GK-Neurophysiologie-fertig 38KB Sep 15 2016

Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Grundkurs
Unterrichtsvorhaben IV: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung und Wahrnehmung – Wie wird aus einer durch einen
Reizausgelösten Erregung eine Wahrnehmung?
Inhaltliche Schwerpunkte:
•
•
Aufbau und Funktion von Neuronen
Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung
Basiskonzepte:
System
Neuron, Membran, Ionenkanal, Synapse, Gehirn, Rezeptor
Struktur und Funktion
Neuron, Natrium-Kalium-Pumpe, Potentiale, Amplituden- und Frequenzmodulation, Synapse, Neurotransmitter, Hormon, second messenger, Reaktionskaskade,
Fototransduktion, Sympathicus, Parasympathicus, Neuroenhancer
Entwicklung
Neuronale Plastizität
Zeitbedarf: ca. 28 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung – Wie ist das Nervensystem des Menschen
aufgebaut und wie ist es organisiert?
Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie)
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Inhaltliche Schwerpunkte:
•
•
Aufbau und Funktion von Neuronen
Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der
Wahrnehmung
Zeitbedarf: 20 Std. à 45 Minuten
Die Schülerinnen und Schüler können …
•
UF1 (Wiedergabe) biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und
erläutern,
•
UF2 (Auswahl) zur Lösung von biologischen Problemen zielführende
Definitionen, Konzepte und Handlungsmöglichkeiten begründet auswählen und
anwenden,
•
E6 (Modelle) Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen
Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie
biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen.
•
K3 biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung
situationsangemessener Medien, und Darstellungsformen adressatengerecht
präsentieren,
Mögliche didaktische Leitfragen /
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen
des Kernlehrplans
Empfohlene Lehrmittel/
Materialien/ Methoden
Die Schülerinnen und Schüler
…
Reaktivierung von SI-Wissen
erklären die Rolle von
Sympathikus und
Parasympathikus bei der
neuronalen und hormonellen
Regelung von physiologischen
Funktionen an einem
Beispiel (UF4, E6, UF2, UF1)
Wie wird eine Nerven-Erregung gebildet und beschreiben Aufbau und Funktion
weitergeleitet?
des Neurons (UF1)
erklären die Weiterleitung des
 das Neuron als Grundelement, Bau Aktionspotentials an
myelinisierten Axonen (UF1)
und Funktion
erklären Ableitungen von
 elektrische Eigenschaften von
Potentialen mittels
Zellen
Messelektroden an Axon und
 die Ionentheorie von Ruhe- und
Synapse und werten
Aktionspotential
Messergebnisse unter Zuordnung
 kontinuierliche und saltatorische
der molekularen Vorgänge an
Erregungsleitung
Biomembranen aus (E5, E2, UF1,
 chemische Synapse, Bau und
UF2)
Arbeitsweise
dokumentieren und präsentieren
 stoffliche Einflüssen auf das
die Wirkung von endo- und
Nervensystem
exogenen Stoffen auf Vorgänge
am Axon, der Synapse und auf
Gehirnareale an konkreten
Beispielen (K1, K3, UF2)
Wie erfolgt die Codierung und
erläutern die Verschaltung von
Verrechnung der Informationen im
Neuronen bei der
Nervensystem?
Erregungsweiterleitung und der
Verrechnung von Potentialen mit
 analoge und digitale Codierung
der Funktion der Synapsen auf
 Umcodierung bei der
molekularer Ebene (UF1, UF3)
Weiterleitung
erklären Wirkungen von exogenen
 synaptische Integration,
Substanzen auf den Körper und
zeitliche und räumliche
bewerten mögliche Folgen für
Summation
Didaktisch-methodische
Anmerkungen und Empfehlungen
sowie Darstellung der verbindlichen
Absprachen der Fachkonferenz
Buch, entsprechende Arbeitsblätter
Buch, Arbeitsblätter Abbildungen aus
dem Internet
Eigenständige Erarbeitung von Membran- und
Ruhepotential
Selbstlernkurs:
www.mallig.eduvinet.de
(Rund um die Nervenzelle)
Entstehung von Aktionspotentialen:
http://www.youtube.com/watch?v=gBI
wWKwIuAI
Selbständige Erarbeitung des Aktionspotentials
und seiner Weiterleitung
Weiterleitung von APs:
http://www.youtube.com/watch?v=sRzF
t0OLUw0
Buch, Arbeitsblätter, evtl. InternetRecherche
Buch, Arbeitsblätter mit entsprechenden
Abbildungen
Erarbeiten einer PPP und anschließende
Präsentation
Individuum und Gesellschaft (B3,
B4, B2, UF4)
Wie werden Umweltreize in elektrische
Signale umgewandelt?
 Sinneszellen als Reizwandler, Bsp.
Mechanorezeptor, Photorezeptor
 adäquater Reiz, Reizschwelle
 Intensitätscodierung
 tonische, phasische und phasischtonische Rezeptoren
stellen das Prinzip der
Buch, entsprechende Abbildungen
Signatransduktion an einem
Rezeptor anhand von Modellen
dar (E6, UF1, UF2, UF4)
stellen den Vorgang von der durch
einen Reiz ausgelösten Erregung
von Sinneszellen bis zur
Konstruktion des Sinneseindrucks
bzw. der Wahrnehmung im Gehirn
unter Verwendung
fachspezifischer
Darstellungsformen in
Grundzügen dar (K1, K3)
ermitteln mithilfe von Aufnahmen
eines bildgebenden Verfahrens
Aktivitäten verschiedener
Gehirnareale (E5, UF4)
Diagnose von Schülerkompetenzen:
 Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens
Leistungsbewertung:
 Ggf. Klausur
Arbeitsteilige Gruppenarbeit zu verschiedenen
Sinnesorganen und entsprechenden
Rezeptorzellen, Erarbeitung einer PPP,
Präsentation
Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Lernen und Gedächtnis – Wie muss ich mich verhalten, um Abiturstoff am besten zu lernen und zu behalten?
Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie)
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Inhaltliche Schwerpunkte:
•
Plastizität und Lernen
Zeitbedarf: 8 Std. à 45 Minuten
Die Schülerinnen und Schüler können …


