Anmerkungen zum Umgang mit dem Grundwissens-Katalog Natur und Technik 5. Jahrgangsstufe

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1 Anmerkungen zum Umgang mit dem Grundwissens-Katalog Natur und Technik 5. Jahrgangsstufe Das Grundwissen (= GW) der 5. Jahrgangsstufe im Fach Natur und Technik schafft die Grundlagen für die höheren Jahrgänge und ist daher relativ umfassend. Es wurde in tabellarischer Form mit einer Zeilenhöhe von 6,5 cm erstellt. Die übergeordneten GW-Kriterien stehen in der linken Spalte, die ausführenden und erklärenden GW-Inhalte in der rechten. Mit dem folgenden Katalog im pdf-format kann das GW a) am Bildschirm gelesen, b) heruntergeladen und ausgedruckt und dann c) zu GW-Kärtchen zurechtgeschnitten werden. Die GW-Kärtchen stellen die Schüler/innen selbst her: Die ausgedruckten DIN A4-Seiten werden zeilenweise (s. oben) zurechtgeschnitten, wobei die Mittellinie als Falz dient. An diesem Falz entlang werden die entstandenen Fahnen geknickt. Nach dem Umknicken werden Vorder- und Rückseite der Kärtchen zusammengeklebt. Nun stehen die übergeordneten GW-Kriterien auf der Vorderseite, deren erklärenden Inhalte auf der Rückseite.

2 5.1. Stoffe Teilchen Energie Sicherheitsregeln beim Experimentieren - Versuchsanleitungen genau durchlesen - Schutzbrille tragen - Geruchsproben durch Zufächeln - Geschmacksproben nur nach Anweisung - Keine elektrischen Versuche an der Steckdose Stoffeigenschaften - Farbe - Geruch - Geschmack - Siede-, Schmelzpunkt - Härte - elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit - Magnetismus - saure, neutrale, alkalische/basische Lösungen Kenngrößen und Einheiten - Länge (m) - Volumen (l) - Masse (g) - Dichte - Temperatur ( C) Energieformen und Energiewandlung - Umwandelbarkeit von verschiedenen Energieformen: - chemische Energie (Energieträger: Brennstoffe, Nährstoffe) - Bewegungsenergie (= mechanische Energie) - Wärmeenergie - Lichtenergie - elektrische Energie

3 Aggregatszustände - Feststoff fest - Flüssigkeit flüssig - Gas gasförmig z.b. Eis Wasser Wasserdampf Änderung der Aggregatszustände - Feste Stoffe werden mit Hilfe von Wärmezufuhr durch Schmelzen (1) in den flüssigen Zustand überführt flüssige Stoffe werden mit Hilfe von Wärmezufuhr durch Verdampfen (2) in den gasförmigen Zustand überführt Gase werden durch Abkühlen und durch Kondensieren (3) in den flüssigen Zustand überführt. - flüssige Stoffe werden durch Abkühlen und Erstarren (4) in den festen Zustand überführt Teilchenarten Atome - Atome: kleinste Bausteine aller Stoffe Moleküle - Moleküle: Teilchen aus mindestens zwei Atomen Teilchenmodell für Aggregatszustände ( = 1 Molekül) fest flüssig gasförmig - fester Aggregatszustand: Teilchen dicht gepackt, regelmäßig angeordnet, ortsfest, sehr starke Anziehungskräfte - flüssiger Zustand: Teilchen dicht gepackt, ungeordnet, gegeneinander beweglich, starke Anziehungskräfte - gasförmiger Zustand: Teilchen mit großen Zwischenräumen, schnell umherfliegend, kein Zusammenhalt

4 5.2. Kennzeichen und Aufbau von Lebewesen Kennzeichen des Lebens - Wachstum - Bewegung - Stoffwechsel = Auf-, Um- und Abbau von Stoffen - Informationsaufnahme, -verarbeitung, -weitergabe - Energiewandlung - Fortpflanzung - Veränderung und Anpassung - Zelle Aufbau einer tierischen und pflanzlichen Zelle tierisch: pflanzlich: tierische Zelle: - Zellkern - Zellplasma - Zellmembran pflanzliche Zelle: - Zellkern - Zellplasma - Zellsaftvakuole - Zellmembran - Zellwand Gewebe Gleichartige Zellen mit derselben Aufgabe im Körper vielzelliger Lebewesen, z. B. - Nervengewebe oder - Muskelgewebe Organ Körperteil mit bestimmten Aufgaben, besteht aus spezialisierten Geweben, z. B. Haut - Auge usw.

