Was wird aus den Nahrungs­mitteln, die wir essen?

Autoren:	MJENR/DESCO und französische Académie des sciences/La main à la pâte
Publikation:	1.10.2002
Lernstufen:	2,  3
Ziele:	Menschlicher Körper und Gesundheitserziehung: Kenntnis des Nahrungswegs und der Umwandlung der Nahrungsmittel im Verdauungstrakt und des Übergangs in die Blutbahn. Unterlagen auswerten können (Röntgenbilder, Bücher, Medien)
Angestrebte Kenntnisse:	Erstes Verstehen der Körperfunktionen (Verdauung, Atmung, Blutkreislauf)
Dauer:	6 bis 8 Unterrichtsstunden à ca. 45 Minuten
Material:	Materialien zum Anfertigen eines Modells vom Verdauungstrakt: biegsame Schläuche, Plastikbeutel, Seil (10 m), Karton, Schere, Muster­klammern Wenn möglich: Röntgen- und Endoskopiebilder des Verdauungstraktes
Herkunft:	La main à la pâte, Paris
Bewertung:	(noch keine Bewertung)

Einleitung

Alle lebenden Organismen brauchen Nahrung. Die Ernährung ist ein interdiszipli­näres Thema, es geht jeden Einzelnen und die Menscheit insgesamt an. Jedes Kind hat sein eigenes Verhältnis zum Essen, ebenso jede Familie und jede Ge­sellschaft. Verstehen, was im Körper aus den Nahrungsmitteln wird, bedeutet die Bildung einer wissenschaftlichen Grundlage, die von allen Kulturen geteilt wird und ist ein zentrales Anliegen der Gesundheitserziehung. Im Folgenden wird kein Modell vorgegeben, es wird lediglich entwickelt, wie eine Untersu­chung ablaufen könnte. Lernziele liegen auch in Querverbindungen: Beherr­schung der Sprache, der mündlichen, der schriftlichen und der Bildersprache, Literaturrecherche, Argumentation, Gegenüberstellung des erarbeiteten Wis­sens der Kinder mit dem der Lehrbücher und der wissenschaftlichen Veröffent­lichungen.

Abb. 1: Kinderzeichnung und Röntgenaufnahme des menschlichen Verdauungs­traktes

Möglicher Ablauf der Unterrichtseinheit

In einer vorbereitenden Unterrichtsstunde zum Thema Ernährung wird die Unterrichtseinheit eingeführt.

Unter­richts­stunde	Ausgangs­frage	Schüler­arbeiten	Sprachliche Arbeit	Arbeits­organisation in der Klasse	Angestrebte Kenntnisse und Fähigkeiten
Stunde 1	Wohin ver­schwinden Wasser und Brot?	Äußerung und Gegen­über­stel­lung der Vorstel­lun­gen	zeichnen schreiben sprechen	individuell; zu zweit; ganze Klasse (Gegenüber­stellungen)	Berichte in Tex­ten, Skiz­zen und münd­lich
Stunde 2	Was emp­findet man beim Essen?	Selbstbeob­achtung und Literatur­recherche	sprechen schreiben (Bericht) schemati­sieren	zu zweit individuell	beobachten zeichnerisch abbilden
Stunde 3	Was pas­siert beim Schlucken?	Bau eines Modells	sprechen zeichnen (Entwürfe)	in Gruppen	handwerkliches Können und Denkvermögen
Stunde 4	Wie funktio­niert der Verdau­ungs­appa­rat?	Beobach­tungen an einem Tier	schreiben (Bericht zu den Beob­ach­tungen) sprechen (Fragen während der Sektion)	ganze Klasse (Sektion) individuell (Bericht)	Beobachtungs- und Denk­ver­mögen
Stunde 5	Was wird im Körper aus den Nah­rungs­mit­teln?	Literatur­recherche und Ausar­beitung	lesen schreiben sprechen	zu zweit ganze Klasse	suchen und finden in Bibliothek, Bücherei, Internet
Stunde 6	Bewertung	Auswertung	zeichnen schreiben	individuell	Fähigkeit, die erworbenen Kenntnisse erneut anzu­wenden

