Aufgabe: Modelle zum Thema Kiemen

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1 Jahrgangsstufe 6 Aufgabe: Modelle zum Thema Kiemen Stand: Fach/Fächer Übergreifende Bildungs- und Erziehungsziele Biologie Alltagskompetenz und Lebensökonomie Berufliche Orientierung Bildung für nachhaltige Entwicklung (Umweltbildung, Globales Lernen) Ökonomische Verbraucherbildung Politische Bildung Zeitrahmen Familien- und Sexualerziehung Gesundheitsförderung Interkulturelle Bildung Kulturelle Bildung Medienbildung/Digitale Bildung Modell eines Kiemenbogens: 45 min Funktion der Kiemenreusen: 20 min Warum ersticken Fische an Land?: 30 min Soziales Lernen Sprachliche Bildung Technische Bildung Verkehrserziehung Werteerziehung Benötigtes Material Modell eines Kiemenbogens: Kopien der Arbeitsblätter, Buntstifte, Schere, rote und blaue Wollfäden Funktion der Kiemenreusen: Kopien der Arbeitsblätter, Wasserschale, Pflanzenteilchen, Kamm Warum ersticken Fische an Land?: Kopien der Arbeitsblätter, Papiertaschentuch, Schere, Blumendraht, Wasserschale Lehrplanbezug B6 Lernbereich: 3 Vielfalt von Wirbeltieren fachbezogene Kompetenzen Kompetenzerwartung Die Schülerinnen und Schüler: identifizieren auf der Grundlage von Beobachtungen ausge- Seite 1 von 15

2 wählte Organe oder Organsysteme und deren Abwandlungen bei unterschiedlichen Wirbeltierklassen und stellen deren Angepasstheit an die Lebensweise sowie beispielhaft die Vorbildfunktion für technische Entwicklungen dar. Inhalt Vergleich von Wirbeltieren unter verschiedenen Aspekten (z. B. Fortbewegung, Körperoberfläche, Temperaturregulation, Atmung, Reproduktion, Überwinterungsstrategien) prozessbezogene Kompetenzen Kompetenzerwartung Die Schülerinnen und Schüler: unterscheiden die Phasen der naturwissenschaftlichen Untersuchung, bringen die Phasen in eine richtige Reihenfolge, bzw. planen oder vervollständigen den Ablauf eines Erkenntniswegs anhand vorgegebener Kriterien, um Fragestellungen systematisch zu bearbeiten. (Ek) übertragen einfache Sachverhalte auf ein Modell bzw. setzen ein Modell zu einem einfachen Sachverhalt in Bezug und beschreiben durch den Vergleich von Modell und Realität Möglichkeiten und Grenzen eines Modells. (Ek) erstellen nach Anleitung einfache Modelle, die leicht verständliche Aspekte biologischer Sachverhalte abbilden, um Eigenschaften oder Zusammenhänge vereinfacht zu beschreiben. (Ek) protokollieren Teile von Arbeitsabläufen bzw. Ergebnisse nach detaillierten Vorgaben, um sie (z. B. mit Hilfe von kurzen Texten, einfachen Tabellen, bzw. Grafiken oder Zeichnungen) darzustellen. (K) Inhalt Phasen der Untersuchung: Anwendung an mehreren Beispielen (z. B. Keimung von Samen, Stromlinienform von Fischen, gleich- und wechselwarme Tiere); mögliche Fehlerquellen bei der Planung, Durchführung oder Auswertung (Ek) Modelle: Kennzeichen, Arten (z. B. Strukturmodelle, Funktionsmodelle), unterschiedliche Abstraktionsgrade von Darstellungen (z. B. Schemazeichnung), Aufgaben, Modellkritik, Modellbildung durch Erstellen einfacher Modelle (z. B. Bionik) (Ek) einfache und kurze Form eines naturwissenschaftlichen Protokolls; Wertetabellen (K) Seite 2 von 15

3 Hinweise zur Aufgabenstellung Zielsetzung Testaufgabe Übungs-, Anwendungs-, Vertiefungs-, Transferaufgabe Lernaufgabe (neues Erarbeiten) Erforderliches Vorwissen Sozialform(en) Phasen der naturwissenschaftlichen Untersuchung Unterscheidung Struktur- und Funktionsmodell Einzelarbeit Partnerarbeit Gruppenarbeit Hinweise zum Unterricht Der Informationstext auf Seite 5 kann für alle Modelle verwendet werden. Modell eines Kiemenbogens Die Schüler erstellen in Gruppenarbeit das Modell eines Kiemenbogens. Möglich wäre es auch, dieses Modell als Hausaufgabe erstellen zu lassen. Funktion der Kiemenreusen Die Schüler erstellen das Protokoll eines Modellversuchs zu den Kiemenreusen. Zusätzlich könnte dieser Modellversuch als 3. Aufgabe auch von den Schülern selbst durchgeführt werden. Warum ersticken Fische an Land? Die Schüler berechnen die Gesamtoberfläche der Kiemenblättchen eines Fisches. Sie erstellen das Modell eines Kiemenbogens und führen einen Modellversuch durch. Quellen- und Literaturangaben Literatur Titel Autoren Erscheinungsort / Jahr Verlag Biologie einfach anschaulich; Begreifbare Biologiemodelle zum Selberbauen mit einfachen Mitteln Hans Schmidt, Andy Byers Mühlheim an der Ruhr / 1995 Verlag an der Ruhr Seite 3 von 15

