Lernaufgabe „Vergleichende Zoologie mit Schwerpunkt Humanbiologie“ Vergleich des Vogelskeletts mit dem menschlichen Skelett Verfasst von Tina van Duijn, tina.vanduijn@stud.phbern.ch Stufe: Tertia (10. Klasse), Einzellektion (45 Minuten) 1 Vorbemerkungen 1.1 Idee Selbstständiges Verarbeiten des Gelernten und Verknüpfen mit neuem Lernstoff. Die Aufgabenserie fördert das selbständige Nachschlagen und Vergleichen, führt aber gleichzeitig den Lernprozess klar. Um einen persönlichen Zugang zum Gelernten zu ermöglichen, wird auf die Funktionalität, also die Anpassung der Vögel ans Fliegen, eingegangen und dem Menschen gegenübergestellt. 1.2 Vorwissen Die Klasse hat zuvor das Skelett der Vögel kennengelernt; jedoch haben sie das Wissen noch nicht vertieft oder angewendet. Sie haben ebenfalls das menschliche Skelett bereits behandelt und haben eine Vorstellung von Begriffen wie Elle, Speiche, Mittelhandknochen, Brustbein. Sie verstehen die Bedeutung von Muskelansätzen und deren Grösse, Form und Lage für die Bewegung. Sie haben allerdings noch keine funktionalen Aspekte der einzelnen Skelett-teile behandelt, und auch noch keine Vergleiche auf diese Art gemacht. 1.3 Zeitaufwand total: 45 Minuten 5 Minuten erklären und an letzte Lektion anknüpfen 30 Minuten Bearbeitung 5 Minuten Selbstkontrolle (Lösungsblatt und Zusatzaufgabe liegt vorne auf) 5 Minuten Besprechung allfälliger Fragen im Plenum 1.4 Sozialform Einzelarbeit 1.5 Material

- Arbeitsblätter - Lösungsblatt beim Lehrer zur Selbstkontrolle - Bereitgelegte Farbtafeln mit Vogel- und Menschenskelett sowie Legenden

dazu - Notizapier - Farbstifte

1.6 Lernziele

- SuS können die Knochen aller Vorderextremitäten von Vögeln und Menschen richtig in einer Abbildung beschriften

- SuS können die wichtigsten Skelettknochen von Vögeln und Menschen beschriften

- SuS erkennen anhand eines Vergleichs die hauptsächlichen Unterschiede im Skelett zwischen Mensch und Vogel und stellen Vermutungen über mögliche

Zusammenhänge mit der Lebensweise dieser Organismen an. - SuS können die Unterschiede der beiden Skelette mit Fachbegriffen fundiert

erläutern. 1.7 Ergebnisssicherung Die Lernaufgabe ist erfüllt, wenn die SuS alle Knochen richtig beschriftet haben. Sie dürfen dafür die Lehrmittel verwenden. Sie dürfen ihre Resultate am Schluss mit einer Musterlösung vergleichen, damit ein vollständiges Dokument zum Lernen vorhanden ist. Ausserdem sollte jeder Schüler selbständig auf mindestens 3 Unterschiede zwischen dem Menschen- und Vogelskelett kommen und diese auch begründen können. Im Anschluss an die Lernaufgabe gehen die SuS selbständig nach vorne und testen ihr Wissen an einigen Farbdrucken, wo dieselben Strukturen zu erkennen und zu vergleichen sind. Der Lehrer kann so „im Stillen“ beobachten, wer sicher ist, wer schnell und effizient arbeitet, und wer übereilig gearbeitet hat. 1.8 Kontext Vertiefung der Begriffe des Skeletts von Vögeln, Quervergleiche zum Menschen, Einbezug der Lebensweise von Vögeln und Überleitung zum Leben in der Luft und die anderen Anpassungen ans Leben in der Luft, welche bei Vögeln zu finden sind. Grundlagen des Vogelskeletts werden vorausgesetzt. Hier wird der Schwerpunkt auf das Vergleichen und Erklären der Unterschiede gesetzt.

