PULSMESSUNG. Ein Baustein der Materialiensammlung Statistik in der Volksschule

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1 PULSMESSUNG Ein Baustein der Materialiensammlung Statistik in der Volksschule Zirka mal schlägt das Herz pro Minute bei einem Menschen im Ruhezustand. Ändert sich diese Pulsfrequenz bei körperlicher Betätigung? Diese Frage wird in diesem Baustein von den Kindern selbst beantwortet. Dabei wird nicht nur der Zusammenhang zwischen Anstrengung und Pulsfrequenz regelrecht begriffen, sondern auch das Pulsmessen eingehend geübt. Kurze Beschreibung des Beispiels: Das Pulsmessen muss am Beginn sorgfältig geübt werden, damit der weitere Versuch problemlos ablaufen kann. Danach wird eine einfache sportliche Betätigung (z.b. Schnurspringen) wiederholt durchgeführt und anschließend der Puls gemessen. Die Ergebnisse werden für jedes Kind in einem Diagramm festgehalten und gemeinsam besprochen. Fakten: Alter: Themen: Zeit: Materialaufwand: Unterrichtsart: 4. Klasse Pulsmessung, Erste Hilfe, Herz und Blutkreislauf 2-3 Stunden mittel 20% frontal, 40% Diskussion, 40% Gruppenarbeit Lehrmaterialien Statistik für die Volksschule 1 Christian Neumann

2 Einleitung Vorsicht! Da jeder Baustein für sich allein verwendbar sein soll, ist dies eine allgemeine Einleitung. Falls Sie die Einleitung zur Sammlung oder zu einem anderen Beispiel dieser Sammlung bereits kennen, springen Sie bitte gleich zum nächsten Abschnitt. Da Sie hier weiterlesen, ist dies Ihr erstes Beispiel aus der Sammlung Statistische Lehrmaterialien für die Volksschule. Aus diesem Grund möchte ich hier ganz kurz erläutern, welche Ziele mit dieser Materialiensammlung verfolgt werden und wie der allgemeine Ablauf eines solchen Beispiels aussehen soll. Die Materialiensammlung Statistische Lehrmaterialien für die Volksschule enthält ausgearbeitete Beispiele zur Vermittlung statistischer Inhalte, wobei folgende Gesichtspunkte zentrale Bedeutung haben. - fächerübergreifend: Die Beispiele sind nicht für einen eigenen Statistikunterricht gedacht, sondern zum Einsatz im Rahmen unterschiedlichster alltäglicher Themenkreise. Es soll gezeigt werden, daß die Verwendung statistischer Denk- und Arbeitsweisen in allen Bereichen gewinnbringend eingesetzt werden kann. - handlungsorientiert: Die Beispiele sind so ausgelegt, daß die Kinder stets selbst Hand anlegen können bzw. müssen und so anhand eigener Erfahrungen Erkenntnisse gewinnen. Dieser Freiraum ist zwar stets mit einer gewissen Unsicherheit verbunden, ermöglicht es aber auch, individuell auf die Kenntnisse und Leistungen der Kinder einzugehen. - modular: Jedes Beispiel steht grundsätzlich für sich allein, kann also unabhängig von allen anderen Beispiele durchgeführt werden. Am Ende der Materialiensammlung wird aber ein Konzept präsentiert, wie eine mögliche Reihung der Beispiele im Laufe des Volksschulunterrichts aussehen könnte. Der Aufbau der Beispiele besteht jeweils aus drei Teilen, einem Stichwortzettel, der genauen Beschreibung und dazu gehörigen Materialien. Der Stichwortzettel gibt einen gegliederten Überblick über den Ablauf des Beispiels und kann auch als Hilfe während der Durchführung dienen. Die Beschreibung ist selbst wiederum in drei Abschnitte gegliedert. Der Rahmen gibt ein mögliches Umfeld (Projekt, Thema o.ä.) an, in dem das Beispiel eingesetzt werden kann. Im Abschnitt Durchführung wird der Ablauf des Beispiels von der Einleitung bis zur Analyse der Ergebnisse ausführlich beschrieben. Schließlich bietet der Abschnitt Ideen für Erweiterungen verschiedene Anregungen, das Beispiel auszubauen, zu erweitern, zu verändern oder nochmals durchzuführen. Im Anhang befinden sich nützliche Materialien, wie z.b. Kopiervorlagen von Übersichtsblättern oder Musterlösungen, die die Verwendung der Beispiele erleichtern sollen. Außerdem werden die weiteren benötigten Materialien, die nicht enthalten sind, beschrieben und Vorschläge zu deren Beschaffung gemacht. Lehrmaterialien Statistik für die Volksschule 2 Christian Neumann

