Inhalt und Einsatz im Unterricht

"Auge & optischer Sinn I" (Biologie Sek. I, Kl. 5-9)

Diese DVD behandelt das Unterrichtsthema "Auge und optischer Sinn" fürdie gesamte Sekundarstufe I, also für die Klassenstufen 5+6 und 7-9.

Das DVD-Hauptmenü bietet deshalb die Auswahl zwischen zwei Untermenüs:"Klassen 5+6" und "Klassen 7-9"

In diesen beiden Untermenüs der DVD finden Sie insgesamt 7 Filme: Klassen 5+6Aufbau des Auges 5:00 minWie wir sehen 3:40 minSchutz des Auges 3:40 min(+ Grafikmenü mit 6 Farbgrafiken)

Klassen 7-9Aufbau von Auge und Netzhaut 9:10 minSehen in Schwarzweiß und Farbe 6:10 minAkkommodation und Adaptation 5:50 minSehfehler 4:25 min(+ Grafikmenü mit 14 Farbgrafiken)

3D-Computeranimationen in unterschiedlichen Abstraktions- undSchwierigkeitsgraden verdeutlichen Aufbau und Leistung des menschlichenAuges und des optischen Sinns. Die Inhalte der Filme sind jeweils altersstufen-und lehrplangerecht aufbereitet.Die 3D-Computeranimationen sind filmisch eingebettet in eine unterhaltsamekleine Rahmenhandlung: Die Filme begleiten einige Kinder (Filme Kl. 5+6) undden Architekturstudenten Markus (Filme Kl. 7-9) in unterschiedlichenSituationen des täglichen Lebens und vermitteln einen sehr umfassendenEindruck von der Leistungsfähigkeit des Sinnesorgans Auge und des optischenSinns.

Ergänzend zu den o.g. 7 Filmen finden Sie auf dieser DVD:

- 20 Farbgrafiken, die das Unterrichtsgespräch illustrieren (in den Grafik-Menüs)

- 18 ausdruckbare pdf-Arbeitsblätter, jeweils in Schüler- und in Lehrerfassung (im DVD-ROM-Bereich)

Im GIDA-"Testcenter" (auf www.gida.de) finden Sie auch zu dieser DVD "Auge & optischer Sinn I" interaktive undselbstauswertende Tests zur Bearbeitung am PC. Diese Tests können Sieonline bearbeiten oder auch lokal auf Ihren Rechner downloaden, abspeichernund offline bearbeiten, ausdrucken etc.

2

Begleitmaterial (pdf) auf dieser DVDÜber den "Windows-Explorer" Ihres Windows-Betriebssystems können Sie dieDateistruktur der DVD einsehen. Sie finden dort u.a. den Ordner "DVD-ROM".In diesem Ordner befindet sich u.a. die Datei

index.htmlWenn Sie diese Datei doppelklicken, öffnet Ihr Standard-Browser mit einemMenü, das Ihnen noch einmal alle Filme und auch das gesamte Begleitmaterialder DVD zur Auswahl anbietet (PDF-Dateien von Arbeitsblättern, Grafiken undDVD-Begleitheft, Internetlink zum GIDA-TEST-CENTER, etc.).Durch einfaches Anklicken der gewünschten Begleitmaterial-Datei öffnet sichautomatisch der Adobe Reader mit dem entsprechenden Inhalt (sofern Sie denAdobe Reader auf Ihrem Rechner installiert haben). Die Arbeitsblätter liegen jeweils in Schülerfassung und in Lehrerfassung vor (miteingetragenen Lösungen). Sie ermöglichen Lernerfolgskontrollen bezüglich derKerninhalte der DVD und sind direkt am Rechner elektronisch ausfüllbar. Überdie Druckfunktion des Adobe Reader können Sie aber auch einzelne oder alleArbeitsblätter für Ihren Unterricht vervielfältigen.

