder Aufgabenstellung 4 Blicken Sie etwa 30 Sek. Lang auf den schwarzen Punkt in dem farbigen Kreuz. Schauen Sie anschließend auf eine weiße Fläche. Beschreiben Sie genau, was Sie dort sehen, wenn Sie einige Sekunden warten. Begründen Sie die Farben im Nachbild des Kreuzes. Experiment 3 Finden Sie ihren „Blinden Fleck“ Aufgabenstellung 5 Wer den blinden Fleck in seinem Auge entdecken will, muss diese Abbildung etwa eine Armlänge vor sich aufstellen, das rechte Auge schließen und mit dem linken konzentriert auf die Katze schauen. Geht man dann näher an die Abbildung heran, so verschwindet die Maus bei einer bestimmten Entfernung, weil ihr Bild auf dem blinden Fleck des linken Auges fällt. Experiment 4 Farbverwechslung und Farbenblindheit. Nicht alle Menschen haben dasselbe Farbempfinden. 10% aller Männer haben Schwierigkeiten, bestimmte Grüntöne oder Rottöne von gleich hellen Grauwerten zu unterscheiden. Diese Farbenverwechslung (Rot-Grün-Blindheit) hängt meist damit zusammen, dass eine der drei Zapfensorten nicht die volle Leistung erbringt. Es gibt auch Fälle, in denen eine Zapfensorte völlig ausfällt. Sind alle drei Zapfensorten mehr oder weniger farbuntüchtig, so ist der Betroffene Farbenblind. Schauen Sie sich hierzu die farbigen kreisrunden Abbildungen an. Fällt eine Zapfensorte genetisch bedingt völlig aus, dann sind Farbverwechslungen die Folge. Fallen alle drei Zapfensorten aus, dann ist die Farbblindheit die Folge. 11 2.1 Schülerlernplan Art des Programms Grundprogramm Thema Aufgaben Mit wem? Womit? Wo? Anatomie des Auges Lese Infotext 1 und beantworte die Fragen! Beschrifte anschließend Abb.1 und vollziehe die Anatomie des Auges am Modell und an den frischen Rinderaugen nach! EinzelArbeit ☺ MaterialTisch GruppenArbeit ☺☺ ☺ ExperiMentierTisch EinzelArbeit ☺ Eigener ArbeitsPlatz EinzelArbeit ☺ Eigener ArbeitsPlatz Lese Infotext 2 und bearbeite den Lückentext 1, beschrifte anschließend Abb.2 Ordne die Begriffe aus Abb. 2 Abb.3 zu ErweiterungsProgramm 1 Farbensehen Additiv Vergleiche deine Abbildung und Lösungen mit den MusterAbbildungen und Lösungen im DIN A4 Briefumschlag. Führe das Experiment1zum Sammeln von Selbsterfahrung zum Thema Farbensehen durch! Lies dir dazu die Versuchsbeschreibung genau durch und fertige ein Erlebnisprotokoll an! Führe Experiment 2 zum Thema Farbenmischen durch und fertige ein Erlebnisprotokoll an! Subtraktiv Vergleiche deine Abbildung und Lösungen mit den MusterAbbildungen und Lösungen im DIN A4 Briefumschlag. ErweiterungsProgramm 2 Wunschprogramm Blinder-Fleck Farbige Nachbilder Führe Experiment 3 zur Entdeckung des blinden Flecks durch! Versuche dir dieses Phänomen zu erklären! Vergleiche deine Eindrücke mit denen auf dem Lösungsblatt. Mache einen Test auf RotGrünblindheit (Exp.4) Führe Experiment 5 zum Erleben von Nachbildern durch! Wo hast du diese Erfahrung in deinem Alltag schon erlebt? 12 2.2 Organisation und Vorbereitung Die von uns erarbeitete Freiarbeit bedarf vom Lehrer ein hohes Maß an Vorbereitung und Organisation. Für den experimentellen Teil muss der Lehrer in jeder der fünf Stunden drei Diaprojektoren bereitstellen; sich aus diesem Grund gegebenenfalls mit anderen Fachlehrern absprechen, da diese für ihren Unterricht die Projektoren ebenfalls benötigen könnten. Falls keine drei Diaprojektoren zur Verfügung stehen, kann man alternativ ein Notebook einsetzen. Im Internet kann man sich entsprechende Programme „downloaden“. Des weiteren sollte der Lehrer bereits eine Woche vor der geplanten Freiarbeit Kontakt zu einem Schlachthof aufnehmen und Rinderaugen bestellen. Er selbst sollte vor den Biologiestunden Zeit haben die Rinderaugen vor zu präparieren und in eine Kochsalzlösung zu überführen. Die Organisation und Vorbereitungen sind besonders für den ersten Einsatz der Freiarbeit recht aufwendig, allerdings sollte man bedenken, daß die einmal konzipierte Freiarbeit immer wieder einsetzbar ist. In der Freiarbeitsphase selbst wird der Lehrer durch den Materialeinsatz entlastet und wird hauptsächlich beratend und beobachtend tätig. 