3 Ablauf in Stichworten Mögliche Fragen Einleitung Pulsmessung Puls finden bei sich selbst (bei jemand anderem) Puls zählen und gleichzeitig auf Zeit achten (in Gruppen) Wofür soll man den Puls messen können? Warum fühlt der Arzt den Puls? Einleitung Herz/Blutkreislauf Funktion des Blutes (Transport), des Herzens (Pumpe) Wie oft schlägt das Herz ca. pro Minute im Ruhezustand? Wird es bei körperlicher Anstrengung öfter schlagen? Wieso? Einleitung sportliche Betätigung Einteilung in Gruppen Austeilen von Zeitmessern, Übersichtsblättern, Stiften, etc. Auf los geht s los Durchführung der sportlichen Betätigung Pulsmessen! Eintragen Diskussion der Ergebnisse Meßreihen auf der Tafel befestigen Besprechung der Gemeinsamkeiten/ Unterschiede Ist die Pulsfrequenz bei allen Kindern bei Anstrengung höher? Warum? Warum nicht? Wie sieht der Durchschnitt aus? Lehrmaterialien Statistik für die Volksschule 3 Christian Neumann

4 Rahmen Dieser Baustein paßt hervorragend zu dem Abschnitt Herz und Blutkreislauf, der einen Bestandteil des im Lehrplan sowohl im Sach- als auch im Turnunterricht vertretenen Kapitels Bau und Funktionsweise des menschlichen Körpers darstellt. Obwohl teilweise die Grenzen der Fähigkeiten der Kinder erreicht werden, verbindet der Baustein sehr lohnende Elemente wie Durchführen von Messungen, selbständiges Erkennen und Darstellen von Zusammenhängen, Diskutieren von Gemeinsamkeiten und Unterschieden. Es zahlt sich also durchwegs aus, diesen handlungsorientierten statistischen Aspekt bei der Besprechung des menschlichen Körpers nicht zu vernachlässigen und auch diesen etwas anspruchsvolleren Baustein auszuprobieren. Durchführung Der Baustein stellt einige relativ hohe Anforderungen an die Kinder. Sie sollen nicht nur ihren Puls sicher finden und messen können (was anfangs allein schon genug Schwierigkeit darstellt), sondern unter Zeitdruck ihren Belastungspuls nach körperlicher Betätigung finden und richtig messen. Zusätzlich muß der Puls auch noch in einer Tabelle eingetragen werden und diese Prozedur wird sogar einige Male wiederholt. Auch wenn sich das am Anfang recht schwierig anhört, ist der Versuch bei überlegter Organisation durchaus machbar. Zunächst sollte das Finden des Pulses gemeinsam in der Klasse ohne Zeitdruck ein oder zwei Mal geübt werden. So finden die Kinder auch die Stelle, wo sie am besten messen können (z.b. am Hals oder am Handgelenk). Danach wird der Versuch in Zweiergruppen wiederholt, wobei ein Kind seinen eigenen Puls mißt und das andere Kind auf die Zeit achtet. Ist diese erste Hürde erst einmal geschafft, geht es in den Turnsaal, die eigentliche Übung kann beginnen. Gemeinsam wird die nun folgende Aufgabe besprochen: Jedes Kind soll zunächst 10x Schnur springen, danach wird der Puls gemessen und in einer Liste eingetragen. Dazu wird der Puls gesucht (am Handgelenk oder am Hals) und die Anzahl der Herzschläge über 15 Sekunden mitgezählt. Nach einer kurzen Pause wird 20x gesprungen und der Puls wird wieder gemessen. Diese Vorgang wird auch für 30x, 40x, 50x und 60x wiederholt. Für die Durchführung gibt es, je nach Anzahl der zur Verfügung stehenden Betreuungspersonen und Materialien mehrere Möglichkeiten: - Die Kinder werden in vier Gruppen geteilt, so daß sich in jeder Gruppe etwa fünf bis sieben Kinder befinden. Jede Gruppe wird von einem Erwachsenen betreut. Dieser gibt jeweils die Zeit vor, wann der Puls zu messen ist und trägt die Ergebnisse der Pulsmessung in eine gemeinsame Liste ein. Dieser Vorgang wäre für die erste Durchführung des Bausteins besonders günstig, da sich die Kinder auf die sportliche Betätigung und das Finden des Pulses konzentrieren können Lehrmaterialien Statistik für die Volksschule 4 Christian Neumann