Fachberatung bei der inhaltlichen Konzeption und Gestaltung dieser DVD:Frau Erika Doenhardt-Klein, Oberstudienrätin (Biologie, Chemie und Physik, Lehrbefähigung Sek.I + II)

Inhaltsverzeichnis Seite:

DVD-Inhalt - Strukturdiagramm 4

Die FilmeKlassen 5 + 6Aufbau des Auges 5Wie wir sehen 6Schutz des Auges 7

Klassen 7 - 9Aufbau von Auge und Netzhaut 9Sehen in Schwarzweiß und Farbe 11Akkommodation und Adaptation 12Sehfehler 14

3

DVD-Inhalt - Strukturdiagramm

4

Hauptmenü

MenüKlassen 5+6 Wie wir sehen

Aufbau des Auges

Aufbau der AugenwandMenü Grafiken 5+6

Menü Klassen 7-9

Aufbau von Auge und Netzhaut

Sehen in Schwarzweiß und Farbe

Menü Grafiken 7-9

Filme

Grafiken

Grafiken

Akkommodation und Adaptation

Aufbau des Auges (1)

Aufbau des Auges (1)

Aufbau des Auges (2)

Filme

Schutz des Auges

Aufbau des Auges (2)

Feinbau der Augenwand

Feinbau der Netzhaut

Detailaufbau der Netzhaut

Schutz des Auges

6 Augenmuskeln

Aufbau Stäbchen

Schutz des Auges

Abbild auf der Netzhaut

Augenlid und Tränendrüse

Sehfehler

Aufbau Zapfen

Zerfall des Sehpurpur

Additive Farbmischung

Akkommodation

Pupillenadaptation

Bilderserie Sehfehler

Aufbau des Auges (5+6)Laufzeit: 5:00 min, 2007

Lernziele: - Die große Bedeutung und Leistungsfähigkeit des menschlichen Auges und

des optischen Sinns kennenlernen; - Den Aufbau des Auges und die einzelnen Bauteile kennenlernen.

Inhalt:Der Film zeigt die Schülerin Isabelle bei den Mathematik-Hausaufgaben. Dazuist natürlich "Köpfchen" gefragt, aber auch "Auge": Man muss die Aufgabenauch lesen, erkennen können. Das Sinnesorgan Auge kommt zum Einsatz.In einer ausführlichen Computeranimation wird der Aufbau des Augesschrittweise erläutert, die einzelnen Bauteile werden vorgestellt:

In einer Vergrößerung zeigt der Film die einzelnen Schichten der Augenwand:

* * *

5

Abbildung 2: Aufbau der Augenwand

Abbildung 1: Aufbau des Auges

Wie wir sehen (5+6)Laufzeit: 3:40 min, 2007

Lernziele: - Die Arbeitsweise des optischen Apparates "Auge" verstehen; - Das Phänomen der "Bildumkehr" im Auge und die Korrekturleistung des

Gehirns beim Sehen verstehen.

Inhalt:Der Film zeigt wieder die Schülerin Isabelle an ihrem Schreibtisch. Sie schautihren (asymmetrisch geformten) Stiftebecher an. Die folgende filmischeDarstellung verdeutlicht, wie das Bild des Gegenstandes "Stiftebecher" durchden Strahlengang auf den Kopf gestellt und seitenverkehrt auf der Netzhautabgebildet wird:

Anschließend leitet der Film her, dass wir die Gegenstände ja "richtigherum"sehen und wirft die Frage auf, wer da eigentlich noch "mitsieht"? - DieKorrekturleistung des Gehirns wird erklärt: Die vom Sehnerv ans Gehirngemeldeten Informationen werden im Gehirn weiter verarbeitet und "vom Kopfwieder auf die Füße gestellt". Außerdem werden die Sehinformationen beiderAugen zu einem Gesamtbild verrechnet, dass uns dann u. a. auchInformationen über die räumliche Tiefe gibt. So kann Isabelle ihre erstenfehlerhaften Matheaufgaben treffsicher im Papierkorb versenken.

* * *

6

Abbildung 3: Strahlengang im Auge

Schutz des Auges (5+6)Laufzeit: 3:40 min, 2007

Lernziele: - Die verschiedenen Schutzeinrichtungen des Auges kennenlernen.

Inhalt:Der Film zeigt Isabelle und Niklas beim Fußball: "7-Meter-Schießen" steht aufdem Programm, leider bei schlechtem Wetter. Insofern fliegt bei Isabelles"Granaten" auch immer reichlich Dreck mit, Torwart Niklas sieht nach einigerZeit reichlich gesprenkelt aus. Der Film zeigt in Realaufnahmen und zwischengeschalteten 3D-Computeranimationen die wesentlichen Schutzeinrichtungen des Auges wieWimpern, Lidschlag und Tränenflüssigkeit (Tränendrüse, Tränennasengang).

