Didaktische FWU-DVD. Die Zelle. Grundbaustein des Lebens. Mit 3D-Interaktion

Transkript

1 Didaktische FWU-DVD Die Zelle Grundbaustein des Lebens Mit 3D-Interaktion

2 Zur Bedienung Mit den Pfeiltasten der Fernbedienung (DVD-Player) oder der Maus (Computer) können Sie Menüpunkte und Buttons ansteuern und mit der OK-Taste bzw. Mausklick starten. Hauptmenü führt zurück zum Hauptmenü. Um das Arbeitsmaterial zu sichten / auszudrucken, legen Sie die DVD in das Laufwerk Ihres Computers ein und öffnen den Ordner material. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite. Bezug zu Lehrplänen und Bildungsstandards Die Schülerinnen und Schüler verstehen die Zelle als System; beschreiben Zellen als strukturelle und funktionelle Grundbausteine von Lebewesen; verstehen die Funktionen der verschiedenen Zellbestandteile; vergleichen pflanzliche und tierische Zellen hinsichtlich ihrer Struktur; stellen einen Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion unterschiedlicher Zelltypen her; verstehen den Zusammenhang zwischen mikroskopischem Bild und tatsächlicher Zellstruktur; verstehen die Begrenztheit der Zellgröße in Bezug auf den Energiestoffwechsel; erläutern Fotosynthese und Zellatmung als wichtige Prozesse des Energiestoffwechsels; nutzen die Methode des kriteriengeleiteten Vergleichens auf verschiedenen Organisationsebenen; erörtern Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes eines Lichtmikroskops zur Erschließung struktureller Details verschiedener Objekte; stellen mikroskopische Bilder von Zellen in Zeichnungen dar; stellen komplexe Sachverhalte verständlich mit Hilfe der Fachsprache dar; üben sich in Medienkompetenz. 2

3 Zum Inhalt Die Zelle Grundbaustein des Lebens Film (17 min) Der komplett animierte Film führt spielerisch in die mikroskopische Ebene ein. Die Schülerinnen und Schüler begleiten das Mädchen Zora, das sowohl pflanzliche als auch tierische Zellen unter dem Lichtmikroskop untersucht. Nach der Einführung aller erkennbaren Zellstrukturen werden verschiedene Gewebeschnitte gezeigt. So kann ein Einblick in die Vielfalt unterschiedlicher Zelltypen gewonnen werden, die je nach Bau und Struktur unterschiedliche Funktionen übernehmen. Die Organisationsebenen des Körpers werden am Beispiel der Leberzellen vorgestellt. Die Frage, warum Zellen eigentlich so klein sind, wird abschließend über den Vergleich mit einem Würfel geklärt. Mit wachsender Zellgröße würde der Energiebedarf der Zelle deutlich schneller zunehmen als die Möglichkeit, neue Energie über die Zelloberfläche nachzuliefern. Bei kleineren Zellen ist das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen größer. 3

4 Menü: Die Zelle Grundbaustein des Lebens (Filmsequenzen) Aufbau von pflanzlichen Zellen (Filmsequenz 5:10 min) Jedes Lebewesen besteht aus unzähligen Zellen. Um einen Blick auf die Zellebene zu werfen, brauchen wir ein Mikroskop, das Strukturen vergrößern kann. Ein Lichtmikroskop zum Beispiel. Mit diesem untersucht Zora Zellen aus dem Blatt der Wasserpest. Es werden die Zellbestandteile Zellwand und Zellmembran, Zellkern und Zellplasma sowie Vakuole und Chloroplasten gezeigt und ihre spezifischen Funktionen kurz angesprochen. Vielfalt pflanzlicher Zelltypen (Filmsequenz 4:00 min) Die meisten Pflanzenzellen haben den gleichen Grundaufbau, übernehmen aber unterschiedliche Aufgaben innerhalb der Pflanze. Je nach Einsatzort und Funktion unterscheiden sich die Zelltypen deutlich voneinander. Beispielhaft werden Zellen der Epidermis, des Parenchymgewebes, der Wasserleitgefäße sowie Schließ- und Meristemzellen vorgestellt und deren Besonderheiten hervorgehoben. Aufbau von tierischen Zellen (Filmsequenz 1:10 min) In tierischen und somit auch menschlichen Zellen findet man beim Blick durchs Lichtmikroskop deutlich weniger 4