5 und für sie die zusätzliche Schwierigkeit der Zeitmessung und des Eintragens in die Liste entfällt. Außerdem kann die Betreuungsperson recht gut darauf achten, ob die Messungen plausibel sind und etwaige Probleme erkennen, die später besprochen werden müssen. Für diese Version benötigt jede Betreuungsperson einen Zeitmesser mit Sekundenzähler und ein Übersichtsblatt 1. - Die Kinder werden in Dreiergruppen geteilt, jede Gruppe erhält ein Übersichtsblatt 2. Außerdem benötigt jede Gruppe einen Zeitmesser mit Sekundenanzeiger und pro Kind einen Buntstift. Das erste Kind springt 10x, der Puls wird gemessen und im Übersichtsblatt eingetragen. Danach springt das zweite Kind 10x, wieder wird der Puls gemessen und eingetragen. Diese Version ist jedenfalls zeitaufwendiger, bis das dritte Kind 60x gesprungen ist, vergeht sicherlich eine ¾ Stunde, außerdem benötigt jede Gruppe einen eigenen Zeitmesser und muß auf viele verschiedene Dinge gleichzeitig achten. Deshalb empfiehlt sich diese Version eher für eine wiederholte Ausführung. - Eine dritte Möglichkeit besteht darin, daß der/die Lehrer/in eine Sechsergruppe mit jenen Kindern bildet, die sich mit dem Springen allein vermutlich etwas schwerer tun würden und die selbständigeren Kinder Dreiergruppen bilden. Bei dieser Version muß der/die Lehrer/in allerdings seine gesamte Aufmerksamkeit auf die eigene Gruppe lenken und steht den anderen Gruppen bei Problemen kaum zur Verfügung. Am Ende dieser Meßreihe im Turnsaal sollte jedenfalls pro Gruppe ein vollständig ausgefülltes Übersichtsblatt 1 (bei Leitung durch den/die Lehrer/in) oder Übersichtsblatt 2 (bei Dreiergruppen) entstanden sein. Zurück in der Klasse, steht nun die Auswertung der Meßreihen am Programm. Falls die erste Durchführungsvariante gewählt wurde, müssen die Ergebnisse noch grafisch umgesetzt werden. Dazu erhält jedes Kind (oder ebenfalls in Zweier- oder Dreiergruppen) ein Übersichtsblatt 2, wo die schriftlich festgehaltenen Werte vom Übersichtsblatt 1 grafisch umgesetzt werden. Abbildung 1 zeigt den Übergang vom Text zur Grafik. Lehrmaterialien Statistik für die Volksschule 5 Christian Neumann

6 Name/Sprünge 0x 10x 20x 30x 40x 50x 60x Karl Heinz Julia Anna Peter Inge Jochen Abbildung 1: Übergang Text! Grafik Die Diagramme auf den Übersichtsblättern 2 können am besten gemeinsam analysiert werden, wenn sie allen Kindern gleichzeitig gut ersichtlich sind. Darum empfiehlt es sich, die Blätter abzusammeln, auf der Tafel (z.b. mit Magneten) zu befestigen und die Kinder davor in einem Halbkreis zu versammeln. Gemeinsam werden zunächst die Erfahrungen, Schwierigkeiten und Probleme beim Springen und Messen erörtert. Haben alle Kinder ihren Puls wirklich gefunden und richtig gezählt? Dabei wird bereits auf jene Diagramme eingegangen, deren Werte mit großer Sicherheit nicht den wahren Gegebenheiten entsprechen. Lehrmaterialien Statistik für die Volksschule 6 Christian Neumann