Einführendes Gespräch über Ernährung

À propos Nahrung

Das Thema Ernährung lässt sich auf viele Weisen einführen. Man kann mit ei­nem Spiel zu den Nahrungsmittelfamilien beginnen oder auch jeden Schüler nach seiner Meinung zur Ernährung fragen. Wir sind nicht dauernd beim Essen. Die gesellige Dimension der Begegnung bei Tisch ergibt eine Verbindung zum Wissen über Ernährung: Das Naschen ist ebenso fehl am Platz, wie das über­mäßige Trinken von Limonade und anderen süßen Getränken. Man kann sich fragen warum. Auf der einen Seite sind immer mehr Menschen fettleibig, auf der anderen Seite leiden Menschen, aus Mangel an Nahrungsmitteln, an Hun­ger und Fehlernährung.

Eine Auswahl der Fragen, die die Kinder im Lauf des Gesprächs mit der ganzen Klasse stellen, werden an die Tafel geschrieben; sie sollen jeden Einzelnen zum weiteren Nachdenken bewegen. Jedes Kind schreibt die Antworten in die per­sönlichen Seiten seines Versuchshefts zur späteren Verwendung im mündlichen Austausch. Hier sind Beispiele von Fragen, die die Lehrerin aufgegriffen hat:

• "Was ist dein Lieblingsessen?"
• "Was isst du nicht gern?"
• "Welche Nahrung macht stark?"
• "Was isst du, zwar nicht gern, aber weil es nötig ist? Warum ist es nötig?"
• "Was passiert, wenn man nicht isst?"

Auseinandersetzung und Fragestellung

   [D]

Abb. 2: Auszug aus M's Versuchsheft

Auszüge aus den Versuchsheften – persönliche Gesichtspunkte

Auszug aus L's Versuchsheft: "Welche Nahrung macht stark. Ich denke, dass grünes Gemüse Kraft gibt, weil es viel Kalzium und Vitamine enthält. Deshalb muss man viel Gemüse essen."

Auszug aus R's Versuchsheft: "Kraft geben die Kiwis, weil sie Vitamine enthal­ten. Ich glaube auch, dass Spinat stark macht, und Suppe, weil darin viel Gemüse ist. (...) Ich mag gern Frucht- und Pfefferminzbonbons. Was ich nicht mag, was aber Kraft gibt, ist Spinat."

Auszug aus A's Versuchsheft: "Nahrungsmittel, die Kraft geben sind: Kiwis, Äpfel, Birnen, die übrigen Früchte und Müsli. Müsli ist gut, um fit zu sein, aber ich mag es nicht."

   [D]

Abb. 3: Weshalb muss man essen? Ein Gespräch unter vier Schülern.

Alle Schüler haben eine dezidierte Meinung zur Ernährungsfrage. Dagegen be­deutet das Wort "Kraft" beim vorliegenden Wissensstand nichts Genaues und hat mit dem naturwissenschaftlichen Kraftbegriff nichts zu tun. Nach und nach tritt der Begriff "Energie" an die Stelle von Kraft. In dieser Klasse denken die Kinder, dass Vitamine und Kalzium "Kraft" geben, so wie es die Reklame oft suggeriert. Es sind genau die Nahrungsmittel, die sie nicht mögen, die ihrer Meinung nach "Kraft" geben. Wahrscheinlich, weil ihre Eltern sie mit diesem Argument überzeugen wollen, auch das zu essen, was sie weniger mögen.

Am Ende bleibt eine Fragestellung übrig: "Wie können die Nahrungsmittel, die wir verzehren, unserem Körper "Kraft" geben und uns "groß und stark" wer­den lassen?"

Die Lehrerin kann vorschlagen, Sportler zu befragen (falls ein Sportverein in der Nähe ist), oder den Schularzt oder die Schulärztin, oder auch in einem Buch nachzusehen, was man in Wettkampfzeiten, wenn viel Energie ver­braucht wird, trinken und essen sollte. Oder man unterhält sich mit den Ver­antwortlichen für die Schulküche.