5 werden Haut-, Nerven- und Leberzellen sowie Skelettmuskelzellen und Rote Blutkörperchen vorgestellt. Zellorganellen als bei Pflanzenzellen. Eine Zelle unserer Mundschleimhaut wird von einer Zellmembran umgeben. In der Zelle sieht man einen Zellkern und das Zellplasma. Bestandteile wie eine Vakuole, Chloroplasten oder eine dicke Zellwand wie bei einer Pflanzenzelle gibt es bei einer tierischen Zelle nicht. Organisationsebenen des Körpers (Filmsequenz 3:20 min) Das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen bestimmt, wie schnell Stoffwechselprozesse in der Zelle stattfinden können. Umso kleiner eine Zelle ist, desto schneller kann Energie umgesetzt werden. Deshalb bestehen Organismen aus unzähligen, kleinen Zellen. Um diesen komplexen Sachverhalt vereinfacht und nachvollziehbar darzustellen, wird der Vergleich zu einem Würfel herangezogen. Zellen sind auf bestimmte Aufgaben spezialisiert und schließen sich zu Geweben und schließlich zu Organen zusammen. Alle Organe zusammen bilden einen leistungsfähigen Organismus sei es Mensch, Tier oder Pflanze. Vielfalt tierischer Zelltypen (Filmsequenz 2:10 min) Nicht nur Pflanzen besitzen unterschiedliche Zelltypen. Auch in unserem Körper findet man viele verschiedene Zelltypen, die sich je nach Funktion im Aufbau und Aussehen unterscheiden. Beispielhaft 5

6 Die Zelle Feinbau von Zellen Film (6 min) In den Zellen findet man zahlreiche Organellen. Die Größeren wie Zellwand, Zellmembran, Zellkern, Zellplasma, Vakuole und Chloroplasten erkennt man schon unter dem Lichtmikroskop. Um kleinere Strukturen sichtbar zu machen, müssen die Zellen mit den Strahlen eines Elektronenmikroskops vergrößert werden. Der Film beschreibt den Feinbau von Zellen. Dabei werden die Mitochondrien, die Ribosomen, das endoplasmatische Retikulum sowie der Golgi-Apparat vorgestellt und ihre Funktion kurz erläutert. Grafiken Tierzelle Pflanzenzelle (Lichtmikroskop) Anhand dieser Grafik können die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen einer pflanzlichen und einer tierischen Zelle erarbeitet werden. Die rein grafische Darstellung erleichtert die Zuordnung der Zellbestandteile. Es liegt zusätzlich eine beschriftete Version vor. Tierzelle Pflanzenzelle (Feinbau) Die Grafik zeigt den Feinbau einer typischen pflanzlichen und tierischen Zelle im Vergleich. Hier sind Zellbestandteile wie Mitochondrien, Ribosomen, der Golgi-Apparat oder das endoplasmatische Retikulum sichtbar Strukturen, die unter dem Lichtmikroskop verborgen bleiben. Es liegt zusätzlich eine beschriftete Version vor. Größenvergleich verschiedener Zellen Die Grafik stellt übersichtlich die Größenunterschiede verschiedener Zellen und Zelltypen dar. Dabei werden Zellen, die noch mit dem Auge sichtbar sind (z. B. Pantoffeltierchen) mit Zellen und Strukturen verglichen, die nur unter dem Lichtmikroskop (Hefezelle, Zellkern) oder Elektronenmikroskop (Bakterien, Mitochondrien) sichtbar sind. Im Arbeitsmaterial stehen weitere Grafiken und mikroskopische Aufnahmen verschiedener Tier- und Pflanzenzellen zur Verfügung. 6

7 3D-Interaktion Die Zelle Grundbaustein des Lebens Anhand der 3D-Interaktion können die Schülerinnen und Schüler selbstständig den Aufbau einer typischen Pflanzenund Tierzelle erforschen. Dazu können Beschriftungen sowie Infotexte zu den einzelnen Zellbestandteilen eingeblendet werden. Um das erlernte Wissen nochmals zu überprüfen, stehen zwei Aufgaben bereit: Als erstes muss eine Pflanzenzelle beschriftet und anschließend zu jedem Zellorganell die richtige Aussage gefunden werden. Da in der Interaktion auch Zellorganellen wie Mitochondrien, Ribosomen oder Golgi- Apparat behandelt werden, ist die Interaktion hauptsächlich für höhere Klassenstufen (Mittelstufe, beginnende Sekundarstufe II) geeignet, in denen diese Zellorganellen schon eingeführt wurden. 7

