Endlich machen wir uns an den Führerschein

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1 Inhalt Lerntheke Ein Beitrag von Sabine Nelke, Haltern am See Mit Illustrationen von Hans Schumacher, Berlin und Oliver Wetterauer, Stuttgart Endlich machen wir uns an den Führerschein und das schon in der Unterstufe! An einer Lerntheke nehmen wir unsere Theoriestunden und lernen dort nicht nur den Aufbau und die Funktionsweise eines Mikroskops kennen, sondern beschäftigen uns auch mit der Geschichte des Mikroskops. Dann wagen wir uns an unsere ersten Praxisversuche und stellen unsere ersten eigenen Präparate und mikroskopischen Zeichnungen her. Wir lernen dabei den Grundbauplan von Tier- und Pflanzenzellen kennen und können anschließend Tiere aus einem Heuaufguss bestimmen und benennen. Für die Experten unter uns gibt es außerdem noch zwei Zusatzstationen, die sich mit der Entdeckung des Winzigen durch Wissenschaftler und einem Steckbrief zum Pantoffeltierchen beschäftigen. Ist das alles geschafft halten wir ihn endlich in unseren Händen unseren ersten eigenen Führerschein! Lassen Sie Ihre Schüler die Welt des Mikrokosmos entdecken istock.com/ Imgorthand Niveau: Klasse 5 6 Dauer: 9 Stunden Der Beitrag enthält ien für: Lerntheke mit Mikroskopier-Führerschein Anleitungen zum Mikroskopieren und mikroskopischen Zeichnen Anleitung zur Herstellung unterschiedlicher Präparate Infos zu Tier- und Pflanzenzellen Pantoffeltierchen-Steckbrief Lösungskarten für die Selbstkontrolle Zusatzaufgaben Der Beitrag im Überblick Kompetenzen Den Aufbau und die Funktionsweise eines Mikroskops kennen Wissen, was man alles zum Mikroskopieren braucht Stationen in der Geschichte der Mikroskopie nennen können In der Lage sein, mikroskopische Zeichnungen anzufertigen Unterschiedliche Präparate zum Mikroskopieren herstellen können Den Grundbauplan von Pflanzen- und Tierzellen kennen Einige Lebewesen aus einem Heuaufguss beispielhaft benennen können RAAbits Biologie 1