Mehrere Gedankengänge bahnen sich an und damit kommen auch mehrere Vor­gehensweisen ins Blickfeld. Der Gedanke, dem hier nachgegangen wird, ist grund­sätzlich "mechanistisch", im Gegensatz zu "chemischen und energeti­schen" Gesichtspunkten, die der Sekundarstufe vorbehalten sind. In den folgenden Unterrichtsstunden und den Ergänzungen geht es daher darum, die Frage zu beantworten: "Was macht unser Körper mit den Nahrungsmitteln?"

Unterrichtsstunde 1: Wohin verschwinden Wasser und Brot?

Problemstellung und Sammeln der Anfangsvorstellungen

Die Lehrerin vergewissert sich als erstes, dass kein Kind sich an Einschränkun­gen beim Essen halten muss. Dann gibt sie jedem ein Stück Brot und ein Glas Wasser, sozusagen als kleine Mahlzeit. Das "Schicksal" dieser Nahrungsmittel wird zum Gesprächsthema: "In welchen Teil des Körpers verschwinden das Wasser und das Brot?" Die Lehrerin verteilt ein Blatt mit der Umrisszeichnung eines Menschen und erteilt den Arbeitsauftrag: "Zeichne den Weg, den Brot und Wasser nehmen. Benenne die Stellen, an denen die Nahrungsmittel vor­beikommen. Was wird aus ihnen im Körper?"

Gemeinsame Betrachtung der Skizzen

Die Gegenüberstellung der Schülerskizzen kann mit dem Austausch der Blätter unter Sitznachbarn beginnen. Im Lauf des Gesprächs werden die Schüler ver­mutlich spontan in die kindliche Sprachgepflogenheit mit "Pipi" und "Kaka" ver­fallen. Die Lehrerin wartet eine günstige Gelegenheit ab, um ihnen die entspre­chende naturwissenschaftliche Wortwahl beizubringen: Urin und Kot. Sie ach­tet sorgfältig darauf, dass die Kinder kein Unbehagen empfinden. Die Lehrerin sammelt die Skizzen ein, ordnet sie in mehrere Kategorien, teilt die Kinder in Gruppen mit ähnlichen Ansichten ein und fordert sie auf, ein Plakat zu entwer­fen.

Schülerfragen und Erarbeiten von Hypothesen

Jede Gruppe wählt einen Berichterstatter, der der ganzen Klasse erklärt, wie die Gruppe sich den Weg der Nahrungsmittel vorstellt. Es entwickelt sich eine gemeinsame Diskussion. Jede Gruppe stellt der Reihe nach zwanglos ihre An­sicht vor. Man versucht nicht gleich, die richtige Antwort zu finden, sondern lediglich herauszufinden, wie es tatsächlich sein könnte.

Die Lehrerin notiert an der Tafel oder auf einem Plakat Fragen, die die Kinder in der ersten Diskussionsphase und bei der Gegenüberstellung der Skizzen ge­äußert haben. Die Diskussion wird erleichtert, wenn typische Darstellungen auf eine Folie kopiert oder gescannt und mit dem Overheadprojektor, dem Compu­ter oder dem Beamer vorgeführt werden können.

Abb. 4: Schülervorstellungen zur Verdauung

Die Schüler sind sich in folgenden Fragen uneins bzw. kommen an diesen Punk­ten nicht weiter.

Weg	Umwandlungen	Verbleib
Ein Eingang oder zwei? Ein Ausgang oder zwei? Eine Röhre oder zwei?	Im Magen? Wie funktioniert die Ver­dauung? Was heißt verdauen? Was ist eine schlechte Verdauung? Was ist das Erbrochene?	Gute und schlechte Nahrungs­mittel? Wird aus Wasser Urin? Wie werden die guten Nahrungs­mittel verarbeitet? Ernährt sich das Gehirn? Wozu dient das Blut?

Die Unterrichtsstunde, in der die Skizzen diskutiert werden, bringt die Schüler dazu, die eigenen Ideen infrage zu stellen. Sie suchen nach Beweisen und soli­den Argumenten, um die Ausgangsfrage zu beantworten. Unklare Sachverhalte können zum Teil experimentell, zum Teil mit Hilfe von Modellen erforscht wer­den. Sind anschließend noch Fragen offen, muss in Sachbüchern und/oder im Internet recherchiert werden.

