Das Nervensystem ist ein faszinierendes und komplexes Netzwerk, das es uns ermöglicht, die Welt um uns herum wahrzunehmen, zu verarbeiten und auf sie zu reagieren. Im Schulunterricht können Experimente dazu beitragen, dieses wichtige System auf anschauliche Weise zu vermitteln und das Interesse der Schülerinnen und Schüler zu wecken.
Einführung: Warum reagieren wir?
Beginnen Sie mit einem Gespräch: Können sich die Schülerinnen und Schüler an Situationen erinnern, in denen sie schnell reagieren mussten? Wann ist es besonders wichtig, blitzschnell zu sein? Wovon hängt es ab, ob uns das gelingt? Diese Fragen regen zum Nachdenken über die Bedeutung des Nervensystems im Alltag an.
Reaktionsgeschwindigkeit testen
Lineal-Fall-Test
Dieses einfache Experiment demonstriert die Reaktionsgeschwindigkeit auf visuelle Reize.
Materialien:
- Lineal (mindestens 30 cm lang)
- Papierstreifen in verschiedenen Farben (z. B. rot, gelb, grün)
- Schere, Klebstoff
Durchführung:
- Beklebt ein Lineal, das mindestens 30 cm lang ist, mit drei gleichlangen verschiedenfarbigen Papierstreifen - beispielsweise 10 cm rot, 10 cm gelb und 10 cm grün. Die somit markierten Bereiche dienen als Maß für die Reaktionsgeschwindigkeit der Kinder.
- Die Kinder bilden Zweierteams.
- Ein Kind hält das Lineal senkrecht in die Höhe, kurz oberhalb der Hand des zweiten Kindes, das den Daumen und die übrigen Finger seiner Hand so spreizt, dass ein schmaler Durchgang für das Lineal entsteht.
- Ohne Vorwarnung wird das Lineal nun senkrecht fallen gelassen.
- Das andere Kind muss versuchen, das Lineal ganz schnell aufzufangen.
- In welchem Bereich hat es das Lineal erwischt - im grünen, gelben oder roten?
Auswertung:
Der Bereich, in dem das Lineal gefangen wurde, gibt Aufschluss über die Reaktionsgeschwindigkeit. Grün steht für eine schnelle Reaktion, Gelb für eine mittlere und Rot für eine langsame Reaktion.
Ballfang-Test
Dieser Test untersucht die Reaktionsfähigkeit auf einen unerwarteten Reiz.
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Materialien:
- Ball
Durchführung:
- Ein Kind hält die Hände geschlossen hinter dem Rücken.
- Ein anderes Kind wirft ihm unvermittelt, aber vorsichtig, einen Ball zu.
- Schafft es das Kind, die Hände so schnell hinter dem Rücken hervor zu holen, dass es den Ball fangen kann?
- Bei sehr jungen Kindern sollte ein Erwachsener den Ball werfen, um ihn langsam und gezielt zu platzieren.
Hände-Schnapp-Test
Dieser spielerische Test schult die Reaktionsfähigkeit und Konzentration.
Durchführung:
- Die Kinder stellen sich einander gegenüber auf und legen ihre eigenen Hände jeweils auf Bauchhöhe flach aneinander, so dass die Fingerspitzen auf ihr Gegenüber zeigen und sich gegenseitig berühren.
- Ein Kind darf nun ohne Vorankündigung mit den Händen nach vorne schnellen und versuchen, die Hände des anderen Kindes zu schnappen.
- Wer fängt wen?
Die Latenzzeit verstehen
Unser Körper kann in Windeseile die unterschiedlichsten Reize aufnehmen, verarbeiten und darauf reagieren. Dabei vollzieht sich ein komplexer Vorgang: Die sogenannte Latenzzeit beschreibt die Zeit, die vergeht, bis das ausgelöste Signal bei dem entsprechenden Organ, z. B. den Augen oder den Ohren, angekommen ist. Von dort wird die Information an das Gehirn weitergeleitet, das sie auswertet und den passenden Befehl (z. B. „Arm ausstrecken und zugreifen“) an die entsprechenden Muskeln schickt, die daraufhin in Aktion treten.
