Einführung
Das Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk, das die Grundlage für Wahrnehmung, Reaktion und Steuerung im menschlichen Körper bildet. Es ermöglicht uns, Informationen aus der Umwelt aufzunehmen, zu verarbeiten und darauf zu reagieren. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über den Aufbau und die Funktion des Nervensystems, ergänzt durch Anregungen und Materialien für den Unterricht.
Grundlagen des Nervensystems
Um die Funktionsweise des Nervensystems zu verstehen, ist es wichtig, einige grundlegende Konzepte zu kennen. Dazu gehören:
- Nervenzellen (Neuronen): Die grundlegenden Bausteine des Nervensystems, die elektrische und chemische Signale übertragen.
- Synapsen: Verbindungsstellen zwischen Nervenzellen, an denen die Signalübertragung stattfindet.
- Zentrales Nervensystem (ZNS): Bestehend aus Gehirn und Rückenmark, die als Steuerzentrale des Körpers fungieren.
- Peripheres Nervensystem (PNS): Umfasst alle Nerven, die außerhalb des ZNS liegen und Informationen zwischen dem ZNS und den Organen und Geweben des Körpers übertragen.
Aufbau des Nervensystems
Das Nervensystem lässt sich in verschiedene Bereiche unterteilen, die jeweils spezifische Aufgaben erfüllen:
Zentrales Nervensystem (ZNS)
Das ZNS ist die Hauptschaltzentrale des Körpers und besteht aus:
- Gehirn: Das Gehirn ist das komplexeste Organ des Körpers und steuert eine Vielzahl von Funktionen, darunter Denken, Gedächtnis, Emotionen und Bewegung.
- Rückenmark: Das Rückenmark verbindet das Gehirn mit dem peripheren Nervensystem und leitet Signale zwischen Gehirn und Körper.
Peripheres Nervensystem (PNS)
Das PNS verbindet das ZNS mit den Organen, Gliedmaßen und der Haut. Es wird unterteilt in:
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- Somatisches Nervensystem: Steuert die willkürlichen Bewegungen der Skelettmuskulatur.
- Autonomes Nervensystem: Reguliert unwillkürliche Funktionen wie Herzschlag, Atmung und Verdauung. Das autonome Nervensystem wird weiter unterteilt in:
- Sympathisches Nervensystem: Aktiviert den Körper in Stresssituationen ("Kampf oder Flucht").
- Parasympathisches Nervensystem: Fördert Ruhe und Erholung.
Funktion des Nervensystems
Das Nervensystem erfüllt eine Vielzahl von Funktionen, die für das Überleben und die Anpassung an die Umwelt unerlässlich sind:
- Sensorische Wahrnehmung: Aufnahme von Informationen aus der Umwelt über Sinnesorgane (z.B. Augen, Ohren, Haut).
- Informationsverarbeitung: Analyse und Interpretation der aufgenommenen Informationen im Gehirn.
- Motorische Steuerung: Steuerung von Muskelbewegungen und Drüsensekretion.
- Regulation von Körperfunktionen: Aufrechterhaltung des Gleichgewichts im Körper (Homöostase) durch Steuerung von Atmung, Herzschlag, Verdauung usw.
- Kognitive Funktionen: Ermöglichen von Denken, Lernen, Gedächtnis und Sprache.
- Emotionen: Verarbeitung und Ausdruck von Gefühlen.
Unterrichtsmaterialien und Anregungen
Das Thema Nervensystem bietet vielfältige Möglichkeiten für den Unterricht. Hier sind einige Anregungen und Materialien, die im Unterricht eingesetzt werden können:
Einstieg
- Wiederholung der Grundlagen: Vor der Behandlung komplexerer Themen sollten die Schüler die Grundlagen des Nervensystems und der Nervenzellen wiederholen. Dies kann in Partnerarbeit mit Schulbüchern oder Internetrecherchen erfolgen. Die Ergebnisse können in Arbeitsblatt 1 „Die Datenautobahn in unserem Körper - das Nervensystem“ eingetragen werden.
Filmanalyse
- Film "Das Gehirn": Der Film "Das Gehirn" (verfügbar auf www.planet-schule.de) bietet einen anschaulichen Einblick in die Funktionsweise des Gehirns. Die Schüler können den Film nutzen, um zu verstehen, wie das Gehirn funktioniert, z.B. am Beispiel des Fahrradfahrens.
- Arbeitsblätter: Passend zum Film können verschiedene Arbeitsblätter eingesetzt werden, z.B. Arbeitsblatt 5 „Wie viele Dinge kannst du dir merken? - Gedächtnissport im Klassenraum“ zur Loci-Methode oder Arbeitsblatt 6 „Wie merken sich Gedächtnissportler Fakten?“.