Am Schluss der Stunde hat die Klasse sich vielleicht auf folgende Arbeitshypo­these geeinigt: "Wir nehmen an, dass die Flüssigkeiten in einen Beutel für Flüs­sigkeiten kommen und zu Urin werden, während die festen Nahrungsmittel einen anderen Weg nehmen und sich in Kot umwandeln." Im Lauf der folgen­den Unterrichtsstunde wird diese Annahme geprüft.

Unterrichtsstunde 2: Was empfindet man beim Essen?

Untersuchung am eigenen Körper

Die Lehrerin verteilt wieder Brot und Wasser. Außerdem bekommt jede Gruppe einen Spiegel. Die Schüler sollen mit ihren Sinnen erkunden, was aus dem Brot und dem Wasser wird. Sie sollen vor allem herausbekommen, ob es einen Kanal gibt oder zwei – einen für die Flüssigkeiten und einen für die festen Stoffe. "Was spürt ihr, wenn ihr esst?"

Während der gemeinsamen Vorbereitung der Stunde fragt die Lehrerin, ob sich jemand schon einmal verschluckt hätte, und wie man das Phänomen des Ver­schluckens erklären könnte.

Durch alleiniges Beobachten des Rachenraums und Abtasten des Halses beim Schluckvorgang lässt sich die Frage nicht beantworten. Es scheint aber so zu sein, als sei der Eingang für die flüssige Nahrung auch der Eingang für die feste Nahrung. Man kann sich sowohl an flüssiger als auch an fester Nahrung ver­schlucken. Einmal zerkaut, werden auch die festen Essensbestandteile zu einer Art Brei – nicht wirklich flüssig, aber auch nicht mehr fest. Es ist daher wenig wahrscheinlich, dass die Hypothese getrennter Kanäle für Flüssigkeiten und feste Nahrungsmittel stimmt.

Untersuchung anhand von Röntgenbildern

An dieser Stelle könnten die Kinder eventuell ein Video zum Verdauungsapparat anschauen. Es gibt im Internet mehrere Filme mit Röntgenaufnahmen bzw. mit endoskopischen Aufnahmen [1].

Der Film wird, wann immer es nötig ist, angehalten, und die Kinder versuchen auf den persönlichen Seiten ihrer Versuchshefte die Antwort auf die Ausgangs­frage zu skizzieren und aufzuschreiben.

Falls ein Beamer zur Verfügung steht, kann für die anschließende Besprechung ein Schüler die Konturen des Breis und seinen Weg mit Filzstift auf einem gro­ßen Papier vor dem Schirm oder der Wand nachziehen. Steht nur ein Fernseher oder ein Computer zur Verfügung, können die Schüler das Gleiche mit Pauspa­pier auf dem Schirm versuchen. Die Ergebnisse werden verglichen. Man geht immer wieder zum Film zurück und korrigiert gegebenenfalls den "Weg der Nah­rung". Die Notizen und Zeichnungen, die der einzelne Schüler in sein Versuchs­heft einträgt, werden bestätigt oder widerlegt.

Die Klasse beschließt, Sachverhalte, die mehrfach vermutet wurden, bei einer zweiten Betrachtung des Films zu prüfen. Am Ende haben die Kinder auf den gemeinsamen Seiten des Versuchshefts notiert:

1. Der Brei tritt in den Rachen ein, er scheint zu zögern, welchen Weg er nehmen soll und rutscht dann zur hinteren der beiden im Hals gelegenen Röhren.
2. Er fällt in dieser Röhre herunter.
3. Er erreicht einen Beutel.
4. Er wandert mit konstanter Geschwindigkeit durch einen verschlungenen Schlauch.

Die Hypothese, nach der Flüssigkeiten und feste Nahrungsmittel verschiedene Wege nehmen, hat sich nicht bestätigt. Es gibt zwar zwei Röhren, aber nur eine dient zur Aufnahme der Nahrung, der flüssigen wie der festen. Die Kinder schlagen in Sachbüchern nach und finden heraus, dass die Röhre, in die alle Nahrung geht, Speiseröhre oder Ösophagus genannt wird. Der Beutel ist der Magen und die Röhre mit den Schlingen der Darm.

