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Informationsweiterleitung im Gehirn

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit erfahren die Lernenden anhand von Videos, aus welchen Bereichen das Gehirn besteht. Sie wiederholen ihr Wissen über Neuronen und die Weiterleitung von Signalen, um sich anschließend genauer über die im Video vorgestellte Patch-Clamp-Technik zu informieren.Die Lernenden erfahren durch das Video "Das Gehirn: Steuerzentrale des Körpers" welche Bereiche es im Gehirn gibt und für welche Sinneswahrnehmungen und Steuervorgänge diese zuständig sind. Danach wiederholen sie mithilfe des Videos "Das Gehirn: Neuronen und Synapsen – Signalverarbeitung im Gehirn" ihr Wissen über Aufbau und Funktion von Neuronen, um sich anschließend selbstständig über die vorgestellte Patch-Clamp-Technik zu informieren. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht . Das Thema "Gehirn und Informationsweiterleitung" im Unterricht Der Bereich Neurobiologie umfasst Prozesse von der systemischen bis zur molekularbiologischen Ebene. Die leicht nachzuvollziehende Aufnahme von Reizen durch die Sinnesorgane ist nur der Anfang von zahllosen Abläufen im Körper, die in einer passenden Reaktion auf die Reize münden. Für die Lernenden ist es interessant zu erfahren, wie ihr Gehirn ihren Körper und ihr Verhalten steuert. Die Vermittlung der Techniken, mit denen in der Neurobiologie geforscht wird, unterstützt das Verständnis und ermöglicht einen Einblick in die Abläufe wissenschaftlicher Arbeit. Vorkenntnisse Die Schülerinnen und Schüler kennen Aufbau und Funktion von Neuronen und wissen wie die Erregungsweiterleitung an Neuronen funktioniert. Didaktische Analyse Das Einstiegsvideo über den Aufbau des Gehirns führt zu der Frage, was mit eingehenden Informationen in unserem Körper auf zellulärer und molekularbiologischer Ebene passiert. Das folgende Video erklärt in kompakter Form die Funktion von Neuronen und Synapsen und schafft eine Grundlage für das Verständnis der wissenschaftlichen Technik, mit der diese Funktion erforscht wird. Zur Vertiefung kann in der folgenden Stunde eine arbeitsteilige Gruppenarbeit zu den Themen "Navigationssystem Gehirn" und "Die Zeit des Gehirns" erfolgen. Methodische Analyse Nachdem das Interesse der Lernenden durch den Einstiegsfilm geweckt ist, arbeiten sie möglichst selbstständig in kleinen Gruppen. Dadurch wird eine hohe Aktivität jedes Einzelnen ermöglicht. Durch die angeleitete Recherche können die Schülerinnen und Schüler selbst herausfinden, wie die Patch-Clamp-Methode grundsätzlich funktioniert. Da dies nicht unkompliziert ist, arbeiten die Lernenden mit Partnern oder in Kleingruppen und können sich gegenseitig unterstützen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen Aufbau und Funktion des Neurons. beschreiben und erläutern biologische Sachverhalte. können Experimente mit komplexen Versuchsplänen und -aufbauten mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen recherchieren, auswählen und vergleichend beurteilen. präsentieren biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten kooperativ in Partner- oder in Kleingruppenarbeit.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt
  • Sekundarstufe II