2 Profil Didaktisch-methodische Orientierung Begründung der Unterrichtsreihe Das Mikroskopieren ist in den Bildungsplänen der Bundesländer in der Zelllehre (Cytologie) verankert. Der Mikroskopier-Führerschein dieser Unterrichtseinheit vermittelt Ihren Schülerinnen und Schülern* grundlegende Kenntnisse rund um das Mikroskopieren. Diese Grundlagen ermöglichen es dann den Lernenden, die Bausteine aller Lebewesen unter dem Mikroskop zu betrachten und verschiedene einzellige Lebewesen zu beobachten. Lernvoraussetzungen Die Schüler bringen aus der Grundschule in der Regel kein Vorwissen rund um das Mikroskopieren mit. Manche Schüler haben ein Schüler-Mikroskop zuhause und verfügen daher über ein einfaches Grundwissen. Diese Einheit ist so aufgebaut, dass kein Vorwissen erforderlich ist. Was Sie vor Ihrem Unterricht vorbereiten müssen Falls Ihre Klasse normalerweise nicht im Biologie-Fachraum mit den Mikroskopen Unterricht hat, sprechen Sie mit Ihren Kollegen ab, dass Sie ihn für die Dauer dieser Einheit belegen können. Überprüfen Sie die Mikroskope auf ihre Funktionstüchtigkeit, bevor Sie mit dieser Unterrichtseinheit zum Mikroskopieren beginnen. Des Weiteren sollten Sie das benötigte zum Mikroskopieren bereitstellen. Dazu gehören insbesondere Objektträger, Deckgläser, Pipetten, Pinzetten, Rasierklingen, Präpariernadeln und Holzspatel. Außerdem werden verschiedene winzige Objekte zum Mikroskopieren benötigt, wie beispielsweise Salz- oder Zuckerkristalle, Mehlkörner oder Holz- und Bleireste vom Anspitzen. Diese können von den Schülern mitgebracht werden. Für die Herstellung der verschiedenen Präparate werden Zwiebeln, eine Wasserpestpflanze und etwas Stroh benötigt. So setzen Sie die ien in Ihrem Unterricht ein Der Mikroskopier-Führerschein M 1 und die dazugehörigen Arbeitsblätter M 2 M 11 werden als Lerntheke an einer zentralen Stelle im Klassenraum für die Schüler zur Selbstbedienung ausgelegt. Der Mikroskopier-Führerschein führt alle ien auf, welche die Schüler bearbeiten müssen, um den Führerschein zu erwerben. Unter den zehn aufgeführten ien befinden sich zur Binnendifferenzierung zwei Zusatzaufgaben für besonders schnelle Schüler. Die anderen Aufgaben sind Pflicht. Die einzelnen Aufgaben werden nach ihrer Erledigung auf dem Mikroskopier-Führerschein mit einem Haken versehen. Sind alle Pflichtaufgaben erledigt, lässt sich der Schüler dieses durch die Unterschrift des Lehrers bestätigen. Die Arbeitsblätter M 2 (Das Mikroskop) und M 3 (Anleitung zum Mikroskopieren) vermitteln die zum Mikroskopieren notwendigen Kenntnisse über den Aufbau und die Funktionsweise eines Mikroskops. Diese werden ergänzt durch die Grundkenntnisse zur Anfertigung von mikroskopischen Präparaten auf den Arbeitsblättern M 5 M 6. Damit die Schüler in der Lage sind, die mikroskopischen Objekte, die sie betrachten oder beobachten zu zeichnen, lernen sie mithilfe des Arbeitsblattes M 4 die Grundlagen des mikroskopischen Zeichnens kennen. Diese können sie dann bei der Bearbeitung der Arbeitsblätter M 6 ( Ein Präparat selbst herstellen ), M 7 ( Eine Pflanzenzelle mikroskopieren ) und M 8 ( Eine Tierzelle mikroskopieren ) anwenden. Mithilfe des Arbeitsblattes M 9 benennen die Schüler die unterschiedlichen, einzelligen Pflanzen und Tiere, die in einem Heuaufguss vorkommen. * Im weiteren Verlauf wird aus Gründen der besseren Lesbarkeit nur Schüler verwendet 2 RAAbits Biologie

3 Profil Schüler, die besonders schnell oder besonders interessiert sind, lernen mithilfe des Arbeitsblattes M 10 die Geschichte der Mikroskopie kennen und bei der Bearbeitung des Steckbriefes M 11 Interessantes über das Pantoffeltierchen. Bei der abschließenden Besprechung der Ergebnisse des Mikroskopier-Führerscheins können die mikroskopischen Abbildungen von den Folien M 2 M 3 betrachtet werden (siehe auch Erläuterungen zu M 2 und M 3). Was noch wichtig ist Ergänzungen Zeigen Sie Ihren Schülern, wo sie die Mikroskope finden und wie sie diese zu ihrem Sitzplatz tragen. Ein Mikroskop trägt man am besten, indem man mit einer Hand von unten das Mikroskop hält und mit der anderen Hand das Stativ greift. Es bietet sich an, dass sich die Schüler dem Mikroskopier-Führerschein in Partnerarbeit widmen, da sich die Partner dann gegenseitig unterstützen können. Zudem sind meistens ohnehin nicht genügend Mikroskope für jeden Schüler vorhanden, sodass auch aus diesem Gesichtspunkt heraus eine Partnerarbeit sinnvoll ist. Die Arbeitsaufträge in den ien sind daher auf eine Partnerarbeit hin formuliert. Zu einigen ien gibt es Lösungskarten. Diese können Sie kopieren und laminieren und dann Ihren Schülern zur Selbstkontrolle bereitstellen. Die mikroskopischen Zeichnungen überprüfen Sie als Lehrer. Es ist auch möglich, dass die Schüler in den Partnergruppen gegenseitig ihre Zeichnungen überprüfen, indem sie diese mit den Vorgaben in der Anleitung M 4 zum mikroskopischen Zeichnen abgleichen. RAAbits Biologie 3