Die zweite Röhre, die vorne im Hals liegt, heißt Luftröhre oder Trachea. Durch sie gelangt die Atemluft zu den Lungen. (Falls die Schüler wissen wollen, wozu die zweite Röhre da ist, wie die Nahrung zur Speiseröhre gelenkt wird und was passiert, wenn man sich verschluckt, hilft das Modellexperiment im ersten Teil von Unterrichtsstunde 3, den Sachverhalt zu klären.)

Unterrichtsstunde 3: Was passiert beim Schlucken?

Anfertigung eines Modells [2]

Zur Veranschaulichung der Funktionsweise von Gaumensegel (Velum palatinum) und Kehldeckel (Epiglottis) im Rachen und zum besseren Verständnis der Ver­zweigung von Atemweg und Speiseweg wird ein Modell gebaut. Die Lehrerin fordert die Schüler auf herauszufinden, welche Teile des Rachens sich beim Schlucken bewegen (der Kehldeckel senkt sich über den Eingang zur Luftröhre [zum Kehlkopf], die vor der Speiseröhre liegt) oder auch, wenn die Atmung durch die Nase plötzlich versperrt wird (das Gaumensegel schließt den Durch­gang zwischen Nasenhöhle und Mundhöhle). Das Modell eines Rachenquer­schnitts wird von den Schülern mit den mobilen Elementen und Musterklam­mern vervollständigt. Alle Ideen, die dem Vergleich mit der direkten Beobach­tung und mit den Bildern im Film nicht standhalten, werden nach und nach ver­worfen (siehe Abb. 4).

Der weitere Weg der Nahrung

Für die folgenden Lernschritte sind weitere (fotokopierte) Röntgenbilder hilf­reich. Mit den Bildern soll die "Röhrenfrage" geklärt werden. Der Film vermittelt ein besseres Bild der Funktion des Verdauungsapparates, besonders was die Darmbewegung angeht. Standbilder im Film oder unbewegte Röntgenbilder sind dagegen leichter zu deuten und schematisch darzustellen. Die Schüler beob­achten die zottigen Konturen des Dünndarms an einigen Stellen genauer und verallgemeinern dann für den ganzen Darm, dass durch die vielen Falten die Austauschfläche vergrößert wird.

Abb. 5: Die beweglichen Teile des Modells: Zunge, Kehldeckel, Gaumensegel

Wie gelangt die Nahrung vom Mund bis zum Ende des Darms?

Die Schüler schlagen ganz unterschiedliche Erklärungen zu dieser Frage vor: Meistens glauben sie, dass die Speisen infolge der Schwerkraft durch den Körper fallen. Diese Hypothese wird in Zweifel gezogen, wenn man erstaunt feststellt, dass der Darm sich mehrfach um sich selbst herum windet und dass die Verdauung auch nachts, in liegender Haltung, ungestört weitergeht. Filme zeigen, dass der Grund dafür in Bewegungen liegt und dass man diese (als Knurren) sogar hören kann, wenn man das Ohr auf den Bauch des Nachbarn legt.

Das Problem, um das es geht, kann auch wie folgt veranschaulicht werden: Man zieht einen an den Zehen aufgeschnittenen Nylonstrumpf zu einem dün­nen Schlauch auseinander. Wie lassen sich nun Tischtennisbälle von einem Ende zum anderen durch den Schlauch bewegen?

Abb. 6: Die Schüler ahmen die Peristaltik, die in Wellen fortschreitende Kontraktion des Darms, mit ihren Händen nach.

Modellierung des Verdauungstraktes

Die Röntgenbilder vermitteln weitere Kenntnisse:

• Durch Vergleich mit den Konturen des Körpers kann die Magengröße abge­schätzt werden.
• Ebenso kann durch Nachmessen in einem Röntgenbild (unter Berücksichti­gung des Maßstabs) die Länge des Darms abgeschätzt werden (mathema­tische Aufgabe).