5 5.3. Nervensystem Nervensystem Organsystem, das bei den Wirbeltieren aus - dem Gehirn - dem Rückenmark - den Nerven besteht Nerven Leitungsbahnen aus Nervenzellen, die elektrische Signale von den Sinneszellen an das Gehirn bzw. vom Gehirn an die Muskeln und andere Organe leiten Reize Informationen, die aus der Umwelt aufgenommen werden (z. B. Licht, Schall, Hitze, Kälte, Geschmacks- und Geruchsstoffe) Reiz-Reaktions-Kette 1 Sinnesorgan (Auge) 2 Sinnesnerv (Sehnerv) a Informationsweiterleitung 3 Schaltzentrale (Gehirn, Rückenmark) b Informationsverarbeitung 4 Befehlsnerv c Informationsweiterleitung 5 Erfolgsorgan (Muskeln, innere Organe) d Reaktion

6 5.4. Sinnesorgane - Schutz vor Verletzung, Austrocknung und Krankheitserregern Aufgaben der Haut - Sinnesorgan (Tastsinn, Temperatursinn, Schmerzempfinden) - Temperaturregulation Längsschnitt durch das menschliche Auge 1) Hornhaut 2) Pupille 3) Linse 4) Netzhaut mit Sinneszellen 5) Sehnerv - Die Pupille reguliert die einfallende Lichtmenge. - Hornhaut und Linse brechen die Lichtstrahlen Funktionen einzelner Bauteile des menschlichen Auges - Auf der Netzhaut mit Sinneszellen: - entsteht ein verkleinertes, auf dem Kopf stehendes, seitenverkehrtes Bild - wird Licht in elektrische Signale umgewandelt - Der Sehnerv leitet die elektrischen Signale ans Gehirn weiter

7 5.5. Skelett / Muskeln Skelett Aufgaben des Knochengerüsts: - Stütze des Körpers - Schutz innerer Organe - Bewegung des Körpers in Zusammenarbeit mit den Muskeln und den Gelenken Skelettbauteile beim Menschen - Schädel - Wirbelsäule - Brustkorb (Brustbein, Rippen) - Schultergürtel (Schlüsselbein, Schulterblatt) - Beckengürtel - Armskelett (Oberarm-, Elle / Speiche, Handwurzel-, Mittelhand-, Fingerknochen) - Beinskelett (Oberschenkel-, Schien / Wadenbein, Fußwurzel-, Mittelfuß-, Zehenknochen Gelenk Bewegliche Verbindungsstelle zwischen zwei Knochen. Gelenktypen: - Scharniergelenk - Kugelgelenk - Sattelgelenk Muskeln Muskeln - bestehen aus Proteinen - können sich zusammenziehen und werden von einem Gegenspieler gedehnt - brauchen zum Arbeiten Energie

8 5.6. Ernährung und Verdauung Stoffwechsel = Aufbau-, Umbau- und Abbauvorgänge von Stoffen in Lebewesen Stoffwechsel Nährstoffe: Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße (Proteine) Nahrungsbestandteile im Überblick Vitamine und Mineralstoffe Ballaststoffe, z.b. Cellulose Wasser Energieträger Stoffe, die viel chemische Energie gespeichert haben - Fette - Kohlenhydrate (z. B. Traubenzucker, Rohrzucker, Stärke) - Benzin - usw. Kohlenhydrate: Energieträger Hauptaufgaben der Nährstoffe Fette: (Reserve-)Energieträger Eiweiße (Proteine): Baustoffe