7

Abbildung 4: Schutz des Auges durch Lider, Knochen, Fettgewebe

Im zweiten Teil des Films werden verschiedene Tätigkeiten gezeigt, bei denennatürlich auch Erwachsene (in Vorbildfunktion) unbedingt die Augen durchgeeignete Maßnahmen bzw. Ausrüstung schützen müssen. Die große Gefahrfür das ungeschützte Auge wird in eindrucksvollen Realaufnahmen gezeigt:

Arbeiten mit der Motorsense im Garten – Schutzbrille tragen!

Arbeiten mit einem Schweißgerät – dunkle Schutzbrille tragen!

Motorradfahren – Schutzhelm mit geschlossenem Visier tragen!

* * *

8

Abbildung 5: Schutz des Auges, Tränendrüse und Tränenkanal

Aufbau von Auge und Netzhaut (7-9)Laufzeit: 9:10 min, 2007

Lernziele: - Den detaillierten Aufbau des Auges und die einzelnen Bauteile in ihrer

Funktion kennenlernen.

Inhalt:Der Film zeigt den Protagonisten Markus (schon von anderen GIDA-DVDsbekannt als vielseitig agierender Student) bei den Vorbereitungen zum Disco-Abend. Der Blick in den Spiegel führt zu der naheliegenden Frage: Was würdendie jungen Damen heute Abend eigentlich wirklich sehen, wenn sie dem Markusganz tief in die Augen sehen. - Nun, jede Menge interessanter Dinge, der Filmgeht auf "Erkundungsflug" in Markus' Auge . . . Im folgenden wird der Aufbau des Auges und die Funktion wesentlicher Bauteiledes Auges ausführlich erklärt:

9Abbildung 7: Aufbau des Auges, vorne

Abbildung 6: Aufbau des Auges, Überblick

Nachdem die Bauteile desAuges vorgestellt sind, ergänztder Film mit einer Detail-darstellung der Augenwand:Die einzelnen Augenwand-schichten werden zunächst imÜberblick gezeigt:

Dann zieht die 3D-Computeranimation tiefer in den Aufbau der Netzhaut:

Die wesentlichen Eigenschaften der Sehzellen, ca. 120 Mio. Stäbchen und ca.6 Mio. Zapfen, werden erläutert, mit Betonung auf die "seherischen"Eigenschaften Schwarzweiß- bzw. Farbensehen. Auch die unterschiedlicheAuflösungsleistung der Netzhaut in der zentralen Sehgrube und in derPeripherie sind Gegenstand der Darstellung. - Abschließend werden auch nochwesentliche Schutzeinrichtungen des Auges gezeigt.

* * *

10

Abbildung 8: Schichtaufbau der Augenwand

Abbildung 9: Feinbau der Netzhaut

Sehen in Schwarzweiß und Farbe (7-9)Laufzeit: 6:10 min, 2007

Lernziele: - Die beiden Sehzellentypen Stäbchen und Zapfen mit ihren typischen

Eigenschaften kennenlernen.

Inhalt:Der Film zeigt den Markus nach der durchtanzten Disconacht: Er ist nicht sorichtig fit und seine Wohnung ist einigermaßen durcheinander, weil nochFreunde zum "Weiterfeiern" mit nach Hause gekommen waren. Es heißt nunAufräumen, - was der Film nutzt, um die typischen Leistungen der Stäbchenund der Zapfen zu verdeutlichen:

Die Zapfen unterstützen dieAufräumarbeiten in der sonnen-durchfluteten Küche, während dieStäbchen es dem Markus ermög-lichen, in der dunklen Besen-kammer die nötigen Aufräum-werkzeuge zu finden.

Die chemischen Abläufe desSehvorgangs (Sehpurpur-Molekül)werden beispielhaft erklärt, umdas Umsetzen von Lichtquantenin elektrische Signale undschließlich in Sehwahrnehmungverständlich zu machen.

* * *

11

Abbildung 10: Aufbau des Stäbchens

Abbildung 11: Aufbau des Zapfens

Akkommodation und Adaptation (7-9)Laufzeit: 5:50 min, 2007

Lernziele: - Die beiden wesentlichen Anpassungsleistungen des Auges kennenlernen; - Die Begriffe Akkommodation und Adaptation kennenlernen und die Abläufe

im Auge erklären können.