Monosynaptischer Reflexbogen

Kopiervorlage

In diesem Arbeitsmaterial über den Reflexbogen erarbeiten die Schülerinnen und Schüler in Einzel- oder Paararbeit den Ablauf eines monosynaptischen Reflexbogens. Im Rahmen des Themengebiets Verhaltensbiologie in der Q3 wird sowohl im Grund- als auch im Leistungskurs angeborenes Verhalten gelehrt. Dabei sollen Reflexe und Erbkoordinationen schematisch behandelt werden. Dieses Arbeitsmaterial konzentriert sich auf Reflexe. Reflexe sind unwillkürliche, schnelle Reaktionen des Organismus, die neuronal vermittelt werden und immer gleich ablaufen. Ihnen zugrunde liegen einfache Reflexbögen oder komplexere Reflexkreise. Als Reaktion auf spezifische Reize spielen Sinnesorgane, Nerven und Muskeln zusammen und führen zu einer Reaktion. Mit dem vorliegenden Arbeitsblatt erarbeiten sich die Lernenden den Ablauf eines einfachen monosynaptischen Reflexbogens. Hierbei erfolgt die Verschaltung von afferenten und efferenten Neuronen auf spinaler Ebene über eine einzige Synapse im Vorderhorn des Rückenmarks. Es kommt zu einer muskulären Reaktion, beispielsweise das Vorschnellen des Beines beim Stolpern. Somit haben einige dieser angeborenen Rückenmarksreflexe eine Schutzfunktion. Sie sind nur indirekt über eine Reizkontrolle zu beeinflussen und es sind die am schnellsten ablaufenden Reflexe des Organismus. Beispiele für solche monosynaptischen Reflexe sind der Patellarsehnenreflex und der Lidschlussreflex. Der Reflexbogen als schematisches Modell gibt den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit, die Wirkungsweise des vegetativen Nervensystems und auch die Aktivitäten des zentralen Nervensystems grundlegend zu verstehen und zu verinnerlichen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten naturwissenschaftliche Definitionen, Regeln, Gesetzmäßigkeiten und Theorien und wenden sie an (F2). erschließen sich Informationen über naturwissenschaftliche Zusammenhänge (K1). können naturwissenschaftsbezogene Sachverhalte dokumentieren und präsentieren (K2). Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler übersetzen eine Bildabfolge in einen Fließtext. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bringen sich mit eigenen Ideen ein und erörtern einen gemeinsamen Lösungsvorschlag (für den Fall einer Paararbeit).