Aus einem Gartenschlauch oder einem Seil von 10 m Länge und aus Plastikbeu­teln wird mit Hilfe von Skizzen ein Modell des Verdauungstraktes angefertigt. Aufkleber bezeichnen die verschiedenen Organe. Mit dem Modell kann man sich die Ausdehnung des Verdauungstraktes besser vorstellen. Auch versteht man besser, dass eine große Oberfläche den übergang der Nährstoffe ins Blut er­leichtert (nachfolgende Unterrichtsstunden). Die Modellierung hat ihre Gren­zen: Das Seil, der Schlauch haben konstante Querschnitte und keine Falten; es gibt keine Verbindung zum Blutkreislauf. Wenn die Möglichkeit besteht, sollte mit der notwendigen Vorsicht ein Kaninchen oder ein Huhn seziert werden, damit eine reale Vorstellung von den Formen des Verdauungstraktes und den Verbindungen mit den übrigen Organen entsteht.

Schematisierung des Verdauungstraktes

Es werden unvollständige schematische Zeichnungen an die Schüler verteilt. Mit dem Ausfüllen und Beschriften und der Wiederholung des Gelernten ist diese Lernphase abgeschlossen. Das Schema des Verdauungsapparates kann in ein allgemeineres Schema eingefügt werden, in dem nach und nach auch die Atmungsorgane und der Blutkreislauf ihren Platz finden.

Unterrichtseinheit 4: Wie funktioniert der Verdauungsapparat?

Beobachtungen am eigenen Leib

Die aufgenommenen Nahrungsmittel können mengenmäßig mit den Ausschei­dungen verglichen werden. Angenäherte Messungen reichen aus, um die Grö­ßenordnung abzuschätzen.

• Eine Apfelsine: 200g
• Ein Glas Wasser: 200g
• Ein Teller Nudeln: 200g
• Ein Esslöffel Zucker oder ein Zuckerstück: 5g
• Täglicher Kot: 200g
• Täglicher Urin: 1kg beim Kind und mehr als das Doppelte beim Erwachse­nen

Daraus ist ersichtlich, dass ein guter Teil der Nahrungsmittel nicht als Kot und Urin wieder ausgeschieden wird. Erinnern wir uns an die Hypothesen zur Rolle der Nahrungsmittel (erste Unterrichtsstunde). Da wurde bereits angenommen, dass ein Teil der Nahrung dazu dient, ausgefallenen Haare und abblätternde Haut (Schuppen) zu ersetzen, und das Kind größer und dicker werden zu las­sen. Ein weiterer Teil wird beim Atmen in Energie umgewandelt. Es bleibt zu klären, wie die Nahrungsmittel ihre ernährende Rolle im Körper spielen können.

Bemerkung: In dieser Unterrichtseinheit geht es nicht um ausgewogene Er­nährung.

Die Kinder sollen zu Hause nachfragen, welche Mittel bei Verdauungsproblemen verabreicht werden:

• Natriumbikarbonat (Bullrich-Salz) enthaltenden Mittel gegen Sodbrennen;
• Medikamente gegen Durchfall und bei Erbrechen;
• Medikamente oder faserreiche und/oder ballaststoffreiche Nahrungsmittel gegen Verstopfung.

Die zu Hause gesammelten Informationen verdeutlichen die gesellige Dimension der Verdauung. Auch alle Floskeln, die sich auf die Ernährung beziehen, können zusammengetragen werden ("Guten Appetit!", "Wohl bekomm's!").

Beobachtungen beim Sezieren eines Tieres [3]

Besser als durch das Anschauen eines Films lassen sich die Schülerhypothesen beim Sezieren eines ganzen Kaninchens oder Huhns überprüfen. Anstatt selbst zu sezieren, können auch Bilder von sezierten Tieren untersucht werden.

Achtung! Das Sezieren von Wirbeltieren ist nur unter strengen Auflagen er­laubt, Wildtiere dürfen nicht seziert werden [4].