Inhalt:Der Film begleitet den Markus auf einen Marktplatz mit einem großen Angebotan Obst und Gemüse. Es herrscht heller Sonnenschein, also viel Licht imFreien und viel Schatten unter den Marktstandmarkisen. Außerdem gibt es vieleinteressante Dinge zu sehen, - auf nahe und ferne Distanz.An praktischen Beispielen wird zunächst die Fähigkeit des Auges erläutert, denoptischen Apparat auf unterschiedliche Entfernungen scharfzustellen, - diesogenannte Akkommodation: Der Markus bestaunt auf nahe Entfernung dieschönen Äpfel eines Marktstandes, in etwas größerer Entfernung gibt es einpaar hübsche junge Damen zu bewundern.Der Film erläutert in ausführlichen 3D-Computeranimationen die Vorgänge imAuge, d. h. die unterschiedlichen Strahlengänge bei abgeflachter und kugeligerLinse. Zunächst wird dabei eine Reduktion der unzähligen Lichtstrahlenhergeleitet, die von einem Gegenstand ins Auge gelangen: DerMittelpunktstrahl und zwei Randstrahlen werden konstruiert.

12

Abbildung 12: Mittelpunkt- und Randstrahlen

Dann wird Zug um Zug die Akkommodationsleistung des Auges demonstriert:Ein "schickes Mädel" nah und fern kann auf der Netzhaut scharf abgebildetwerden, indem die flexible Linse entweder abgeflacht oder stärker gekugeltwird. Das Zusammenwirken von Ziliarmuskel, Linsenbändern und flexibler Linsewird dabei ausführlich erläutert:

Der Film greift die Umfeldbedingung "hoher Beleuchtungskontrast" in der Sonneund im Schatten der Marktstandmarkisen wieder auf und erläutert den Vorgangder Adaptation. Es wird hier lediglich die Pupillenadaptation behandelt(Sehzellen-Adaptation ist Stoff in der Sek. II, s. DVD "Auge & optischer Sinn II").Die Computeranimation demonstriert, dass die Iris die Pupillenöffnung zwischenca. 4 und 64 mm2 variieren kann, also einen Regelbereich von ca. 1:16 hat.

Schon an dieser Stelle weist der Film darauf hin, dass derBeleuchtungskontrast zwischen dunklem Schatten und hellem Sonnenscheindiesen Regelbereich bei weitem überschreitet. Was über die Pupillenöffnunghinaus das Auge befähigt, solche Kontraste zu bewältigen, bleibt derSekundarstufe II vorbehalten.

* * *

13

Abbildung 13: Akkommodation fern Abbildung 14: Akkommodation nah

Abbildung 15: Adaptation, Pupillenregelbereich

Sehfehler (7-9)Laufzeit: 4:25 min, 2007

Lernziele: - Kurz-, Weit- und Altersweitsichtigkeit als die drei wesentlichen

Fehlsichtigkeiten kennenlernen; - Den Grund für diese Fehlsichtigkeiten und die nötigen Korrekturlinsen

erkennen.

Inhalt:Der Film zeigt den Markus am PC-Monitor mit seinem Bemühen, die Schriftendort scharf zu erkennen. Der Augenarzt hat bei ihm eine "verfrühteAltersweitsichtigkeit" festgestellt.Bevor der Film diese Diagnose in erklärende Bilder umsetzt, gibt er zunächsteine 3D-Computerdarstellung der beiden weithin bekannten Fehlsichtigkeiten"Kurzsichtigkeit" und "Weitsichtigkeit". Dazu zeigen animierte 3D-Grafiken sehrausführlich und schrittweise die jeweilige "krankhafte" Veränderung desAugapfels und die veränderten Strahlengänge, die zu einem unscharfen Bildauf der Netzhaut führen. Die nötige Korrekturlinse wird dann ebenfalls in ihrerWirkung erläutert:

Der Augapfel ist bei Kurzsichtigkeit verlängert.

14

Abbildung 16: Kurzsichtigkeit

Der Augapfel ist bei Weitsichtigkeit verkürzt.

Zu guter Letzt geht der Film noch einmal auf das Einstiegsproblem ein: Diebeginnende Altersweitsichtigkeit des Protagonisten Markus.Sie rührt von einer nicht mehr hinreichend elastischen Linse her, die deshalbnicht mehr ausreichend nah akkommodieren kann. Der Augapfel ist normalgeformt.

* * *

15

Abbildung 17: Weitsichtigkeit

Abbildung 18: Altersweitsichtigkeit