4 Profil Verlauf Verlauf Stunde M 1 M 11 Lerntheke zum Mikroskopier-Führerschein Einstieg (Unterrichtsgespräch) 1. Der Lehrer stellt die Lerntheke zum Mikroskopier-Führerschein vor. Er nennt Pflicht- und Zusatzaufgaben 2. Verteilen und besprechen von M 1 Stunde 1 8 Erarbeitung (Partnerarbeit) Die Schüler bearbeiten zu zweit die ien M 2 M 9 selbstständig in ihrem eigenen Tempo. Schnelle Schüler bearbeiten M 10 beziehungsweise M 11 Nach der Erledigung aller Pflichtaufgaben, lässt sich jeder Schüler den Mikroskopier-Führerschein vom Lehrer unterschreiben. Ergebnissicherung (Unterrichtsgespräch) Ergebnisse vorstellen Die Abbildungen von den Folien M 2 und M 3 betrachten und über sie sprechen Die Zusatzaufgaben besprechen oder als Hausaufgabe vergeben und in der Folgestunde besprechen Minimalplan Bei Zeitmangel verzichten Sie auf die Bearbeitung der Zusatzaufgaben. Lassen Sie dann die Schüler, die schnell alle Aufgaben erledigt haben, den anderen helfen. 4 RAAbits Biologie

5 Profil übersicht M 1 (Ab) Der Mikroskopier-Führerschein ien für die Lerntheke (Pflichtaufgaben): Station 1 (Ab) Der Aufbau eines Mikroskops Station 2 (Ab) Auf der Spur des Winzigen eine Mikroskopieranleitung (Aufgabe 2, pro Gruppe) 1 Mikroskop 1 Fertigpräparat Station 3 (Ab) Objekte unter dem Mikroskop betrachten und zeichnen (pro Gruppe) 1 Mikroskop Verschiedene kleine Dinge, die unter dem Mikroskop betrachtet werden Objektträger, Deckglas Zeichenpapier (DIN-A4) Bleistift, Radiergummi, Anspitzer, Lineal Station 4 (Ab) So fertig ihr Präparate an Station 5 (Ab) Ein Präparat selber herstellen (Aufgabe 2, pro Gruppe) 1 Mikroskop Blatt von der Wasserpest Objektträger, Deckglas P ip e t t e Filterpapier oder Löschblatt Zeichenpapier (DIN-A4) Bleistift, Radiergummi, Anspitzer, Lineal RAAbits Biologie 5

6 Profil Station 6 (Ab) Eine Pflanzenzelle mikroskopieren Aufgabe 1: Feuchtpräparat herstellen (Aufgabe 1, pro Gruppe) Küchenzwiebel M e s s e r Rasierklinge, Pinzette P ip e t t e Objektträger, Deckglas Filterpapier oder Löschblatt Aufgabe 2: Mikroskopieren und Zeichnung anfertigen (Aufgabe 2, pro Gruppe) 1 Mikroskop Feuchtpräparat mit einer dünnen Zwiebelhaut Bleistift, Radiergummi, Anspitzer, Lineal Station 7 (Ab) Wie sieht eine Tierzelle unter dem Mikroskop aus? Aufgabe 1: Feuchtpräparat herstellen (Aufgabe 1, pro Gruppe) Holzspatel Objektträger, Deckglas P ip e t t e Filterpapier oder Löschblatt Aufgabe 2: Mikroskopieren und Zeichnung anfertigen (Aufgabe 2, pro Gruppe) 1 Mikroskop Feuchtpräparat mit Mundschleimhautzellen Bleistift, Radiergummi, Anspitzer, Lineal 6 RAAbits Biologie