9 Aufgaben von a) Vitaminen und Mineralstoffen b) Ballaststoffen c) Wasser a) nur in sehr kleinen Mengen nötig (z. B. Vitamin D und Calcium unterstützen den Knochenaufbau) b) unverdauliche Nahrungsbestandteile für den Menschen (z. B. Cellulose), - fördern Verdauung (z. B. unterstützt den Nahrungstransport) c) Hauptbestandteil unseres Körpers - Lösungs- und Transportmittel - Temperaturregulation (Schwitzen) Verdauung Mechanische Zerkleinerung der Nahrung (Zähne) und chemische Zerlegung (Enzyme) großer Moleküle in kleine Moleküle und deren Aufnahme ins Blut über die Dünndarmwand Ein Enzym ist ein körpereigenes Protein, das eine ganz bestimmte chemische Reaktion beschleunigt Enzyme Enzym Amylase Stärkemoleküle Malzzuckermoleküle Verdauungsorgane 1. Mund, 2. Speicheldrüsen 3. Speiseröhre 4. Magen 5. Dünndarm (Oberflächenvergrößerung) 6. Leber 7. Gallenblase 8. Bauchspeicheldrüse 9. Dickdarm 10. Enddarm 11. After

10 Zähne und Gebissformen: Grundwissenskatalog Natur und Technik 5 Zahntypen: 1 = Schneidezähne, 2 = Eckzahn, 3 = Backenzähne, 4 = Weisheitszahn Milchgebiss und Erwachsenengebiss; Zahnwechsel 5.7. Atmung und Blutkreislauf Atmung Aufnahme von Luft in die Lunge (= 6) über Nase (= 1) (oder Mund) Rachen (= 2) Kehlkopf (= 3) Luftröhre (= 4) Bronchien (= 5) bis in die Lungenbläschen (= 7) (Oberflächenvergrößerung) Aus den Lungenbläschen wird Sauerstoff ins Blut (Kapillaren) aufgenommen und Kohlenstoffdioxid aus dem Blut in die Lungenbläschen abgegeben (Gasaustausch) Nährstoffe (Traubenzucker) + Sauerstoff Kohlenstoffdioxid + Wasser + Energie Zellatmung In einer Reaktion wird die in den Traubenzuckermolekülen chemisch gespeicherte Energie umgewandelt (z. B. in Bewegungsenergie oder in Wärmeenergie) Blutbestandteile und ihre Aufgaben Blutflüssigkeit (Blutplasma): Transport von Stoffen und Wärmeenergie Feste Blutbestandteile: 1) Rote Blutkörperchen (Zellen): Transport von Sauerstoff 2) Weiße Blutkörperchen (Zellen): Bekämpfung von Krankheitserregern 3) Blutplättchen: Wundverschluss

11 Aufbau des Herzens Das Herz ist ein Hohlmuskel: 1. rechter Vorhof 2. rechte Hauptkammer 3. Taschenklappen 4. linker Vorhof 5. Segelklappen 6. linke Hauptkammer 7. Herzscheidewand Arbeitsweise des Herzens Füllen der Hauptkammern durch Einfließen des Blutes aus den Vorkammern (ansaugen): - Segelklappen offen - Taschenklappen geschlossen Auspressen des Blutes durch Zusammenziehen der Hauptkammern: - Segelklappen geschlossen - Taschenklappen geöffnet - Arterien: führen Blut vom Herzen weg Blutgefäßtypen - Venen: führen Blut zum Herzen hin - Kapillaren: haarfeine Verzweigungen zum Stoffaustausch Blutkreislauf Ständiger Blutstrom durch den Körper. Doppelter Blutkreislauf: - Lungenkreislauf: Herz Lunge Herz - Körperkreislauf: Herz Organe/Körper Herz

12 Sie filtert Gift- und Abfallstoffe aus dem Blut: Aufgabe der Niere Harnbildung Oberflächenvergrößerung Bauprinzip in Natur und Technik: Stoffteilchen gelangen dadurch schneller und in größerer Anzahl durch eine Trennwand 5.8. Sexualerziehung Männliche Geschlechtsorgane 1. Penis mit Eichel, Vorhaut und Harnsamenleiter 2. Hodensack 3. Hoden (männliche Keimdrüsen) 4. Spermienleiter 5. Prostata (Vorsteherdrüse) Weibliche Geschlechtsorgane Schamlippen 2. Scheide 3. Gebärmutter 4. Eierstöcke (weibliche Keimdrüsen) 5. Eileiter 1