Zum Sezieren braucht man ein Holz- oder Korkbrett, Latexhandschuhe, eine gute Schere, ein Skalpell oder einen Cutter, Stecknadeln, feine Stäbchen (wie zum Beispiel chinesische Essstäbchen) als Ersatz für Kanülen, mit denen sich der Gang der "Röhren" aufzeigen lässt. Die Lehrerin geht mit Feingefühl vor, während die Hälfte der Klasse im Halbkreis zuschaut und die andere Hälfte mit Literaturrecherche beschäftigt ist. Die Schüler bitten die Lehrerin, ihre Hypo­thesen zu prüfen, indem sie zum Beispiel mit Hilfe einer Kanüle die Verbindung zwischen Magen und Darm aufzeigt. Die Lehrerin schneidet die Bauchdecke (das Abdomen) vom Schambein bis zum Brustkorb auf (Abb. 7). Anschließend schlägt sie die Bauchdecke zu beiden Seiten um und fixiert sie auf dem Brett (Abb. 8). Jetzt kann man den Darm erkunden und sehen, wie sich der Verdau­ungsbrei verändert.

Abb. 7 und 8: Sektion eines Kaninchens

Die eben erst aufgenommene Nahrung findet man in der Speiseröhre und im Ma­gen (in Kropf und Muskelmagen beim Huhn). Anschließend sieht man den Verdauungsbrei im ganzen Dünndarm, im Blinddarm und im Dickdarm (den man auseinanderfalten kann). Im Gegensatz zum Verdauungstrakt der Säugetiere hat das Huhn einen sehr großen und muskulösen Muskelmagen, in dem sich oft kleine Kiesel befinden, mit denen die Körner gemahlen werden. Das Kaninchen hat einen sehr voluminösen Darm, besonders in Höhe des Blinddarms (am Ein­gang zum Dickdarm). Das erleichtert die Verdauung von Gräsern. Man kann sehen, wie sich der Verdauungsbrei vom Anfang zum Ende des Trakts verän­dert. Bemerkenswert ist die reichliche Gefäßdichte in den Wänden des Verdau­ungstrakts.

Zwischenbilanz

Die Schlüsselbegriffe stehen an der Tafel und die ganze Klasse wird aufgefor­dert, das bisher Gelernte zusammenzufassen. Es gibt weder gute noch schlech­te Nahrungsmittel. Manche Stoffe werden nicht verdaut und nicht gänzlich zermalmt (zum Beispiel Ballaststoffe). Andere werden verdaut und in sehr kleine Stücke umgewandelt. Gießt man zum Beispiel Wasser in einen Kaf­feefilter, gehen kleine Teilchen durch den Filter durch, während die größeren im Filter aufgefangen werden. Ein Stück Zucker würde nie durch den Filter gehen, auch wenn man es noch so fein zerkleinert. Wenn man aber den Zucker im Was­ser löst, durchdringt er den Filter ohne Weiteres. Die Nahrung wird mecha­nisch umgewandelt, aber auch chemisch. Woher kommt es, dass ein Stück Brot, wenn man es lange genug kaut, süß schmeckt? Woher kommt der Geruch von Erbrochenem? Das sind chemische Fragen, die hier nicht vertieft werden.

Unterrichtsstunde 5: Was wird im Körper aus den Nahrungs­mitteln?

Noch sind längst nicht alle Fragen beantwortet: An welchen Stellen gehen die Nährstoffe in den Körper über? Wie wird die aufgenommene Nahrung vom gan­zen Körper verwertet?

Literaturrecherche

Die bisherige Herangehensweise (direkte Beobachtung am lebenden Objekt, Betrachtung von naturwissenschaftlichem Bildmaterial, Versuche, Anfertigung von Modellen) genügt nicht immer. Dann muss Fachwissen nachgeschlagen werden. Die Literaturrecherche dient der vollständigeren Übersicht und der Gegenüberstellung der Ergebnisse der Klasse mit allem, was Wissenschaftler (in medizinischen Fallstudien und mit technischen Mitteln, über die die Schüler nicht verfügen) haben herausfinden können.

Die eine Hälfte der Klasse geht in die Bibliothek, während die andere Hälfte im Internet recherchiert – jeweils in Zweiergruppen. Der Arbeitsauftrag lautet:

Findet kurze Texte (höchstens zehn Zeilen), (naturwissenschaftliche) Bilder und schematische Darstellungen, die ganz oder teilweise die Antwort auf zwei Fra­gen geben: "Wie gehen die Nahrungsmittel durch den Körper? Wie werden die verdauten Nahrungsstoffe im ganzen Körper verwertet?"