4 Seiten S. 65 Literatur Titel Art Autoren Fische und Modelle Idee für den Versuch zu Warum ersticken Fische an Land? Frauke Skiba, Marko Spieler Fundort Zeitschrift (Name) Nr. / Datum / Seite Unterricht Biologie Zeitschrift für alle Schulstufen Nr. 315 / Juni 2006 / Seiten Textausschnitt Information S. 5; Text als Vorlage; abgeändert Titel Autoren Erscheinungsort / Jahr Verlag Seite Fachwerk Biologie 1 Nordrhein-Westfalen Anke Form, Dr. Udo Hampl, Marianne Herrmann, Andreas Marquarth, Katrin Oberschelp, Dr. Peter Pondorf, Reinhold Rehbach, Matthias Ritter, Ingmar Stelzig, Ulrike Tegtmeyer, Steffen Wachs, Josef Johannes Zitzmann Berlin, 2012 Cornelsen Verlag S. 90 Fische sind an das Leben in Wasser angepasst Abbildungen Titel Autor Fotos und Zeichnungen ISB Seite 4 von 15

5 Modelle zum Thema Kiemen Information: Mit speziellen Organen, den Kiemen, nehmen Fische den Sauerstoff aus dem Wasser auf. Die Kiemen liegen beidseitig hinter dem Kopf, geschützt unter den harten Kiemendeckeln (1). Auf jeder Seite befinden sich vier Kiemenbögen (2), auf denen hintereinander viele Kiemenblättchen (3) aufgereiht sind. An den dünnwandigen und stark durchbluteten Kiemenblättchen findet der Gasaustausch statt Kopf eines Lachses 2 3 Aufbau der Kiemen Ausschnitt eines Kiemenbogens Seite 5 von 15

6 Aufgabe: Modell eines Kiemenbogens 1. Erstellt mit Hilfe folgender Materialien das Modell eines Kiemenbogens. Materialien: Kopiervorlage roter und blauer Stift Schere 1 3 spitzer Bleistift roter und blauer Wollfaden; alternativ: roter und blauer Stift oder Strohhalm 2. Vergleicht euer Modell mit dem Kiemenbogen eines Fisches und ordnet in einer Tabelle die Bestandteile des Modells ihrer Entsprechung beim Original zu. 3. Erläutert, ob es sich bei eurem Modell um ein Struktur- oder um ein Funktionsmodell handelt. 4. Nennt einen Bestandteil oder eine Eigenschaft des Originals, das mit eurem Modell nicht dargestellt werden kann. 5. Nennt einen Bestandteil oder eine Eigenschaft eures Modells, welches das Original nicht aufweist. Seite 6 von 15

7 Kopiervorlage zum Modell eines Kiemenbogens Seite 7 von 15

8 Hilfekärtchen: 1 Hilfe 1: Modell eines Kiemenbogens Fahrt die Linien mit roter und blauer Farbe nach und schneidet die einzelnen Teile aus. 2 Hilfe 2: Modell eines Kiemenbogens Bohrt mithilfe eines spitzen Bleistifts vorsichtig zwei Löcher an den mit den Pfeilen gekennzeichneten Stellen und weitet diese. Legt einen roten und einen blauen Wollfaden bereit. 3 Hilfe 3: Modell eines Kiemenbogens Fädelt die einzelnen Teile hintereinander auf den Wollfäden auf. Achtet auf die gleichen Farben. Seite 8 von 15

9 Zusatzaufgabe: 6. Beim Menschen findet der Gasaustausch an den Lungenbläschen statt. 4 Zeichnet die Modelle eines Kiemenblättchens und eines Lungenbläschens ab und nennt Gemeinsamkeiten und Unterschiede. Zeichnet sie direkt nebeneinander. So könnt ihr Gemeinsamkeiten einfacher durch verbundene Pfeile darstellen. Hilfekärtchen: 4 Hilfe 4: Gemeinsamkeiten und Unterschiede Hier findet ihr Begriffe, die ihr als Unterschied oder Gemeinsamkeit zuordnen könnt. sauerstoffarmes Blut sauerstoffreiches Blut Kapillare Form Größe Wasser/Luft Lunge/Kieme Gasaustausch Seite 9 von 15