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt
  • Sekundarstufe II

Leibhaftige Kommunikation III: die Bedeutung neurowissenschaftlicher…

Fachartikel
5,99 €

Dieser Fachartikel thematisiert leibhaftiges Kommunizieren als Ursprung und Voraussetzung unserer Kommunikation und damit auch des Unterrichtens. Der Beitrag enthält Hintergrundinformationen zum Thema, die im Schulalltag und im Unterricht eine Rolle spielen, und geht darauf ein, wie ein Vertrauensaufbau im Unterricht gelingen kann. Dabei geht es auch darum, welche Bedeutung die neurowissenschaftliche Forschung in diesem Zusammenhang spielt.In diesem Fachartikel geht es darum, wie Vertrauen im Unterricht zwischen Lehrkäften und Lernenden sowie den Schülerinnen und Schülern untereinander aufgebaut werden kann. Welche Bedeutung spielt die neurowissenschaftliche Forschung in diesem Zusammenhang, welche Aspekte spielen für den Vertrauensaufbau eine Rolle? Dieser Artikel enthält Hintergrundinformationen und eignet sich als Ergänzung zu den Arbeitsmaterialien "Feedback geben und empfangen" , "Rituale im Schulalltag: Begrüßung und Unterrichtsstart" sowie der Unterrichtseinheit "Methoden-Training 'Angstfrei vortragen'" . In diesen Materialien geht es um die Umsetzung im Schulalltag mit praktischen Tipps . In der Reihe außerdem erschienen ist "Leibhaftige Kommunikation I: Warum wir kooperieren" sowie "Leibhaftige Kommunikation II: spielerische Ahmung und die Folgen für den Unterricht" . Sowohl die Evolutionsbiologie ("geteilte Intentionalität") als auch die Phänomenologie ("Ahmung") hat gezeigt, dass unsere Kommunikation leibhaft situiert ist. Die neurowissenschaftliche Forschung hat bekannterweise mit dem Konzept der Spiegelneuronen ihrerseits aufgezeigt, wie Kommunikation hirnphysiologisch verankert ist und wie die Fragen zu beantworten sind: "Was löst mein Handeln im Gehirn und im Körper von anderen Menschen aus? Wie wirken wir auf andere?" (vgl. Hütter und Lang 2017: 108 ff.) Was sind Spiegelneuronen und was machen sie mit uns? Hier waren die Forschungen von Giacomo Rizzolati in den 1990er Jahren richtungsweisend. Sein Team machte die Feststellung, dass bei Affen das Gehirn dieselben Signale sendete, wenn sie selbst nach Futter griffen und wenn sie sahen, dass jemand anderes nach Futter griff. Folglich feuern unsere Nervenzellen nicht nur, wenn wir selbst eine bestimmte Handlung vollziehen, sondern auch wenn wir jemand anderen sehen, der diese Handlung vollzieht. Dies zeigt, dass "die Interaktionsmöglichkeiten mit bestimmten Objekten in prämotorischen Programmen gespeichert sind und dass schon die Beobachtung einer entsprechenden objektspezifischen Interaktion sozusagen zu einer Spiegelung der äußeren Handlung in die eigenen handlungsvorbereitenden Strukturen des Gehirns führt. Diesem Umstand verdanken die Neuronen, die diese Spiegelung ermöglichen, den Namen ' Spiegelneuronen '." (Hütter und Lang 2017: 109) Allerdings wurde diese neuronale Aktivität zunächst nur bei Affen nachgewiesen, bis dies 2010 auch bei Menschen gelang. Dennoch gibt es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die vom Mythos der Spiegelneuronen sprechen (Hütter und Lang 2017: 110). Jedoch geht es bei "der Aktivierung von Spiegelneuronen nicht primär um ein 'Verstehen' im kognitiven Sinne, sondern um eine intuitive Aktivierung von möglichen Handlungsprogrammen in Bezug auf ein Objekt oder Lebewesen. [...] Auf diese Weise wirkt auch die Beobachtung emotionaler Regungen und der entsprechenden Körperreaktionen anderer über die Spiegelneuronen auf unseren eigenen körperlichen und emotionalen Zustand zurück." (Hütter und Lang 2017: 110f.) Die Technik des Spiegelns Konkret gesagt, es macht etwas mit den Schülerinnen und Schülern , wenn wir uns ihnen zu- statt abwenden, wenn unsere Körperachse zu den Beobachtenden hingedreht ist oder weg von ihnen, wenn wir sie freundlich statt angewidert anblicken. Wenn wir das einfühlende Spiegeln trainieren, verbessern wir auch die Fähigkeit, uns anderen mitzuteilen, weil wir anders wahrgenommen werden. Das wusste auch schon der Psychotherapeut Carl Rogers, der die Technik des Spiegelns im Gespräch einsetzte und dies als aktives Zuhören bezeichnete. Wenn eine Schülerin oder ein Schüler zum Beispiel von der kranken Mutter erzählt, fühlt sie/er sich vermutlich eher angenommen, wenn