2.3 Einbindung des Unterrichtvorhabens in eine Unterrichtsreihe Die Freiarbeit zum Thema „Das Lichtsinnesorgan und Farbensehen“ ist in den Themen-schwerpunkt Neurobiologie eingebetet. Die Unterrichtsreihe soll so aussehen, dass den Schülern zunächst der Bau und die Funktion von Nervenzellen verdeutlicht wird. Chemische und elektrische Synapsen sollen angesprochen werden, um ein Grundverständnis von Abläufen im Nervensystem zu vermitteln. Wenn diese Basis an Grundwissen gelegt worden ist, sollen sich die Schüler im Rahmen unserer Freiarbeit Wissen über das Lichtsinnesorgan Auge erwerben. Dabei wird besonders Wert auf die Anatomie von Auge und speziell der Netzhaut gelegt. Auf Details wie elektrische und chemische Weiterleitung innerhalb von Zapfen und Stäbchen, sowie auf chemische Strukturen und Umwandlungen (Bsp. Opsin und Retinal) wurden dabei bewusst verzichtet. Aufgrund des höheren Schwierigkeitsgrades fürchten wir, dass geringe Motivation der Schüler, sowie Verständnisschwierigkeiten, eine erfolgreiche Bewältigung der 13 Freiarbeit behindern könnten. Derartige Themen können in anschließenden Stunden im Klassenverband erörtert werden. An unsere Freiarbeit, die für die Länge einer Woche ( 5 Schulstunden) in einem Leistungskurs geplant ist, sollen sich Thematiken wie Wahrnehmung und Gehirn anschließen. Mit dieser Unterrichtseinheit sollten die wichtigsten und grundlegendsten Sachinhalte zum Thema Neurobiologie behandelt worden sein. 3 Reflexion über die Stimmigkeit von Methode und Fachinhalt Die Anatomie des Auges und Farbensehen sind Thema, die sich aufgrund ihres nicht allzu hohen Schwierigkeitsgrades sehr gut zur selbstständigen Erarbeitung des Schülers eignen. Das Sinnesorgan Auge, sollte das Interesse der Schüler wecken, da es für uns alle im Leben eine wichtige Rolle spielt. Jeder gesunde Mensch nimmt seine Umwelt durch dieses Sinnesorgan wahr; Funktionsverlust dieses Sinnesorgans stürzt viele Menschen zunächst in tiefe Depressionen und eine völlige Umstellung der Lebensweise ist von Nöten. Aufgrund dieser tiefen Bedeutung des Auges für unser Leben, sollte genügend Motivation bei den Schülern erzeugt werden, sich mit diesem Lerninhalt auseinander zu setzen und mit Interesse wichtige Informationen aufzunehmen. Besonders auch das Thema Farbensehen sollte motivierend genug sein, um eventuell auch noch das Wunschprogramm zu bearbeiten. Es wurde absichtlich ein leichtes Experiment in das Programm des Wunschprogrammes aufgenommen, um ein zusätzliches motivierendes Moment zu schaffen. Der Schüler sollte schneller bereit sein freiwillig ein Experiment durchzuführen, als sich beispielsweise mit einem Sachtext zu beschäftigen. Von den Experimenten müssen Protokolle angefertigt werden. Neben der wichtigen Ergebnissicherung hat diese Aufgabe den zweiten Vorteil, zu lernen wie man Beobachtungen und Sachverhalte protokolliert. Augabe 1 des Pflichtprogrammen bietet verschiedene Zugangsweisen für verschiedene Lerntypen. Schülern, die schnelleren Zugang zu einem Thema durch erklärende Texte finden, wird genauso weitergeholfen, wie Schülern, die eher visuellen Zugang zu einem Thema benötigen. Aufgabe 1 bietet zunächst einen erklärenden Text, dann eine ergänzende Schemazeichnung, dann ein Modell und als krönenden Abschluss ein frisches Rinderauge. 