10 Aufgabe: Funktion der Kiemenreusen Information: Ina sitzt über ihren Biologiehausaufgaben und stößt auf ein Bild, das die Kiemenbögen eines Lachses mit stachelartigen Fortsätzen zeigt. Sie wundert sich und gerät ins Grübeln, wozu diese Fortsätze dienen könnten. Da sie den empfindlichen Kiemenblättchen vorgeschaltet sind, und das Wasser zuerst an ihnen vorbeiströmt, vermutet sie, dass sie zum Schutz der empfindlichen Kiemen dienen. Im Internet findet sie heraus, dass man diese Fortsätze als Kiemenreusen eines Lachses Kiemenreusen bezeichnet. Mithilfe eines Modellversuchs, möchte sie die Aufgabe der Kiemenreusen verdeutlichen. Während ihrer Vorbereitungen, ruft ihre Mutter sie zum Abendessen. Auf ihrem Schreibtisch befinden sich ein Protokoll, eine Schale mit Wasser, ein Kamm und Wasserlinsen. Seite 10 von 15

11 Aufgabe: 1. Vervollständigt Inas Protokoll. 1 Modellversuch: Wozu dienen die Kiemenreusen? Phänomen: Fragestellung: Hypothese: Durchführung: Materialien: Schale mit Wasser Wasserlinsen oder andere kleine Pflanzenstückchen Kamm Beobachtung: Auswertung: 2. Vergleicht Modellversuch und Realität und ordnet in einer Tabelle den Bestandteilen der Versuchsanordnung ihre Entsprechung in der Realität zu. 2 Seite 11 von 15

12 Hilfekärtchen: 1 Hilfe 1: Modellversuch Kiemenreusen Hier findet ihr Textvorschläge zu den einzelnen Schritten des Protokolls. Ordnet diese in der richtigen Reihenfolge zu. Gebt in eine Schale einige Wasserlinsen, setzt den Kamm an einer Stelle in das Wasser ein und zieht ihn zur anderen Seite durch. Sie filtern das durchströmende Wasser und halten Schmutz- und Nahrungsteilchen ab. Die Kiemenreusen filtern das Wasser von Schmutz- und Nahrungsteilchen und schützen somit die empfindlichen Kiemenblättchen. An den Kiemenbögen befinden sich Reusen. Die Wasserlinsen bleiben in den Zinken des Kamms hängen. Welche Aufgabe übernehmen die Kiemenreusen eines Fisches? 2 Hilfe 2: Modellversuch Kiemenreusen Hier findet ihr die Begriffe der Bestandteile der Versuchsanordnung und ihrer Entsprechungen in der Realität. Ordnet diese in einer Tabelle zu. Wasserschale Kamm mit Zinken Wasserlinsen Kiemenbogen mit Kiemenreusen Schwebteilchen im Wasser Gewässer Seite 12 von 15

13 Aufgabe: Warum ersticken Fische an Land? Aufgaben: 1. Je größer die Oberfläche der Kiemenblättchen ist, desto mehr Sauerstoff kann aufgenommen werden. Ein einzelnes Kiemenblättchen besitzt eine Oberfläche von ungefähr 0,5 cm 2. Auf einem Kiemenbogen sind circa 100 Kiemenblättchen hintereinander aufgereiht. a) Berechne die Gesamtoberfläche der Kiemenblättchen eines Kiemenbogens. 1 b) Berechne die Gesamtoberfläche der Kiemenblättchen aller Kiemenbögen eines Fisches. 2. Erstellt das Modell eines Kiemenbogens mit vielen Kiemenblättchen. Schneidet aus einem Papiertaschentuch die ungefähre Form eines Kiemenblättchens aus und trennt die einzelnen Lagen vorsichtig voneinander. Fädelt die einzelnen Lagen Stück für Stück auf einem Blumendraht auf. 3. Führt folgenden Modellversuch aus und vervollständigt das Protokoll. Seite 13 von 15

14 Versuchsprotokoll Modellversuch: Warum ersticken Fische an Land? Phänomen: Fische können an der Luft nicht atmen. Fragestellung: Warum ersticken Fische an Land? 2 Hypothese: Durchführung: Gebt das Modell eures Kiemenbogens in eine Wasserschale und bewegt das Modell leicht hin und her. Zieht es aus der Wasserschale heraus und bewegt es wieder leicht hin und her. Beobachtung: Auswertung: Seite 14 von 15

15 Hilfekärtchen: 1 Hilfe 1: Berechnung der Gesamtoberfläche Gesamtoberfläche der KB = Anzahl der KB Oberfläche eines KB Kiemenblättchen = KB Ein Fisch besitzt beidseitig jeweils vier Kiemenbögen. 2 Hilfe 2: Modellversuch Kiemenblättchen Hier findet ihr Abbildungen zu den beiden Versuchsschritten. Beschreibt beide Bilder. Modell im Wasser Modell an der Luft Seite 15 von 15