7 Bei den meisten Kindern sollte sich aber doch in etwa folgendes Bild ergeben haben: Abbildung 2: fertiges Diagramm für einen Springer Die gemessenen Werte der Kinder werden nun mit allgemeinen Aussagen verglichen, die Erkenntnisse werden formuliert und es wird geklärt, ob die Ergebnisse die Erwartungen bestätigen. Der Ruhepuls: Das Herz schlägt pro Minute ungefähr 80mal (d.h. pro 15 Sekunden ca. 20mal). Stimmt diese Aussage mit den Messungen überein? Obwohl der Ruhepuls von Kind zu Kind verschieden sein wird, sollte der Wert doch zirka in der Nähe von 80 Schlägen/Minute liegen. Extreme Differenzen deuten (bei sonstiger Gesundheit) auf Meßfehler hin. Steigt die Pulsfrequenz bei körperlicher Belastung? Bei den meisten Kindern wird der Puls um so höher werden, je öfter sie springen. Dabei kommt es nicht darauf an, welchen Ruhepuls das betreffende Kind hatte, bei Anstrengung steigt die Pulsfrequenz. Es kann durchaus vorkommen, dass sich der Puls von einem zum nächsten Durchgang kaum ändert, da die Belastung bei z.b. 40x und 50x springen annähernd gleich ist. Im Gesamtbild aber sollte der Puls bei 60x springen aber doch deutlich höher sein als bei 10x springen. Voraussetzung ist auch hier, dass die Kinder richtig messen und ordentlich springen. Lehrmaterialien Statistik für die Volksschule 7 Christian Neumann

8 Ideen für Erweiterungen Grundsätzlich ist bereits die Basisversion dieses Beispiels bereits so anspruchsvoll, dass sich die Erweiterungen nur mehr auf kleinere Modifikationen beschränken werden. Pulsmessen: Eine interessante, aber noch fehleranfälligere Variante ist die Pulsmessung jeweils bei einem anderen Gruppenmitglied. Auch diese Tätigkeit sollte zunächst ohne Zeitdruck geübt werden und bei einiger Sicherheit dann mit Zeitmessungen verbunden werden. In diesem Fall ist in einer Dreiergruppe jeweils ein Kind der "Springer", eines der "Zeitmesser" und eines der "Pulsmesser". Bewegungsart: Da manche Kinder erfahrungsgemäß mit dem Schnurspringen Probleme haben, soll hier nicht unerwähnt bleiben, dass es für diesen Baustein natürlich grundsätzlich nicht auf die Art der Bewegung ankommt. Es ist aber schon von Vorteil, wenn alle Kinder dieselbe Bewegung ausführen, z.b. auf eine Bank hüpfen/steigen, Kniebeugen o.ä. eignen sich aber genauso gut. Diskussion: In einer etwas umfangreicheren Nachbesprechungen werden weitere Fragestellungen erörtert. Woran könnte es zum Beispiel liegen, dass auch unter all den Kindern, die wahrscheinlich korrekt gemessen haben, eine teilweise große absolute Differenz in der Pulsfrequenz besteht? - Dafür werden v.a. zwei Gründe ausschlaggebend sein: unterschiedliche Kondition und unterschiedliche Anstrengungsbereitschaft der Springer. Was müsste man unternehmen, damit die Kondition zweier Kinder verglichen werden kann? - Wichtig ist hier die Vergleichbarkeit der Messungen. Es müssten also gleiche Ausgangsbedingungen vorliegen. In diesem Beispiel bedeutet das, dass die Kinder die gleiche körperliche Betätigung in gleicher Zeit absolvieren und ihren Puls richtig messen. Eine niedrigere Pulsfrequenz deutet dann auf bessere Kondition hin. Falls Interesse besteht, können die Kinder jetzt unter Berücksichtigung dieser Kriterien ihre Kondition miteinander vergleichen. Lehrmaterialien Statistik für die Volksschule 8 Christian Neumann

9 Materialien Folgende Materialien werden benötigt: - Übersichtsblatt 1: Die Tabelle dient zum Eintragen der Messergebnisse der Pulsmessung bei Durchführung in größeren Gruppen. - Übersichtsblatt 2: Diagramm zum Einzeichnen der Messergebnisse bei Durchführung in kleinen Gruppen - Übersichtsblatt 3: Anleitung zur Durchführung (insbes. Ausfüllen von Übersichtsblatt 2) - Springschnüre - Zeitmesser mit Sekundenanzeige (je nach Variante 4-15) Lehrmaterialien Statistik für die Volksschule 9 Christian Neumann