14 Auf diesem Weg sollte auch den schwächeren Schülern der Aufbau des Auges klar und deutlich vermittelt werden. Das Rinderauge, sollte einen bleibenden Eindruck bei den Schülern hinterlassen und länger im Gedächtnis haften bleiben als jedes Modell. Auch die Experimente sollten dem Schüler länger im Gedächtnis haften bleiben, als jeder erklärende Sachtext. Insgesamt eignet sich dieses Thema sehr gut für eine Freiarbeit, da sich dieses Thema didaktisch so aufarbeiten läßt, dass es vom Schüler gut „Schritt für Schritt“ theoretisch und praktisch erarbeitet werden kann. Der Schwierigkeitsgrad ist nicht zu hoch und gerade die Selbstexperimente eignen sich für eine Freiarbeit, da der schüler hier mit seinem eigenen Arbeitstempo vorgehen kann und bei Interesse Experimente auch mehrmals durchführen kann. 4 Kompetenzzuwachs bei den Schülern Konkreten Kompetenzen, die Schüler durch unsere Reihe erwerben. Meiner Meinung nach wären das folgende: - soziale Kompetenz => Arbeit in Gruppen, Teamfähigkeit, Absprachen untereinander, - arbeitsmethodische Kompetenz auf zwei Ebenen: 1. wissenschaftspropädeutisch im Sinne von Protokollieren üben 2. organisatorisch im Sinne von eigener Zeiteinteilung, eigener Wahl der Aufgaben, eigener Kontrolle der Arbeitsergebnisse und eigener Organisation der Erfüllung des Lernplans (bis wann was gemacht usw.) - inhaltlich/kognitiv im Sinne von Transfer leisten und Zusammenhänge aufbauen z.B.konkret anhand eurer Aufgaben zwischen Text-Abbildung- Präparat, oder Abbildung im Schema und real, oder zwischen praktischer Selbsterfahrung und Theorie (z.B. Bilnder Fleck-Experiment). So lernen die Schüler vernetzte kognitive Strukturen zu einem Inhalt aufzubauen, und zudem erfüllen sie die Forderung nach verschiedenen Zugangsweisen, die eine Indvidualisierung des Lernprozesses ermöglichen, was wiederum auch im Einklang mit den Chancen der gewählten Methode Freiarbeit steht. Im folgenden werden noch weitere Möglichkeiten des Kompetenzzuwachs der Schüler an konkreten Beispielen beschrieben. Wir haben das Thema „Anatomie des menschlichen Auges“ und in Verbindung damit das „Farbensehen“ in erster Linie deswegen ausgesucht, weil wir uns ein natürliches Wissensbedürfnis von der Schülerseite aus versprechen, wie das menschliche Auge funktioniert. Verständnis über Bau und Funktion des Auges sind grundlegende biologische Kenntnisse, die Schülern helfen können ihre eigene Sehschwäche oder die von Mitschülern zu verstehen. Der Unterricht kann mit diesem Inhalt dazu beitragen Schüler für pathologische Augenfehlfunktionen zu sensibilisieren. Häufig sind unerkannte Sehschwächen Ursachen für permanente Müdigkeit und mangelnde Konzentration, die erst mit dem obligatorischen Sehtest für die Führerscheinprüfung 15 entdeckt werden. Eine frühzeitige Aufklärung, durch selbstgemachte Erfahrungen in der Schule, könnte hier Anstöße geben. Außerdem eignet sich das Thema für Transferaufgaben bezogen auf die Anwendung in der Technik und Umwelt. Es lassen sich technische Analogien zur Funktionalität von Fernrohren in der frühen Schifffahrt und der nautischen Navigation ziehen, wie das technische in die „Ferne sehen“ es möglich gemacht hat unsere Wissenschaft und Vorstellung von der damaligen Welt zu verändern. Moderne Optik wird überall angewandt In Raumfahrt, der Spiegelreflexkameras, Sternenkunde Digitalkameras, (Weltraumteleskopen) Seitenspiegeln, und häufig in der basieren wissenschaftliche Versuche, Geräte und Techniken auf physikalischen Eigenschaften der Optik. Unsere Unterrichtsreihe soll möglichst durch Selbsterfahrungen dazu anregen Fragen zu stellen, wieso wir farbige Bilder erkennen können, warum wir im Dunkeln nur in Graustufen sehen, warum wir feinste Kontraste wahrnehmen, warum alle unsere Sterne weiß leuchten, obwohl sie unterschiedlichste Farben haben. Unterschiede zwischen tagaktiven und nachtaktiven Tieren werden deutlich. Die besondere Eigenschaft der Optik von nachtaktiven Tieren, deren Augen mit einem Tapetum ausgestattet sind, lässt sich leicht und kurz mit einbinden. Vergleiche mit anderen Tieren und deren optischen Apparaten liegen nahe. Hier kann man sich wahlweise auf das Farbensehen andere Säugetiere beziehen, oder Unterschiede zu Insekten