Reaktionszeit im Vergleich
Bei Erwachsenen beträgt die Reaktionszeit im Durchschnitt zwischen 0,2 und 1,7 Sekunden. Bei Kindern ist sie meist langsamer, u. a. weil zu einem guten Reaktionsvermögen auch gehört, sich gut zu konzentrieren und mögliche Gefahren voraussehen zu können - Fähigkeiten, die Mädchen und Jungen erst im Laufe der Zeit entwickeln. Außerdem fällt es ihnen nicht immer leicht, Geräusche korrekt zu lokalisieren und Entfernungen richtig einzuschätzen. Im Straßenverkehr geht man bei Vorschulkindern von einer Reaktionszeit von vier bis fünf Sekunden aus.
Weitere Experimente und Themen
Sinnesorgane erforschen
- Sehen: Sehtest-Bilder und optische Täuschungen können verwendet werden, um den Sehsinn zu untersuchen. Das Auge als "Fenster zur Welt" kann mit klassischen Versuchen zu den Augenfunktionen erforscht werden.
- Hören: Das Ohrenspitzer-Projekt sensibilisiert Kinder für die Bedeutung des Zuhörens. Filme wie „Superohren“ können eingesetzt werden, um die Funktionsweise des Hörens zu erklären.
- Riechen und Schmecken: Die Unterrichtsidee "Menschen können riechen, schmecken, fühlen" enthält eine Zusammenstellung verschiedener Versuche zum Thema. Der Einfluss von Temperatur und Geruch auf den Geschmackssinn kann mit einfachen Versuchen erarbeitet werden.
Neurobiologische Experimente
Das VirtualBrainLab bietet einen praktischen Zugang für den neurobiologischen Unterricht und stellt Lehrkräften didaktisch ausgearbeitete Unterrichtskonzepte mit Lösungsskripten und LehrerWissen zur Verfügung. Schüler profitieren besonders von den virtuellen Experimenten, die eine aktive Auseinandersetzung mit den Inhalten fördern.
Elektrolyte und Nervenfunktion
Elektrolyte, also in Körperflüssigkeiten gelöste Ionen, haben starke Wirkung auf Körper und Stimmung. Eine Störung des Elekrolythaushaltes kann verschiedenste Folgen haben, von Fehlern im Herzrhythmus bis hin zu einer angegriffenen Psyche. Wichtige Elektrolyte sind etwa Kalium- Natrium-, Calcium- und Magnesium-Kationen oder aber Phosphat- und Chlorid-Anionen.
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Reizbarkeit von Organismen
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.
Neuronale Abläufe sichtbar machen
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.
Erregungsweiterleitung am Axon
Wie schnell läuft die Erregungsleitung am „nackten“ Axon ab? Welche Funktion hat die Myelinisierung des Axons? Ranvier-Schnürringe tauchen entlang des Axon in einem Abstand von etwa 0,2-2 mm auf. Sie sind für die schnelle Weiterleitung der Erregung zuständig.
Weitere Aspekte des Nervensystems
- Rauschmittel: Rauschmittel (auch Drogen) sind jegliche chemischen Substanzen, die den Körper, seine Funktionen und Struktur beeinflussen.
- Schlaf: Regelmäßiger Schlafmangel gefährdet unsere Gesundheit und kann unter anderem zu Übergewicht und psychischen Krankheiten beitragen. Welche Rolle spielt dabei das Licht für unsere ʺInnere Uhrʺ?
- Alkohol: Regelmäßige Alkoholaufnahme schädigt die Leber. Der Alkoholgehalt im Blut wird in Promille (‰) angegeben.
- Nikotin: Ungefähr 4 % Kohlenstoffmonoxid sind im Tabakrauch enthalten.
- Doping: Staatsdoping in der DDR und Geschlechtsidentitätsfindung: Die Andreas Krieger Story.
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