Gruppenarbeit und Präsentation
- Filmauswertung in Gruppen: Die Schüler können in Gruppen den Film unter verschiedenen thematischen Schwerpunkten auswerten (z.B. Informationen zur Gedächtnissportlerin Dorothea Seitz, Informationen zu Nervenzellen, Was macht das Gehirn beim Radfahren?, Wie merkt sich Dorothea die Gegenstände auf dem Zug?, Was passiert in Dorotheas Gehirn beim Training?).
- Powerpoint-Präsentation: Die Ergebnisse der Gruppenarbeit können in einer Powerpoint-Präsentation zusammengefasst und präsentiert werden. Dabei können Screenshots aus dem Film verwendet und kommentiert werden.
Vertiefung
- Schlaf und Gehirn: Die Schüler können erforschen, was im Gehirn passiert, wenn sie schlafen. Arbeitsblatt 8 „Was macht dein Gehirn, wenn du schläfst?“ kann hierbei helfen.
- Instrument lernen: Die Schüler erkennen, dass das Gehirn benötigt wird, um ein Instrument zu erlernen. Arbeitsblatt 10 „Wie lernst du, über Jahre, ein Instrument?“ kann zur Erstellung eines Flussdiagramms zum Thema verwendet werden.
- Pubertät und Gehirn: Die Schüler können herausfinden, warum Jugendliche so anstrengend sind, weil ihr Gehirn während der Pubertät umgebaut wird. Arbeitsblatt 11 „Pubertät: Umbau im Gehirn - warum die Pubertät so anstrengend ist…“ kann hierbei helfen.
Diskussion ethischer Fragen
- Medizinischer Fortschritt: Im Unterricht kann über ethische Fragen diskutiert werden, die durch medizinische Fortschritte aufkommen (z.B. "gläserner Mensch" beim Thema Gedankenlesen oder Persönlichkeitsveränderung durch Hirnschrittmacher).
Exkursion
- Besuch bei einem Neurochirurgen: Ein Besuch bei einem Neurochirurgen, der ein echtes (totes) Gehirn zeigen könnte, um die Anatomie zu veranschaulichen, wäre eine interessante Ergänzung.
Zusätzliche Materialien
- Online-Quiz: Auf topteach.ch gibt es ein Onlinetraining mit 19 Fragen zum Nervensystem.
- BR-Telekolleg Biologie: Das BR-Telekolleg Biologie bietet Informationen zum Nervensystem und ein Quiz zum Testen des Wissens.
- Arbeitsblätter mit Multiple-Choice-Fragen: Es gibt Arbeitsblätter mit Multiple-Choice-Fragen und Lösungen zu verschiedenen Themen rund ums Nervensystem.
- Illustriertes Arbeitsblatt zum Nervensystem bei Insekt und Mensch: Dieses Arbeitsblatt enthält einen kurzen Lückentext und die Aufgabe, Reiz-Reaktions-Schemen zu entwerfen.
Lernziele
Die Schülerinnen und Schüler sollen:
- Den Aufbau des Gehirns kennenlernen.
- Sich Wissen über die komplexen Gehirnfunktionen aneignen.
- Etwas über die Behandlung von neurologischen Krankheiten (z. B. Parkinson) erfahren.
- Verstehen, mit welchen Mitteln und Methoden das Gehirn bzw. einzelne Areale beeinflusst und Gehirnleistungen somit verbessert werden können.
- Erkennen, dass es Grenzen in der Erforschbarkeit dieses Organs gibt - beispielsweise was die Ich-Identität und die Frage nach der Entstehung von Gefühlen anbelangt.
Bezug zum Lehrplan
Das Thema Nervensystem ist in verschiedenen Lehrplänen verankert:
- Lehrplan für die bayerische Realschule Biologie (7. Jahrgangsstufe): Kommunikations- und Informationsverarbeitung, Wahrnehmung und Reaktion beim Menschen, Signale im Körper und ihre Übertragung, Bau und Arbeitsweise von Nervenzellen, Zusammenarbeit von Sinnesorgan, Muskulatur und Gehirn.
- Lehrplan für das bayerische Gymnasium Biologie (9. Jahrgangsstufe): Informationsaufnahme und Informationsverarbeitung durch Nerven- und Hormonsystem, Nervensysteme: Optimierung der Informationsverarbeitung, Bau und grundlegende Funktionsweise von Nervenzelle und Synapse, Erkrankung des Nervensystems.
Didaktische Hinweise
- Lebensweltbezug: Der Einstieg in das Thema sollte über den Lebensweltbezug der Schüler erfolgen. Sie sind in ihrem Schulalltag ständig mit Aufnehmen, Speichern und Reproduzieren von Informationen beschäftigt.
- Aktuelle Themen: Das Thema Dopingmittel kann genutzt werden, um zu veranschaulichen, wie diese im Gehirn eingreifen und die Gehirnleistung verändern können.
- Visualisierung: Arbeitsblätter mit Grafiken und Fotos können zur Visualisierung der Anatomie des Gehirns und der Funktionen einzelner Hirnteile eingesetzt werden.
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