7 Profil Station 8 (Ab) Welche Lebewesen tummeln sich im Heuaufguss? (pro Gruppe) Heu und ½ Liter Wasser aus einem Teich Einmachglas Deckel oder Klarsichtfolie zum Verschließen des Glases 1 Mikroskop Objektträger, Deckglas P ip e t t e ien für die Lerntheke (Zusatzaufgaben): Zusatzstation 1 (Ab) Die Entdeckung des Winzigen Zusatzstation 2 (Ab) Das Pantoffeltierchen ein Lebewesen mit vielen Wimpern Farbfolien für den Abschluss der Einheit: M 2 (Fo) Winziges unter dem Mikroskop M 3 (Fo) Im Banne des Kleinen Glossar Mediothek RAAbits Biologie 7

8 Station 2 Auf der Spur des Winzigen eine Mikroskopieranleitung Wie mikroskopiert man und was ist beim Umgang mit dem Mikroskop so alles zu beachten? Erfahrt jetzt mehr darüber. istock.com/ FatCamera Aufgabe 1 a) Auf der nächsten Seite ist beschrieben, was beim Mikroskopieren zu beachten ist. Jeder von euch schneidet die einzelnen Textpassagen aus. Bringt jetzt gemeinsam die Schritte in die richtige Reihenfolge. b) Kontrolliert nochmals, ob die Reihenfolge stimmt. Jeder von euch nummeriert dann in den Kreisen die Reihenfolge seiner Textpassagen. c) Klebt jetzt die Textpassagen in der richtigen Reihenfolge auf ein leeres Blatt Papier auf. Auf diese Weise erhält jeder eine gute Anleitung zum Mikroskopieren. 12 RAAbits Biologie

9 Habt ihr auf das Objekt scharf gestellt, dann könnt ihr eine stärkere Vergrößerung wählen. Dazu dreht ihr den Objektiv-Revolver, um ein anderes Objektiv zu verwenden. Kontrolliert, ob am Objektiv-Revolver die kleinste Vergrößerung eingestellt ist. Nach dem Mikroskopieren schaltet ihr die Lampe aus und stellt wieder durch Drehen am Objektiv-Revolver die kleinste Vergrößerung ein. Dann zieht ihr vorsichtig den Stecker aus der Steckdose und wickelt das Kabel um das Stativ. Tragt nun das Mikroskop, wie oben beschrieben, auf seinen Platz zurück. Stellt die Ansicht des Objektes wieder scharf, zunächst mit dem Grobtrieb und dann mit dem Feintrieb. Schaltet die Beleuchtung an. Legt das Präparat auf den Objekttisch und fixiert es mit den Objekthaltern. Betrachtet das Objekt durch das Okular. Stellt die Ansicht des Objektes scharf, indem ihr den Abstand von Objektiv und Präparat verändert. Dazu dreht ihr zunächst vorsichtig am Grobtrieb und dann am Feintrieb. Aufgabe 2 Einer von euch trägt das Mikroskop zu eurem Platz. Dazu hält er mit einer Hand von unten das Mikroskop und greift mit der anderen Hand das Stativ. Übt das Mikroskopieren Schritt für Schritt, indem ihr ein Fertigpräparat unter dem Mikroskop betrachtet. (pro Gruppe) 1 Mikroskop 1 Fertigpräparat RAAbits Biologie 13

10 Lösungskarte (Station 2) Aufgabe 1 a) Im Folgenden ist beschrieben, was beim Mikroskopieren zu beachten ist. Jeder von euch schneidet die einzelnen Textpassagen aus. Bringt jetzt gemeinsam die Schritte in die richtige Reihenfolge. b) Kontrolliert nochmals, ob die Reihenfolge stimmt. Jeder von euch nummeriert dann in den Kreisen die Reihenfolge seiner Textpassagen. c) Klebt jetzt die Textpassagen in der richtigen Reihenfolge auf ein leeres Blatt Papier auf. Auf diese Weise erhält jeder eine gute Anleitung zum Mikroskopieren. istock.com/ FatCamera Richtige Reihenfolge der Textpassagen: 1. Einer von euch trägt das Mikroskop zu eurem Platz. Dazu hält er mit einer Hand von unten das Mikroskop und greift mit der anderen Hand das Stativ. 2. Kontrolliert, ob am Objektiv-Revolver die kleinste Vergrößerung eingestellt ist. 3. Legt das Präparat auf den Objekttisch und fixiert es mit den Objekthaltern. 4. Schaltet die Beleuchtung an. 5. Betrachtet das Objekt durch das Okular. Stellt die Ansicht des Objektes scharf, indem ihr den Abstand von Objektiv und Präparat verändert. Dazu dreht ihr zunächst vorsichtig am Grobtrieb und dann am Feintrieb. 6. Habt ihr auf das Objekt scharf gestellt, dann könnt ihr eine stärkere Vergrößerung wählen. Dazu dreht ihr den Objektiv-Revolver, um ein anderes Objektiv zu verwenden. 7. Stellt die Ansicht des Objektes wieder scharf, zunächst mit dem Grobtrieb und dann mit dem Feintrieb. 8. Nach dem Mikroskopieren schaltet ihr die Lampe aus und stellt wieder durch Drehen am Objektiv-Revolver die kleinste Vergrößerung ein. Dann zieht ihr vorsichtig den Stecker aus der Steckdose und wickelt das Kabel um das Stativ. Tragt nun das Mikroskop, wie oben beschrieben, auf seinen Platz zurück. 14 RAAbits Biologie

