Worum geht es? Der Experimentiertag Neurobiologie ist buchstäblich reizvoll und spannend! Die Teilnehmenden erleben das Phänomen der Reizbarkeit zunächst am Salinenkrebs Artemia salina. Danach untersuchen sie an sich selbst verschiedene Phänomene wie beispielweise den Lidschluss- oder den Patellarsehnenreflex. Durch Aufzeichnen eines eigenen EKGs und EMGs lernen die Schülerinnen und Schüler Spannung und elektrische Impulse der Nervenzellen kennen. Die Weiterleitung dieser elektrischen Impulse über das Axon wird mithilfe eines Modellversuches veranschaulicht. Dabei erarbeiten die Teilnehmenden auch die Funktion der Myelinisierung von Axonen. Schülerinnen und Schüler der Sek-II ermitteln abschließend mithilfe von Diffusionskammern experimentell Eigenschaften von Neuromembranen (für Sek-I ist dieses Experiment optional, sofern ausreichend Zeit ist). Der Experimentiertag ist somit eine sehr gute Ergänzung für den Neurobiologie-Unterricht. Anspruch und Tiefe werden für die Schüler:innen ihrem Jahrgang entsprechend maßgeschneidert.
Bezug zur FZJ-Forschung Das Forschungszentrum Jülich ist Europas größtes Hirnforschungszentrum, hier wird versucht, das menschliche Gehirn in seiner ganzen Komplexität zu verstehen. Wir geben an diesem Tag einen ersten Einblick in die interdisziplinäre Forschung.
Vorgesehene Experimente
Reizbarkeit von Organismen: - optischer Reiz - chemischer Reiz Eigenschaften von Reflexen: - * Wie läuft ein Eigenreflex ab? - * Welche Eigenschaften hat der Lidschluss-Reflex? - Wie groß ist die Geschwindigkeit der Informationsweiterleitung beim Achillessehnen-Reflex? Sichtbarmachen von neuronalen Abläufen - Was kann ich an einem EKG ablesen? - Welche Gemeinsamkeiten zwischen EKG und EMG kann man sichtbar machen? Eigenschaften der Neuromembranen - Welche Vorgänge laufen während der Diffusion ab? - Welche Eigenschaften hat die Neuromembran? ** Erregungsweiterleitung am Axon - Wie schnell läuft die Erregungsleitung am „nackten“ Axon ab? - Welche Funktion hat die Myelinisierung des Axons?
* nur Sek-I ** bei ausreichend zur Verfügung stehender Experimentierzeit optional für Sek-II
Lernvoraussetzungen
Sek-I Die Schüler:innen sollen… - Bau und Funktionen von Nervenzellen kennen - ein Reiz-Reaktionsschema erstellen können - den Begriff "Spannung" kennen - ggf. den Unterschied zwischen Fremd- und Eigenreflex kennen
Sek-II Die Schüler:innen sollen… - Bau und Funktion von Nervenzellen kennen - ein Reiz-Reaktionsschema erstellen können - Mechanismen des Membrantransports (insbesondere Diffusion, Osmose) kennen - die Begriffe "Potenzial" und "Spannung" definieren können
Vorteilhafte, aber nicht zwingende Lernvoraussetzungen: - Aufbau und Eigenschaften von Biomembranen (insbesondere selektive Permeabilität) kennen - die Begriffe Membranpotenzial, Ruhepotenzial, Aktionspotenzial und Depolarisation einordnen können - wissen, was Ionengitter, Dissoziation von Ionen und elektrostatische Anziehungskräfte sind
Anbindung an den Lehrplan
Mittelstufe (Biologie, Gymnasium)
Thema Sinnesorgane + Kommunikation und Regulation Kompetenzen den Sek I-Lehrplans: - die SuS beschreiben den Aufbau des Nervensystems einschließlich ZNS und erklären die Funktion im Zusammenwirken mit Sinnesorganen und Effektor (Reiz-Reaktions-Schema) (SF10) - die SuS beschreiben die Zusammenarbeit von Sinnesorganen und Nervensystem bei Informationsaufnahme, -weiterleitung und -verarbeitung. (SF12)
Mittelstufe (Biologie, Gesamtschule)
