Medizintechnik verstehen

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Gerrit Förstner
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1 Medizintechnik verstehen Erfahrungen und Einsichten Staatl. Seminar für Didaktik und Lehrerbildung Abteilung Gymnasien Stuttgart Prof. Roland Frank 24. Februar von 31

2 Übersicht 1. Die Annäherung an das T 2. Technik für das Gymnasium 3. Ein didaktisches Konzept 4. Medizintechnik: Das Blutzuckermessgerät im Unterricht 5. Didaktisches Profil der UE 2

3 1. Die Annäherung an das T Erste Planungskonzepte Biologie Physik Chemie NWT findet in den Schnittmengen statt. Geographie 3

4 1. Die Annäherung an das T Erste Erfahrungen 4

5 1. Die Annäherung an das T Einige Reaktionen - Das soll Technik sein? - Das ist nur basteln! - Das hat doch nichts mit heutiger Technik zu tun! Bittere Erkenntnis: - Wir haben unsere Ziele nur ansatzweise erreicht. Dabei hatten wir uns (sehr) bemüht. - Was fehlt eigentlich? 5

6 1. Die Annäherung an das T Denkanstoß Wir sind direkt miteinander verbunden Ziele Funktionsprinzip Systemstruktur 6

7 1. Die Annäherung an das T Drei NWT-Klassen parallel und ein Werkraum! 7

8 2. Technik für das Gymnasium Technische Bildung Technische Bildung ermöglicht 9 Verständnis für technische Strukturen und Abläufe und zeigt Lösungen für konkrete Problemstellungen in unserer Gesellschaft auf. Bildungsplan 2004, S. 398 Zur geistigen Bewältigung der Technik in der Lage sein. Nach Schmayl

9 2. Technik für das Gymnasium Thesen Technikunterricht am Gymnasium muss die Allgemeinbildung fördern. Technikunterricht anderer Schularten lässt sich nicht einfach übernehmen. Das allgemeinbildende Gymnasium benötigt eine spezifische NWT-Didaktik. 9

10 2. Technik für das Gymnasium Zwei methodische Konzepte Bottom-up Komplexität Qualität Präzision 9 Top-down 10

11 2. Technik für das Gymnasium Veränderte Sichtweise Physik Biologie Technik Chemie Geographie Anwendung von nw Kompetenzen auf technische Systeme 11

12 3. Didaktisches Konzept Mit Top-down zum kompetenzorientierten Unterricht Lehreraktivität Schüleraktivität 1. Beispiel 2. Problem 3. Hypothese(n) 4. Prognose(n) 5. Technisches Experiment 6. Bewertung Zentrale Ziele Vorwissen aktivieren Kenntnisse anwenden Kenntnisse erweitern Hypothesen bilden Experimentieren Protokollieren Auswerten Bewährte Handlungsformen des nw-unterrichts sind anwendbar! 12

13 3. Didaktisches Konzept John Hattie, 2009: problem solving 13

14 4. Das BZMG im Unterricht Das Prinzip: Ampèrometrischer Biosensor 14

15 Blut Vereinfachtes Schema Je höher die Glucosekonzentration, desto stärker der Strom. O H + H + O e - e - - H + H Elektrische Spannung Strom 15

16 4. Das BZMG im Unterricht 16

17 4. Das BZMG im Unterricht Regelkreise Glucosesensoren (Gehirn, Pankreas) Regelgröße Blutzuckerkonzentration Regler Pankreas Insulin Glucagon Sollwert 17

18 4. Das BZMG im Unterricht Enthält der Teststreifen Enzyme? 18

19 4. Das BZMG im Unterricht Enthält der Teststreifen Enzyme? Untersuchung auf Substratspezifität Glucose Maltose Galaktose Saccharose Fructose Lactose 19

20 4. Das BZMG im Unterricht Enthält der Teststreifen Enzyme? Untersuchung auf Temperaturabhängigkeit Testlösung Messwerte mit Control H: Zimmertemperatur: 303 mg/dl Erwärmt: 335 mg/dl Gekühlt 287 mg/dl 20

21 4. Das BZMG im Unterricht Enthält der Teststreifen Enzyme? Untersuchung auf ph-abhängigkeit Messwerte mit Control H: ph6,5: 277 mg/dl ph5 : 265 mg/dl Hemmung CuSO 4 -Lösung 36 mg/dl ph8: 287 mg/dl 21

4. Das BZMG im Unterricht Messgenauigkeit zufällige Messfehler Messwerte in mg / dl 291 292 299 303 303 305 308 309 Ø 301 Mögliche

22 4. Das BZMG im Unterricht Messgenauigkeit zufällige Messfehler Messwerte in mg / dl Ø 301 Mögliche Fehlerquellen Testlösungen Teststreifen Messgeräte Abweichungen, die vom Testreifen oder dem BZMG herrühren sind nicht unterscheidbar. 22

4. Das BZMG im Unterricht Messgenauigkeit Systematische Messfehler Messwerte in mg / dl 105 108 112 117

23 4. Das BZMG im Unterricht Messgenauigkeit Systematische Messfehler Messwerte in mg / dl Ø 116 Systematische Messfehlerund ihre Ursachen sind nicht immer leicht zu erkennen. 23

24 4. Das BZMG im Unterricht Adapterbau und Simulationsmessungen R 24

25 4. Das BZMG im Unterricht Teststreifen-Kennlinien - Empfindlichkeit BZ-Konz. BZ-Konz. BZ-Konz. C 11 Widerstand R Leitwert G 100 mg/dl C 18 2,6 3,0 Leitwert in μs C18 ist empfindlicher als C11 25

Ring (Toleranz) schwarz - 0 - - braun 1 1 10 1 % rot 2 2 100 2 % orange 3 3 1000 - gelb 4 4 10000 -

26 4. Das BZMG im Unterricht Technischer Widerstand Farbcode - Messung Farbcode anwenden Messen Toleranzbereiche prüfen Ringfarbe 1. Ring 2. Ring 3. Ring (Multiplikator) 4. Ring (Toleranz) schwarz braun % rot % orange gelb grün ,5 % blau ,25 % violett ,1 % grau weiß gold - - 0,1 5 % silber - - 0,01 10 % 26

4. Das BZMG im Unterricht Temperaturkompensation

27 4. Das BZMG im Unterricht Temperaturkompensation BZ-Konz. Technische Maßnahme ermöglicht Entkopplung von Messwert und Umgebungstemperatur Temperatur Insulin Überdosierung BZ-Konz. Gekühltes Gerät erwärmen Temperatur 27

28 5. Didaktisches Profil der UE Ausprägungsgrad Multiperspektivität entwickeln Technik analysieren Konstruieren / Fertigen Experimentieren NwKompetenzen erweitern Organisieren 28

29 Danksagung Dr. Hartmann (Fa. B. Braun, Melsungen) Dr. Ulrich Bielefeld (Seminar Stuttgart) Thorsten Kreß(Seminar Stuttgart) 29

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 30

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