11 Station 5 Ein Präparat selber herstellen Wenn ihr ein kleines Objekt unter einem Mikroskop betrachten möchtet, so müsst ihr zunächst ein Präparat davon herstellen. Von einem Präparat spricht man, wenn ein Objekt zum Mikroskopieren vorbereitet wurde. istock.com/ ksass Dauerpräparat Es gibt unterschiedliche mikroskopische Präparate. Bei Trockenpräparaten handelt es sich um getrocknete Objekte, welche zum Betrachten einfach auf einen Objektträger gelegt werden. Sie können mit einem Deckglas abgedeckt werden. Bei Feuchtpräparaten wird das Objekt von einem Tropfen Wasser umgeben und mit einem Deckglas abgedeckt. Bei Dauerpräparaten ist das Objekt dauerhaft in Kunststoff gebettet und mit einem Deckglas abgedeckt. Aufgabe 1 Auf den Abbildungen seht ihr, wie ein Feuchtpräparat hergestellt wird. Das Objekt, das mikroskopiert werden soll, ist ein Blatt der Wasserpest. Beschreibt jede Abbildung genau. Verwendet dabei die jeweils im Kasten angegebenen Satzbausteine. Bild 1: Satzbausteine Pipette Mitte des Objektträgers Hans Schumacher RAAbits Biologie 19

12 Bild 2: Satzbausteine An den Rand des Wassertropfens ohne Luftblasen Hans Schumacher Bild 3: Satzbausteine Austretendes Wasser mit Filterpapier oder einem Stück Löschblatt Hans Schumacher Aufgabe 2 a) Stellt ein mikroskopisches Feuchtpräparat mit einem Blättchen der Wasserpest her. Verfahrt dabei so wie oben beschrieben. b) Fertigt eine mikroskopische Zeichnung von eurem Feuchtpräparat der Wasserpest an und beschriftet die Zeichnung. (pro Gruppe) 1 Mikroskop Blatt von der Wasserpest Objektträger, Deckglas P ip e t t e Filterpapier oder Löschblatt Zeichenpapier (DIN A4) Bleistift, Radiergummi, Anspitzer Lineal 20 RAAbits Biologie

13 Lösungskarte (Station 5, Aufgabe 1) Aufgabe 1 Auf den Abbildungen seht ihr, wie ein Feuchtpräparat hergestellt wird. Das Objekt, das mikroskopiert werden soll, ist ein Blatt der Wasserpest. Beschreibt jede Abbildung genau. Verwendet dabei die jeweils im Kasten angegebenen Satzbausteine. Vorgehen bei der Herstellung des Feuchtpräparats: 1. Zunächst wird ein Blatt der Wasserpest in die Mitte des Objektträgers gelegt. Dann wird mit einer Pipette ein Tropfen Wasser daraufgegeben. Hans Schumacher 2. Nun stellt man ein Deckglas so an den Rand des Wassertropfens, dass es diesen berührt. Anschließend lässt man es dann vorsichtig, ohne Luftblasen, auf das Blatt der Wasserpest in dem Tropfen fallen. Hans Schumacher 3. Austretendes Wasser wird am Rand des Deckglases mit Filterpapier oder einem Stück Löschblatt aufgesaugt. Hans Schumacher RAAbits Biologie 21