Inhaltsfeld Information und Regulation Kompetenzen des Biologie-Lehrplanes: - die SuS können den Aufbau und die Vernetzung von Nervenzellen beschreiben und ihre Funktion bei der Erregungsweiterleitung und bei Kommunikationsvorgängen erläutern (UF1)
Mittelstufe (Biologie, Realschule)
Thema: Vom Umweltreiz zum Sinneseindruck (Neuronale Steuerung und Regelung) Kompetenzen des Biologie-Lehrplanes: - die SuS können den Aufbau und Vernetzung von Nervenzellen mithilfe von Modellen beschreiben und ihre Funktion erklären (UF1)
Mittelstufe (Biologie, Hauptschule)
Kompetenzen des Biologie-Lehrplans: - die SuS können die Funktion von Auge und Ohr in ein Reiz-Reaktionsschema einordnen und die Bedeutung von Nervenzellen erläutern (UF3)
Oberstufe (Gymnasium, Gesamtschule)
Grundkurs Inhaltliche Schwerpunkte: Grundlagen der Informationsverarbeitung - Bau und Funktion von Nervenzellen: Ruhepotential, Aktionspotential, Erregungsleitung Fachliche Verfahren: Potenzialmessungen Kompetenzen des Sek II-Lehrplanes: - die SuS erläutern am Beispiel von Neuronen den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion (S3, E12) - die SuS vergleichen kriteriengeleitet kontinuierliche und saltatorische Erregungsleitung und wenden die ermittelten Unterschiede auf neurobiologische Fragestellungen an (S6, E1–3) Ausgewählte Beiträge zu den Basiskonzepten individuelle und evolutive Entwicklung: - Zelldifferenzierung am Beispiel der Myelinisierung von Axonen bei Wirbeltieren
Leistungskurs Inhaltliche Schwerpunkte: Grundlagen der Informationsverarbeitung - Bau und Funktionen von Nervenzellen: Ruhepotenzial, Aktionspotenzial, Erregungsleitung, primäre und sekundäre Sinneszelle, Rezeptorpotenzial Fachliche Verfahren: Potenzialmessungen Neurophysiologische Verfahren Kompetenzen des Sek II-Lehrplans: - die SuS erläutern am Beispiel von Neuronen den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion (S3, E12) - ... erklären Messwerte von Potenzialänderungen an Axon und Synapse mithilfe der zugrundeliegenden molekularen Vorgänge und stellen die Anwendung eines zugehörigen neurophysiologischen Verfahrens dar (S3, E14) - ... vergleichen kriteriengeleitet kontinuierliche und saltatorische Erregungsleitung und wenden die ermittelten Unterschiede auf neurobiologische Fragestellungen an (S6, E1–3) Ausgewählte Beiträge zu den Basiskonzepten individuelle und evolutive Entwicklung: - Zelldifferenzierung am Beispiel der Myelinisierung von Axonen bei Wirbeltieren Prozessbezogene Kompetenzen (Auszüge): - die SuS können Untersuchungen und Experimente selbstständig, zielorientiert und sachgerecht durchführen und dabei mögliche Fehlerquellen benennen - ... können Aufzeichnungen von Beobachtungen und Messdaten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese formal beschreiben - .... beobachten kriteriengeleitet und messen sowie beschreiben gewonnene Ergebnisse objektiv und frei von eigenen Deutungen - ... dokumentieren Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge - ... interpretieren Daten bezüglich einer Fragestellung, leiten daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ab und beschreibene diese fachlich angemessen
Anzahl der Teilnehmenden min. 10 Personen max. 26 Personen (Falls Ihre Klasse größer ist, kontaktieren Sie uns bitte im Vorfeld.) plus 1-2 Begleitpersonen
Beginn - Ende 08:45 - ca. 16:00 Uhr
Kosten 10,00 € pro Person inklusive Mittagsverpflegung
Haben Sie noch Fragen? In unseren FAQ haben wir bereits zahlreiche Antworten zusammengetragen. Wenn Sie die benötigte Information dort nicht finden, kontaktieren Sie uns bitte.