K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert
dokumentieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge.
UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und
Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren.
Mögliche didaktische Leitfragen /
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
Wie funktioniert unser Gedächtnis?



Informationsverarbeitungim
Zentralnervensystem
Bau des Gehirns
Hirnfunktionen
Was passiert, wenn eine Information aus
dem Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis
überführt wird?
 Neuronale Plastizität
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen
des Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler
…
stellen aktuelle
Modellvorstellungen zum
Gedächtnis auf anatomischphysiologischer Ebene dar (K3,
B1).
erklären den Begriff der
Plastizität anhand geeigneter
Modelle und leiten die
Bedeutung für ein lebenslanges
Lernen ab (E6, UF4).
Empfohlene Lehrmittel/
Materialien/ Methoden
Lernumgebung zum Thema „Gedächtnis
und Lernen“
Diese enthält:
 Informationsblätter zu
Mehrspeichermodellen:
a) Atkinson & Shiffrin
(1971)
b) Brandt (1997)
c) Pritzel, Brand, Markowitsch (2003)
 Internetquelle zur
weiterführenden Recherche für
SuS:
http://paedpsych.jk.unilinz.ac.at/internet/arbeitsblaettero
rd/LERNTECHNIKORD/Gedaec
htnis.html
gestufte Hilfen mit Leitfragen zum
Modellvergleich
Informationstexte zu
a) Mechanismen der neuronalen
Plastizität
b) neuronalen Plastizität in der
Jugend und im Alter
Wie beeinflusst Stress unser Lernen?
 Einfluss von Stress auf das
Lernen und das menschliche
Gedächtnis
Ggf. Exkursion an eine Universität
(Neurobiologische Abteilung) oder
entsprechendes Datenmaterial
Informationstext zum CortisolStoffwechsel (CRH, ACTH, Cortisol)
Kriterien zur Erstellung von Merkblättern
der SuS
Didaktisch-methodische
Anmerkungen und Empfehlungen
sowie Darstellung der verbindlichen
Absprachen der Fachkonferenz
An dieser Stelle kann sehr gut ein
Lernprodukt in Form einer Wikipedia-Seite
zum effizienten Lernen erstellt werden.
Vorschlag: Herausgearbeitet werden soll der
Einfluss von:
 Stress
 Schlaf bzw. Ruhephasen
 Versprachlichung
 Wiederholung von Inhalten
Gemeinsamkeiten der Modelle (z.B.
Grundprinzip: Enkodierung – Speicherung –
Abruf) und Unterschiede (Rolle und
Speicherung im Kurz- und
Langzeitgedächtnis) werden herausgestellt.
Möglichkeiten und Grenzen der Modelle
werden herausgearbeitet.
Im Vordergrund stehen die Herausarbeitung
und Visualisierung des Begriffs „Neuronale
Plastizität“: (Umbau-, Wachstums-,
Verzweigungs- und Aktivitätsmuster von
Nervenzellen im Gehirn mit besonderem
Schwerpunkt auf das Wachstum der
Großhirnrinde)
Möglichkeiten und Grenzen der Modelle
werden einander gegenübergestellt.
Die Messungen von Augenbewegungen und
Gedächtnisleistungen in Ruhe und bei
Störungen werden ausgewertet.
(Idealerweise authentische Messungen bei
einzelnen SuS) Konsequenzen für die
Gestaltung einer geeigneten Lernumgebung
werden auf Basis der Datenlage abgeleitet.
Sie könnten z.B. in Form eines Merkblatts
zusammengestellt werden.
Welche Erklärungsansätze gibt es zur
ursächlichen Erklärung von Morbus
Alzheimer und welche Therapie-Ansätze
und Grenzen gibt es?
Degenerative Erkrankungen des Gehirns
recherchieren und präsentieren
aktuelle wissenschaftliche
Erkenntnisse zu einer
degenerativen Erkrankung (K2,
K3).
Recherche in digitalen und analogen
Medien, die von den SuS selbst gewählt
werden.
formale Kriterien zur Erstellung eines
Flyers
Beobachtungsbögen
Diagnose von Schülerkompetenzen:
 Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens
Leistungsbewertung:
 Ggf. Klausur
Informationen und Abbildungen werden
recherchiert.
An dieser Stelle bietet es sich an, ein
Lernprodukt in Form eines
Informationsflyers zu erstellen.
Präsentationen werden inhalts- und
darstellungsbezogen beobachtet und
reflektiert.