13 Begattung Beim Geschlechtsverkehr überträgt der männliche Geschlechtspartner Spermien in den Körper des weiblichen Geschlechtspartners Befruchtung Der Kern eines Spermiums ( Samenzelle ) verschmilzt mit dem Kern einer Eizelle. Der Zellkern der befruchteten Eizelle enthält dann das Erbgut beider Keimzellen Entwicklung des Kindes im Mutterleib Die befruchtete Eizelle entwickelt sich durch fortlaufende Zellteilungen zunächst im Eileiter. Geschützt in der Gebärmutter und von einer Fruchtblase umgeben wird der heranwachsende Embryo (später Fetus) durch Nährstoffe und Sauerstoff versorgt, die aus dem mütterlichen Blutkreislauf über die Nabelschnur herbeitransportiert werden Brutpflege Eltern füttern, verteidigen und führen die Nachkommen. Dabei lernen diese durch Nachahmung, Spielen und Ausprobieren.

14 Schwangerschaft und Geburt Zeit der Entwicklung des Kindes in der Gebärmutter, bis das Kind durch Wehen (Muskelbewegungen) aus der Gebärmutter gedrückt wird Keimzellen Eizelle vergleichsweise wenige groß nährstoffreich Spermium (Mehrzahl: Spermien) vergleichsweise sehr viele klein aktiv beweglich 5.9. Säugetiere Wirbeltiere Tiere mit knöchernem Innenskelett und Wirbelsäule. Zum Stamm der Wirbeltiere gehören die Klassen Säugetiere, Fische, Amphibien, Reptilien und Vögel Säugetiere Säugetiere gebären lebende Junge, die mit Milch gesäugt werden, haben (fast immer) ein Fell und eine gleichwarme Körpertemperatur. Säugetiere gehören zum Stamm der Wirbeltiere.

15 Art Alle Lebewesen, die in wesentlichen Merkmalen untereinander übereinstimmen und fruchtbare Nachkommen haben können. Artbeispiele: Hund, Katze, Rind Rasse Lebewesen einer Art, die sich in mehreren wesentlichen Körpermerkmalen unterscheiden. Lebewesen verschiedener Rassen einer Art können miteinander fruchtbare Nachkommen haben. Beispiel: Hunderassen Züchtung Gezielte Auslese (Selektion), Kreuzung und Vermehrung von Lebewesen (z.b. Tieren und Pflanzen) mit bestimmten Merkmalen durch den Menschen. Beispiel: Züchtung neuer Hunderassen Fleischfresser (typische Vertreter sind die Raubtiere) 1 2 Kennzeichen Raubtiergebiss: kleine Schneidezähne dolchartige Eckzähne = Fangzähne scharfkantige Backenzähne = Reißzähne) kurzer Darm für die schnelle Verdauung der eiweißreichen Nahrung. Beispiele: Hund, Katze 3

16 Pflanzenfresser (typische Vertreter sind die Huftiere) 1 2 Grundwissenskatalog Natur und Technik 5 Kennzeichen Pflanzenfressergebiss: scharfe Schneidezähne breite, hohe Backenzähne (= Mahlzähne) langer Darm Mikroorganismen zum Aufschließen der unverdaulichen Cellulose in der Pflanzennahrung. Beispiele: Rind, Schaf ( Wiederkäuer), Pferd Wiederkäuer Tiere, die pflanzliche Nahrung in großen Mengen schnell und unzerkaut in den Magen aufnehmen und erst später gründlich zerkauen ( wiederkäuen ). Beispiele: Rind, Schaf, Ziege, Reh, Giraffe Rangordnung Die Rangordnung bestimmt die Stellung des einzelnen Lebewesens in einer Gruppe (Herde, Rudel). oft durch Kämpfe oder Kräftemessen ermittelt entscheidet auch darüber, wer sich mit wem paaren darf sichert ein geordnetes Zusammenleben in der Gruppe (Beispiel: Alpha-Rüde als Chef eines Wolfsrudels).