8 Verwendung im Unterricht Die Produktion ist in verschiedenen Jahrgangsstufen zielführend einsetzbar. Im biologischen Anfangsunterricht (je nach Schulform bereits in der 5./6. Jahrgangsstufe) bietet der Film Die Zelle Grundbaustein des Lebens einen ersten Zugang in die mikroskopische Welt der Zellen. Der Film Die Zelle Feinbau von Zellen eignet sich vor allem für höhere Jahrgangsstufen (Mittelstufe sowie beginnende Sekundarstufe II). Hier wird dieser grobe Blick um elektronenoptisch erkennbare Strukturen erweitert, wodurch auch eine differenziertere Betrachtung von Stoffwechselvorgängen, insbesondere des Energiestoffwechsels, auf zellulärer Ebene ermöglicht wird. In der Produktion wird besonders Wert darauf gelegt, begrifflich-terminologisches Wissen auf ein notwendiges Maß zu reduzieren und einen Schwerpunkt auf konzeptuelles Verständnis mit Bezug zu biologischen Basiskonzepten zu legen. Die Konzepte zu Struktur und Funktion, Variabilität und Angepasstheit, Organisationsebenen und Kompartimentierung können mithilfe der beigefügten Arbeitsmaterialien vertieft werden. Die Vorzüge der gewählten Filmkonzeption zeigen sich insbesondere darin, dass durch die Kombination an vergrößernden Realaufnahmen und modellierenden Animations sequenzen ein Höchstmaß an Anschau lichkeit erreicht wird. Die Produktion kann im Rahmen der folgenden Schwerpunkte eingesetzt werden: Grundaufbau von pflanzlichen und tierischen Zellen und deren Vergleich Bestandteile grüner pflanzlicher Zellen und deren Funktionen (Beispiel Wasserpest) Bestandteile tierischer Zellen und deren Funktionen (Beispiel Mundschleimhautzelle) Lichtmikroskopische Einblicke in verschiedene pflanzliche und tierische Gewebe Zusammenhang zwischen mikroskopischem Bild und tatsächlicher Struktur Zellen unter dem Elektronenmikroskop (Feinbau von Zellen) Organisationsebenen des Körpers Zusammenhang zwischen Zellgröße und Energiestoffwechsel; Begrenztheit der Zellgröße Formenvielfalt: Zellen als räumliche Gebilde 8

9 Arbeitsmaterial Als Arbeitsmaterial steht Ihnen im ROM- Teil ein umfangreiches Angebot an ergänzenden Materialien zur Verfügung (siehe Tabelle). Die Arbeitsblätter liegen sowohl als PDFals auch als Word-Dateien vor: Die PDF-Dateien können am PC direkt ausgefüllt oder ausgedruckt werden. Die Word-Dateien können bearbeitet und so individuell an die Unterrichtssituation angepasst werden. Ordner Didaktische Hinweise Arbeitsblätter (mit Lösungen) Infotexte Bilder / Grafiken Filmtexte 3D-Interaktion Programmstruktur Weitere Medien Produktionsangaben Materialien Hinweise zum Einsatz des Films, der Sequenzen und der ergänzenden Arbeitsmaterialien 1) Einblick in die Welt der Zellen 2) Von der Zelle zum komplexen Organismus 3.1) Ein Blick in die Zellen der Wasserpest (Lichtmikroskop) 3.2) Ein Blick in die Zellen der Wasserpest (Feinbau) 4) Zelle = Zelle? 5) Warum sind Zellen eigentlich so klein? 6) Energiestoffwechsel in der Zelle Das Lichtmikroskop Aufbau und Verwendung Das Elektronenmikroskop Aufbau und Verwendung Zellen der Wasserpest (Lichtmikroskop) Tierzelle Pflanzenzelle (Lichtmikroskop) (mit/ohne Beschriftung) Mundschleimhautzelle (Lichtmikroskop) Zelltypen in einem Blatt Lichtmikroskopische Aufnahmen pflanzlicher Zellen (6 Bilder) Lichtmikroskopische Aufnahmen tierischer Zellen (8 Bilder) Tierzelle Pflanzenzelle (Feinbau) (mit/ohne Beschriftung) Größenvergleich verschiedener Zellen Filmtexte als PDF-Dokument Die Zelle Grundbaustein des Lebens Übersicht über den Aufbau der DVD Informationen zu ergänzenden FWU-Medien Produktionsangaben zur DVD und zum Film 9