2 Quellen Hildebrand, M., Goslow, G. E. (2001). Vergleichende und funktionelle Anatomie der Wirbeltiere. Berlin, Springer. Bütikofer, M., Hopf, Z. & Rutz, G. (2004). Humanbiologie 1: Lerntext, Aufgaben mit Lösungen, Glossar und Zusammenfassungen. Zürich: Compendio Bildungsmedien. Claus, R. & G. Haala (1991): Arbeitsblatter Biologie – Vögel. Stuttgart: Ernst-Klett-Verlag. Landesakademie für Fortbildung und Personalentwicklung an Schulen (2013). Fachportal Biologie – Materialien. Zugriff zuletzt am 10. 11. 2013 unter: http://lehrerfortbildung-bw.de/faecher/bio/gym/fb3/2klasse56/3lernzirkel/ab5 Mackean, D. G. (2013). Biology Teaching Resources for Students and Teachers. Zugriff zuletzt am 20. 12.2013 unter: www.biology-resources.com

3 Aufgaben Nun sollen Sie Ihr Wissen über das Menschen- und Vogelskelett vertiefen und gleichzeitig die Skelette der beiden Lebewesen vergleichen. Der Vergleich von anatomischen Gegebenheiten ist eine wichtige Kompetenz für einen Biologen. Sie haben 30 Minuten Zeit, um folgende Aufgaben zu lösen. Sie dürfen dazu die Bücher Vergleichende und funktionelle Anatomie der Wirbeltiere sowie Humanbiologie 1 verwenden. Danach vergleichen Sie selbständig Ihre Lösungen mit der vorne aufliegenden Musterlösung. Nach total 35 Minuten werden wir gemeinsam allfällige Fragen besprechen. Lösen Sie jede Aufgabe zuerst alleine. Falls Sie weniger als 30 Minuten benötigen, besprechen Sie Ihre Resultate mit einem Kollegen, der ebenfalls schon fertig ist, bevor Sie die Lösungen konsultieren. 1. Beschriften des Vogelskeletts

Beschriften Sie die Abbildung, indem Sie den Begriffen die passende Nummer aus der Abbildung zuordnen.

Becken

Brustbeinkamm

Rippen (mit Versteifungsfortsätzen)

Halswirbel

Schädel

Brustbein

Hornschnabel

2. Unterschiede Vogel- Menschenskelett Im Vogelskelett gibt es Teile, die sich deutlich vom Skelett eines Menschen unterscheiden (siehe unten). Finden Sie mögliche Erklärungen für diese Unterschiede.

3. Vordergliedmassen a. Benennen Sie die Knochen bzw. Knochengruppen der beiden abgebildeten

Vordergliedmaßen von Vogel und Mensch. Ergänzen Sie dazu die Tabelle. b. Kennzeichnen Sie die einander entsprechenden Knochen bei Vogel und

Mensch in der selben Farbe.

Vogel Bezeichnung Knochen Mensch

Fingerknochen

Oberarmknochen

……….

c. Bei aller Ähnlichkeit gibt es auch Unterschiede. Notieren Sie die Unterschiede

zwischen den Skeletten der Vordergliedmaßen von Vogel und Mensch und begründen Sie diese. (Hilfe: denken Sie daran, wofür die beiden Lebewesen „gemacht“ sind – ihre unterschiedliche Lebensweise ist gut am Skelett erkennbar!)

4 Lösungen

1.

2. Rippen haben beim Vogel Versteifungsfortsätze. Die Rumpfwirbelsäule ist versteift. Vögel benötigen einen steifen Rumpf, um im Flug mit möglichst wenig Muskeleinsatz stabil zu bleiben. Der Mensch hat keinen Brustbeinkamm. Beim Vogel ist dieser die Ansatzstelle für Flugmuskulatur (Äquivalent beim Menschen: m. pectoralis). Deshalb ist er auch so riesig. Brust- Lenden- und Kreuzwirbel und Becken sind verwachsen. Vögel haben so weniger Gelenke, sie brauchen weniger Muskelarbeit beim Fliegen und sind stabiler in der Luft. Reduktion und Verwachsung bei den Hintergliedern (unterster Teil des Beins). Mehrere Knochen sind verwachsen. Die meisten Vögel stehen auf 4 Zehen, 3 nach vorne gerichtete und ein nach hinten gerichteter Zeh.

3. a.

3. c. Elle, Speiche und Oberarmknochen sind verkürzt. Finger- und Handwurzelknochen sind reduziert (vereinfacht), z.T. verwachsen. Die Vogelhand wird so zum Teil des Flügels. Einzelne Finger sind nicht nötig. Da Knochen schwer sind und die Vögel sowenig Gewicht wie möglich mittragen sollten, macht diese Reduktion von Knochenmasse Sinn.

Becken 7

Brustbeinkamm 5

Rippen (mit Versteifungsfortsätzen) 6

Halswirbel 3

Schädel (Leichtbauweise) 2

Brustbein 4

Hornschnabel (ohne Zähne) 1

Vogel Bezeichnung Knochen Mensch

1 Fingerknochen 5 1 Mittelhandknochen 9 1 Handwurzelknochen 6 2 Speiche 7 3 Elle 10 4 Oberarmknochen 8