14 Lösungskarte (Station 5, Aufgabe 2) Aufgabe 2 a) Stellt ein mikroskopisches Feuchtpräparat mit einem Blättchen der Wasserpest her. Verfahrt dabei so wie oben beschrieben. b) Fertigt eine mikroskopische Zeichnung von eurem Feuchtpräparat der Wasserpest an und beschriftet die Zeichnung. Zellplasma Zellwand Zellkern Chloroplasten Vakuole Oliver Wetterauer 22 RAAbits Biologie

15 Zusatzstation 2 Das Pantoffeltierchen ein Lebewesen mit vielen Wimpern Wenn ihr die Lebewesen aus einem Heuaufguss unter einem Mikroskop betrachtet, dann könnt ihr dort das Pantoffeltierchen entdecken. istock.com/n. Nehring Pantoffeltierchen Aufgabe 1 Informiert euch anhand des Textes über das Pantoffeltierchen. Unterstreicht Wichtiges im Text. Das Pantoffeltierchen ist nur ungefähr 0,3 Millimeter groß. Es fällt dadurch auf, dass es sich mit seinen ungefähr Wimpern schnell fortbewegt und dabei Drehungen um seine Längsachse macht. Pantoffeltierchen kommen sehr häufig vor, denn sie besiedeln fast alle Gewässer, auch Pfützen. Dort sind sie die Nahrungsgrundlage für viele andere Tiere. Die Wimpern des Pantoffeltierchens helfen ihm auch bei der Nahrungsaufnahme. Sie strudeln winzige Bakterien, die sich im Wasser befinden, zu seiner Mundhöhle hin. Diese hat die Form eines Trichters. Dann wird die Nahrung durch den Körper des Pantoffeltierchens transportiert und dabei in Nahrungsvakuolen verdaut. Ein Pantoffeltierchen vermehrt sich, indem es sich einfach teilt. Durch eine Querteilung entstehen zwei Zellen. Ihre Zellbestandteile werden dabei zufällig auf die beiden neuen Pantoffeltierchen verteilt. Fehlende Teile werden nachgebildet. RAAbits Biologie 35

16 Aufgabe 2 Füllt den Steckbrief über das Pantoffeltierchen aus. Beschriftet auch die Zeichnung von seinem Bau. Steckbrief: Das Pantoffeltierchen Name: Größe: Vorkommen: Ernährung: Fortbewegung: Fortpflanzung: Bau des Pantoffeltierchens: thinkstock/istock thinkstock/istock 36 RAAbits Biologie

17 Lösungskarte (Zusatzstation 2, Aufgabe 2) Aufgabe 2: Füllt den Steckbrief über das Pantoffeltierchen aus. Beschriftet auch die Zeichnung von seinem Bau. Steckbrief: Das Pantoffeltierchen Name: Pantoffeltierchen Größe: ungefähr 0,3 Millimeter. Vorkommen: fast in allen Gewässern, auch in Pfützen. Ernährung: Die Wimpern des Pantoffeltierchens helfen ihm auch bei der Nahrungsaufnahme. Sie strudeln winzige Bakterien, die sich im Wasser befinden, zu seiner Mundhöhle hin. Dieses hat die Form eines Trichters. Dann wird die Nahrung durch den Körper des Pantoffeltierchens transportiert und dabei in Nahrungsvakuolen verdaut. Fortbewegung: Das Pantoffeltierchen fällt dadurch auf, dass es sich mit seinen ungefähr Wimpern schnell fortbewegt und dabei Drehungen um seine Längsachse macht. Fortpflanzung: Ein Pantoffeltierchen vermehrt sich, indem es sich einfach teilt. Durch eine Querteilung entstehen zwei Zellen. Ihre Zellbestandteile werden dabei zufällig auf die beiden neuen Pantoffeltierchen verteilt. Fehlende Teile werden nachgebildet. Bau des Pantoffeltierchens: thinkstock/istock RAAbits Biologie 37