10 Übersichtsblatt 1 Pulsmessung Name/Puls Ruhepuls 10x 20x 30x 40x 50x 60x Lehrmaterialien Statistik für die Volksschule 10 Christian Neumann

11 Übersichtsblatt 2 Diagramm für Pulsmessung in kleinen Gruppen 0x 10x 20x 30x Anzahl der Sprünge 40x 50x 60x Puls (in 15 Sekunden) Lehrmaterialien Statistik für die Volksschule 11 Christian Neumann

12 Übersichtsblatt 3 - Pulsmessung Anleitung Anleitung: Am Beispiel von Karl, Julia und Heinz könnt Ihr den Ablauf des Beispiels mitverfolgen : Zunächst dürfen sich Karl, Julia und Heinz ein Symbol aussuchen, mit dem sie ihre Werte im Diagramm eintragen wollen. Karl wählt ein, Julia ein und Heinz ein. Im ersten Durchgang wird noch nicht gesprungen, sondern nur der Puls gemessen. Karl sucht seinen Puls am Handgelenk, während Julia die Uhr in der Hand hält. Sie sagt "Los!" und Karl beginnt seine Herzschläge zu zählen. Nach 15 Sekunden sagt Julia "Stop!", Karl hat 20 Herzschläge gezählt. Karl trägt das Ergebnis an der richtigen Stelle im Diagramm ein. Jetzt ist Julia an der Reihe. Auch sie zählt 15 Sekunden lang die Anzahl ihrer Herzschläge und kommt auf 16. Auch sie trägtihren Wert im Diagramm ein. Schließlich ist Heinz an der Reihe. Nachdem er seine Pulsfrequenz von 17 im Diagramm eingetragen hat, sieht es folgendermaßen aus: Lehrmaterialien Statistik für die Volksschule 12 Christian Neumann

13 Nun nimmt Karl die Schnur und springt 10x. Anschließend sucht er seinen Puls am Handgelenk. Julia schaut wieder auf die Uhr und sagt "Los!". Karl beginnt seine Herzschläge zu zählen. Nach 15 Sekunden sagt Julia "Stop!", Karl hat 22 Herzschläge gezählt und trägt das Ergebnis an der richtigen Stelle im Diagramm ein. Lehrmaterialien Statistik für die Volksschule 13 Christian Neumann

14 Als nächstes ist Julia mit dem Springen an die Reihe. Sie springt ebenfalls 10x und sucht danach ihren Puls. Während Heinz 15 Sekunden stoppt, zählt Julia ihre Herzschläge. Sie kommt auf eine Zahl von 16 und trägt dieses Ergebnis mit ihrem Symbol auf dem Übersichtsblatt ein. Als letzter im ersten Durchgang springt Heinz 10x und sucht danach seinen Puls. Während Karl die 15 Sekunden stoppt, zählt Heinz seine Herzschläge mit. Auch er trägt das Ergebnis (18 Schläge) in das Diagramm ein. Der erste Durchgang ist damit geschafft, jetzt ist Karl wieder an der Reihe. Er springt diesmal 20x und sucht dann seinen Puls. Julia misst wieder 15 Sekunden. Karls Herz schlug in diesen 15 Sekunden 25 mal. Er trägt dieses Ergebnis wieder mit seinem Symbol im Diagramm ein. Danach sind wiederum Julia und Heinz an der Reihe, auch sie springen und messen ihren Puls. Schließlich folgen noch vier weitere Durchgänge, in denen 30x, 40x, 50x und 60x gesprungen wird. Der gemessene Puls wird stets im Diagramm eingetragen. Lehrmaterialien Statistik für die Volksschule 14 Christian Neumann

15 Wichtig! Die Anzahl der Sprünge ändert sich von Durchgang zu Durchgang, der Puls wird aber immer 15 Sekunden lang gemessen! Am Ende des Springen sieht das gemeinsame Diagramm von Karl, Julia und Heinz so aus: So, nun seid Ihr an der Reihe. Auf los geht s los! Lehrmaterialien Statistik für die Volksschule 15 Christian Neumann