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Unterricht: Herr Jonas taucht ab

  • Modell Brustkorb in vier Meter Tiefe (Quelle SWR) In 4m Tiefe lastet auf dem Brustkorb ein Druck von über einer Tonne
  • Modell Ohr (Quelle SWR) Das Ohr schmerzt in der Tiefe.
  • Modell Kiemen eines Fisches  (Quelle SWR) Modell: Kiemen eines Fisches
  • Modell Kiemen (Quelle SWR) Modell Kiemen

Der Film geht von den Erfahrungen aus, die Schüler bereits mit Schwimmen und Tauchen im Schwimmbad gemacht haben. Beim Tauchen müssen sie immer wieder zum Luft holen an die Oberfläche, sie sehen nicht scharf und bei schon geringer Wassertiefe fühlt sich der Brustkorb eng an. Der Film gibt Begründungen für diese und viele weitere Phänomene, die mit dem Tauchen zu tun haben. Er zeigt, welche Anpassungen aquatische Organismen an das Leben im Wasser besitzen und wie sie so die Probleme vermeiden, denen sich der Mensch beim Tauchen gegenüber sieht.

Die Struktur des Films ermöglicht insbesondere den Einsatz im integrierten naturwissenschaftlichen Unterricht, in dem das Tauchen unter biologischen, physikalischen und auch chemischen Aspekten betrachtet wird. Hier könnte der Film als Startpunkt für die Arbeit in Gruppen dienen. Der Film gibt dabei die Unterthemen zum Großthema Tauchen vor: Atmen mit Kiemen, Taucherkrankheit, Ohrenschmerzen beim Tauchen, Sehen unter Wasser, Stoffwechselvorgänge unter Wasser und vieles mehr. Der Film kann jedoch auch im Rahmen mehrerer Unterrichtseinheiten des (nicht-integrierten) Biologieunterrichts der Sekundarstufe I zum Einsatz kommen, so beispielsweise bei der Behandlung der Atmung der Fische und des Menschen.

Besonders hervorzuheben ist, dass einige Forderungen der Bildungsstandards im Fach Biologie für den mittleren Bildungsabschluss, wie sie von der Kultusministerkonferenz am 16.12.2004 beschlossen worden sind, mit Hilfe des Films exemplarisch erarbeitet werden können. Die Bildungsstandards im Fach Biologie betonen für den Kompetenzbereich Fachwissen die Strukturierung der Unterrichtsinhalte nach drei Basiskonzepten: System, Struktur und Funktion, Entwicklung . Die Arbeit mit diesen drei Basiskonzepten soll „ein systemisches und multiperspektivisches Denken sowie eine Beschränkung auf das Wesentliche fördern“. Der Film „Herr Jonas taucht ab“ ist sehr geeignet, um beispielhaft das Basiskonzept Struktur und Funktion, das zweite Basiskonzept des Kompetenzbereiches Fachwissen zu thematisieren. Insbesondere wird auf den Zusammenhang zwischen Bau und Funktion der Kiemen eingegangen. Es wird aber auch deutlich, dass einige Eigenschaften des menschlichen Körpers, wie der Bau des Auges, der Bau des Ohres oder die Zusammensetzung des Blutes es verhindern, dass der Mensch in große Wassertiefen vordringen oder gar ohne Hilfsmittel dort bleiben kann.

Im Film wird das Prinzip der Oberflächenvergrößerung zur Erklärung der Funktionsweise der Kiemen des Fisches herangezogen. Je größer die Oberfläche einer (biologischen) Struktur ist, desto größer kann die Menge an Stoffen sein, die über diese Oberfläche ausgetauscht werden. Die Struktur der Kieme mit einer besonders großen Oberfläche ermöglicht letztlich also die Funktion der Kieme: Sauerstoffaufnahme über ihre Oberfläche in die Kapillaren und Übertritt von Kohlenstoffdioxid aus den Kapillaren in das umgebende Wasser. Um dieses in der Biologie sehr häufig auftretende Prinzip zu verdeutlichen, dienen die Aufgaben auf Arbeitsblatt 2. Am Beispiel einfacher Oberflächenberechnungen sollen die Schüler das Prinzip der Oberflächenvergrößerung mathematisch erfassen und so in die Lage versetzt werden, diesen Sachverhalt auf die Kiemen eines Fisches zu übertragen.

Ein weiteres Prinzip, das sich durch den naturwissenschaftlichen Unterricht zieht, ist das Gegenstromprinzip. Dieses Prinzip wird wiederum am Beispiel der Kieme verdeutlicht. Stoffe strömen bis zum Konzentrationsausgleich von einem Ort höherer Konzentration zu einem Ort niedriger Konzentration (Diffusion). Sauerstoff, der im Wasser stärker konzentriert ist als im Blut, das die Kiemen durchfließt, strömt aus dem Wasser durch die dünnen Wände in die Kapillaren der Kiemen. Umgekehrt strömt Kohlenstoffdioxid aus den Kapillaren durch die dünnen Wände der Kiemen in das umgebende Wasser, in dem eine geringere Kohlenstoffdioxidkonzentration vorliegt. Das Gegenstromprinzip bewirkt auch eine Einschränkung des Verlustes von Körperwärme über die Füße etwa bei Eisbären oder die Konzentration von Harn über die Henlesche Schleife der Nieren. Arbeitsblatt 3 soll das für die Schüler schwierige Prinzip illustrieren.

Arbeitsblätter

  • Arbeitsblatt 1: Angepasstheiten verschiedener Lebewesen an den Lebensraum Wasser
  • Arbeitsblatt 2: Das biologische Prinzip der Oberflächenvergrößerung
  • Arbeitsblatt 3: Die Kiemenatmung der Fische, oder: Das Gegenstromprinzip

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