die Lehrperson (ihre/seine vermuteten Gefühle spiegelt und) daraufhin sagt: "Du machst dir sicher große Sorgen!", als wenn zuerst die (sachbezogene) Frage gestellt wird: "Was hat sie denn?" Das Spiegeln, sowohl sprachlich als auch nonverbal, schafft emotionale Resonanz und bereitet eine kooperative Stimmung vor. Diese Art von Resonanz nennt man auch Synchronisierungseffekt, da sie die soziale Interaktion verbessert. Wie auch die " geteilte Intentionalität " und die " Ahmung " rückt die Spiegelneuronenforschung ebenfalls das Imitationslernen von sozial nahestehenden Vorbildern in den Vordergrund – und solche sollten wir Lehrerinnen und Lehrer doch sein. Und zum Vorbild wird man vermutlich, wenn man vorlebt, was man sagt – kurz: wenn man ehrlich und authentisch ist. "Wir" und "die anderen" "Der Großteil des Verhaltens, das die sogenannte 'Gruppendynamik' ausmacht, hängt davon ab, ob wir die Menschen in unserer Umgebung als Freunde oder Feinde wahrnehmen. Belohnung und Bedrohung [...] bestimmen unser Verhalten in Gesellschaft anderer Menschen. Wir fällen augenblicklich ein Urteil über jede Person, der wir begegnen und mit der wir arbeiten. Alle Menschen werden im Grunde zwei Lagern zugeordnet: Sie gehören zu 'uns' oder zu 'den anderen'." (Fabritius und Hagemann 2021: 228) Wie schaffen wir es, Vertrauen zu schaffen, damit wir als Lehrerinnen und Lehrer zu "uns" gehören? Vertrauen aufbauen Im Folgenden werden einige Punkte auf den Unterricht angewendet, die Fabritius und Hagemann auflisten (vgl. Fabritius und Hagemann 2021: 231–239). Vertrauensbildende Maßnahmen : Man kann die Schülerinnen und Schüler so behandeln, dass sie das Gefühl haben, Wertschätzung zu genießen und wichtig für die Klasse zu sein. Oder man behandelt sie so, dass sie sich minderwertig und unbedeutend fühlen. Schlicht und einfach: Menschen wollen das Gefühl haben, wichtig zu sein. Ungewissheit erweckt unseren Selbsterhaltungstrieb und treibt einen Keil in die Klassengemeinschaft. Gewissheit dagegen schafft Vertrauen . Wenn sowohl unser Verhalten als auch das Unterrichtsgeschehen transparent sind, fühlen sich die Schülerinnen und Schüler sicher. Sie haben das Gefühl, die Situation unter Kontrolle zu haben und müssen dementsprechend nicht außer Kontrolle geraten. Autonomie ist der beste Schutz vor Stress. Das heißt, je mehr die Schülerinnen und Schüler das Gefühl haben, "Herr ihres Schicksals" zu sein, desto eher übernehmen sie selbst Verantwortung (selbst Ziele, Mittel und Lösungen finden, einen eigenen Arbeitsstil wählen, selbst vereinbarte Ziele in einer vereinbarten Zeit erreichen). Zurückweisung einzelner Schülerinnen und Schüler aus der Klasse erzeugt Schmerz bei allen. Die Beobachtung einer Beschämung erzeugt Scham. Die Wahrnehmung von Leid verursacht Trauer. All das kann evolutionsbiologisch erklärt werden: Der Ausschluss aus der Gruppe war in prähistorischer Zeit ein Todesurteil. Um die Klasse zu festigen, braucht es stabile Bindungen und gute Beziehungen . Das heißt nicht, dass alle Freunde sein müssen – eine gute Arbeitsgemeinschaft ist eventuell sogar besser und leichter zu organisieren. Auch auf Unfairness reagiert unser Gehirn mit Kampf- und Fluchtreaktionen. Es geht beim Miteinander um mehr als nur gerechte Noten (darum geht es natürlich auch), aber ein fairer Umgang , der die Gemeinschaft zufriedenstellt, ist nicht mit Gold aufzuwiegen. Fazit Die Mitteilung an die Lerngruppe soll lauten: Der Beitrag einer jeden Schülerin und eines jeden Schülers wird geschätzt und ist wichtig für das Gelingen des Ganzen . Auf diese Weise wird das gegenseitige Vertrauen gefestigt, was für ein positives Klassenklima und einen reibungslosen Unterrichtsablauf beinahe unerlässlich ist. Literaturverzeichnis Hütter, Franz und Sandra Mareike Lang (2017). Neurodidaktik für Trainer. Bonn: managerseminare. Fabritius, Friederike und Hans Werner Hagemann (2021). Neurohacks. Gehirngerecht und glücklicher arbeiten. Frankfurt/New York: Campus. Weiterführende Literatur Kutting, Dirk (2021). Bühne frei. Ein Auftrittscoaching für Leib und Seele. Göttingen: V&R.

  • Fächerübergreifend / Pädagogik
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II, Spezieller Förderbedarf, Berufliche Bildung, Erwachsenenbildung, Fort- und Weiterbildung
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