eindrucksvoll erklären. Es sind nicht nur die Zusammenhänge in den Naturwissenschaften interessant, sondern auch diese, die in den Geisteswissenschaften zu finden sind, Illusionen, Tiefenwirkung und Farbauswahl in der Kunst, Halluzinationen in der Psychologie, Halluzinationen in Extremsituationen und unter Einfluss von Drogen. Alle diese Wissenschaften und gesellschaftlichen Probleme sind mit den Grundlagen der Anatomie und Funktion des Auges besser zu verstehen, auch wenn der Schwerpunkt unserer Unterrichtreihe nicht in der Neurobiologie liegt. Es soll ein Verständnis für tägliche Ereignisse wie das „Sternchen sehen“, wenn man sich die Augen reibt, stürzt, oder einen Schlag abbekommt, vermittelt werden, genauso wie der Umgang mit veränderten Bedingungen unter Wasser, wo sich die Brechungseigenschaften des Lichtes ändern, und damit auch gravierend das Farbensehen unter Wasser beim Tauchen oder Schnorcheln verändert wird. 16 Wir wollen mit diesem Thema ein breites Interesse bei Schüler ansprechen, und wünschen uns mit diesem Thema der ein hohes Maß an Motivation und Neugierde anzuregen. Eigenständiges Arbeiten und Gruppenarbeit sprechen zu dem möglichen Wissenszuwachs auch soziale und individuelle Fähigkeiten an, die entscheidend sind für eine ausgeglichene Persönlichkeitsentwicklung. Verantwortung für sich selbst und andere zu übernehmen ist auch ein Teil des Lernprozesses 5 Literaturverzeichnis für den Biologieunterricht Klippert, Heinz. Teamentwicklung im Klassenraum, Übungsbausteine für den Unterricht, 5. Auflage 2001, Beltz Verlag Klippert, Heinz. Kommunikationstraining. Übungsbausteine für den Unterricht, 8. Auflage 2001, Beltz Verlag Natura, Neurobiologie und Verhalten, Oberstufe, von Horst Bickel und anderen, Klett Verlag, Heftformat Natura, Zellbiologie, Heftformat Natura Lehrerband, Neurobiologie und Verhalten, Horst Bickel und Co, Heftformat Natura 3, Biologie für Gymnasien Obertstufe, Zusammenfassender Band über viele Themen, Buchformat Lindner Biologie, Metzler Verlag, Lehrbuch für die Oberstufe, 21. Auflage Lindner Biologie Arbeitsbuch, Metzler Verlag, Aufgaben und Lösungen. Ganzheitlich-kritischer Biologieunterricht, Für das Leben lernen, Cornelsen Verlag Jürgen Wiechmann (Hrsg.), Zwölf Unterrichtsmethoden, Vielfalt für die Praxis, 2. Auflage 2000, Beltz. Liane Paradies, Hans Jürgen Linser, Differenzieren im Unterricht, 1. Auflage 2001, Corneson. Bernd Kroner, Herbert Schauer, Unterricht erfolgreich planen und durchführen, der Ratgeber aus der Praxis für die Praxis, Aulis Verlag Deubner und CO KG Biologie heute S2 Lehrerband mit Kopiervorlagen, Lehrerband Teil 1 Jaenecke und Jungbauer, Schroedel Verlag. Biologie heute S2 Lehrerband mit Kopiervorlagen, Lehrerband Teil 2, Jaenecke und Jungbauer, Schroedel Verlag. Meyer Hilbert, Leitfaden zur Unterrichtsvorbereitung, 12. Auflage, Cornelson Meyer Hilbert, Unterrichts-Methoden, 2 Praxisband, Cornelson Meyer Hilbert, Unterrichts-Methoden, Theorieband, 6. Auflage 1994 Bauer Roland, Schülergerechtes Arbeiten in der Sekundarstufe 1, Lernen an Stationen, Cornelson 17 Eschenhagen, Kattmann und Rodi, Fachdidaktik Biologie, Aulis Verlag Deubner und CO KG, 3. Auflage 1996. Staeck Lothar, Zeitgemäßer Biologieunterricht, Eine Didaktik, 5. Auflage, Cornelson. Biologie Oberstufe, Gesamtband, Cornelson (Nur ein Nachschlagewerk) Berck Karl-Heinz, Biologiedidaktik, Grundlagen und Methoden, 2. Auflage 2001, Verlag Quelle und Meyer Biologie Ernst Waldemar Bauer, Humanbiologie, 1. Auflage 2000, Cornelson, anschauliche, praktische Beispiele Schmidt Hans u. Byers Andy, Biologie einfach anschaulich, Begreifbare Biologiemodelle zum selber bauen mit einfachen Mitteln. Lindner Biologie, Lehrmaterialien Teil 1 , Cytologie, Ökologie, Stoffwechsel und Energiehaushalt Biologie Arbeitsheft, S2 Neurophysiolgie, Verhaltensphysiologie, Evolutionsbiologie 18