10 Die Zelle Grundbaustein des Lebens Programmstruktur Die Zelle Grundbaustein des Lebens Programmstruktur Hauptmenü Die Zelle Grundbaustein des Lebens Die Zelle Grundbaustein des Lebens Tierzelle Pflanzenzelle (Lichtmikroskop) Die Zelle Grundbaustein des Lebens Die Zelle Feinbau von Zellen Tierzelle Pflanzenzelle (Feinbau) Film 17 min Sequenzen Grafik Film 6 min Grafik Untermenü Die Zelle Grundbaustein des Lebens Aufbau von pflanzlichen Zellen Vielfalt pflanzlicher Zelltypen Aufbau von tierischen Zellen Vielfalt tierischer Zelltypen Organisationsebenen des Körpers 5:10 min 4:00 min 1:10 min 2:10 min 3:20 min Größenvergleich verschiedener Zellen Grafik Arbeitsmaterial Arbeitsmaterial Didaktische Hinweise 6 Arbeitsblätter 6 Grafiken 14 Bilder 3D-Interaktion 4 Texte Programmstruktur Weitere Medien 10

11 Produktionsangaben Die Zelle Grundbaustein des Lebens (DVD) Produktion FWU Institut für Film und Bild, 2015 DVD-Konzept Christina Lehni DVD-Authoring und Design TV Werk GmbH im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2015 Grafiken Weglowinthedark. Heike Gewehr Arbeitsmaterial Dr. Michael Germ Jessica Thomsen Begleitheft Christina Lehni Pädagogische Referentin im FWU Christina Lehni Produktionsangaben zu den Filmen Die Zelle Grundbaustein des Lebens Die Zelle Feinbau von Zellen Produktion Weglowinthedark. im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2015 Buch, Regie & Gestaltung Antonia Kühn Dominic Bünning Mikroskopische Aufnahmen Jörg Weiß, Mikroskopisches Kollegium Bonn Ronald Schulte Dr. Michaela Schweizer, Zentrum für Molekulare Neurobiologie Hamburg, UKE Dr. Torben Johann Hausrat, Zentrum für Molekulare Neurobiologie Hamburg, UKE Christina Lehni Fotos Carsten Dammann Stock-Footage Pond5.com Sound-Design Sven Lütgen Sprecher Andreas Karg Fachberatung Dr. Michael Germ Redaktion Christina Lehni Nur Bildstellen/Medienzentren: öv zulässig 2015 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D Grünwald Telefon (089) Telefax (089) info@fwu.de vertrieb@fwu.de Internet 11

12 Didaktische FWU-DVD Die Zelle Grundbaustein des Lebens Egal ob Pflanze oder Tier, ob groß oder klein alle Lebewesen bestehen aus Zellen. Doch wie ist eine Zelle aufgebaut? Und sehen alle Zellen genau gleich aus? Die komplett animierte Produktion führt in die mikroskopische Ebene ein. Dabei begleiten die Schülerinnen und Schüler das Mädchen Zora, das sowohl pflanzliche als auch tierische Zellen unter dem Mikroskop untersucht. Eine Mischung aus Realaufnahmen und grafisch vereinfachten Darstellungen ermöglicht einen Zugang zur schwer vorstellbaren Zell ebene. Neben Film und Sequenzen stehen Arbeitsblätter, Grafiken, eine 3D-Interaktion und weitere Unterrichtsmaterialien zur Verfügung. Erscheinungsjahr: 2015 Laufzeit: 23 min Filme: 2 Sequenzen: 5 Grafiken / Bilder: 20 Sprache: Deutsch DVD-ROM-Teil: Interaktion: Arbeitsblätter: Adressaten: Unterrichtsmaterialien 3D-Interaktion 6 (mit Lösungen; z. T. binnendifferenziert) Allgemeinbildende Schule (Klasse 6-11) Schlagwörter: Chloroplast, Endoplasmatisches Retikulum, Energiestoffwechsel, Elektronenmikroskop, Epidermis, Epithel, Fotosynthese, Gewebe, Golgi-Apparat, Lichtmikroskop, Meristem, Mitochondrium, Mundschleimhaut, Nervenzelle, Organ, Organisationsebene, Organismus, Parenchym, Ribosom, Tüpfel, Vakuole, Wasserpest, Zellatmung, Zellkern, Zellmembran, Zellplasma, Zelltyp, Zellwand, Zellverband Systematik: Biologie Lehrprogramm gemäß 14 JuSchG Allgemeine Biologie Biologische Forschung, biologische Arbeitsmethoden Allgemeine Biologie Zellenlehre Botanik Allgemeine Botanik Menschenkunde Stoffwechsel, Innere Organe Zoologie Allgemeine Zoologie GEMAFREI FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz Grünwald Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) info@fwu.de Bestell-Hotline: +49 (0) vertrieb@fwu.de