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Gemeinsame Auswertung der Literaturrecherche

Die Zweiergruppen teilen der Klasse mit, was sie gefunden haben. Die Lehrerin hat zuvor die Literaturrecherchen-"Ernte" eingesammelt und bestimmte Texte, Bilder und schematische Darstellungen herausgesucht. Sie verteilt folgende Themen an vier Gruppen von je sechs bis acht Schülern:

• Gruppe 1: Was wird aus den Nahrungsstoffen im Verdauungsapparat?
• Gruppe 2: Welche Rolle spielt das Blut?
• Gruppe 3: Was wird aus der Nahrung in unserem Körper?
• Gruppe 4: Untersuchung eines Übersichtsschemas zur Nahrungsverarbei­tung (Verdauung, Kreislauf, Ausscheidung)

Das Wiederholen und Auswerten bietet den Schülern die Gelegenheit, ins Ver­suchsheft einzutragen, was sie behalten haben und was gemeinsam herausge­funden wurde. Die Lehrerin hat Fotokopien einer vollständigen schematischen Darstellung des Blutkreislaufs und des Verdauungsapparates vorbereitet. Sie zeigt den Schülern die beiden Systeme und fordert sie auf, sich zu den Verbin­dungen zwischen den beiden zu äußern.

Hier das ein oder andere Beispiel von Sätzen, die auf den gemeinsamen Seiten im Versuchsheft notiert werden können:

• Die Speisen, die wir essen, werden umgewandelt und fein zerteilt.
• Flüssige und feste Nahrungsmittel werden nicht getrennt.
• Die fein zerteilten Nährstoffe gehen im Dünndarm ins Blut über, und das Blut bringt sie zu allen unseren Organen, die Energie (Zucker, Fette) brau­chen; oder sie dienen dem Aufbau (Kalzium, Proteine) und der Arbeitsfä­higkeit (Wasser, Vitamine) des Körpers.
• Nicht genügend zerteilte (unverdaute) Nahrungsstoffe gehen in den Dick­darm und werden durch den Anus in Form von Kot ausgeschieden.
• Der "Abfall", den alle unsere Organe ausscheiden, wird durch die Nieren herausgefiltert und gelangt in den Urin.

Als Verdauung bezeichnet man die Umwandlung der Nahrung in kleinteilige Stof­fe. Als Absorption bezeichnet man den Durchgang durch die Darmwand. Dann folgen der Bluttransport und die Blutversorgung der Organe (Frei­set­zung von Energie, Wachstum und Erneuerung der Gewebe).

Die Rolle der Atmung bei der Ernährung wird später untersucht, wenn die not­wendigen Kenntnisse zu Lungentätigkeit und Atmung vorliegen.

Die Verbindung von Atmung und Ernährung ist von grundlegender Bedeutung, denn die Atmung hat den Zweck, alle Zellen des Körpers mit Sauerstoff (O₂) zu versorgen. Dieser Sauerstoff erlaubt die Verbrennung der vom Blut trans­portierten Nährstoffe, einer chemischen Reaktion, bei der Energie freigesetzt wird. Darüber hinaus befreit die Atmung den Organismus von dem Kohlen­stoff­dioxid (CO₂), das bei der Verbrennung der Nährstoffe entsteht.

Diese Erklärungen können erst in der Sekundarstufe 1 verstanden werden. In der 4. bis 6. Klasse wird man sich damit begnügen, den Zusammenhang zwi­schen beiden Funktionen festzustellen: Eine sportliche Anstrengung bedarf entsprechender Ernährung und guter Lungentätigkeit (andernfalls entstehen schmerzhafte Krämpfe, die auf mangelhafte Verbrennung der Nährstoffe und auf Milchsäureabsonderung in den Muskeln zurückzuführen sind).

Unterrichtsstunde 6: Bewertung

Es wird noch einmal die Umrisszeichnung eines Kindes verteilt. Die Schüler sollen aufs Neue versuchen, den Durchgang der Speisen durch den Körper einzuzeichnen. Durch offeneres Fragen lässt sich herausfinden, inwieweit die Schüler die in dieser Unterrichtseinheit erworbenen Kenntnisse verarbeitet haben und wiedergeben können.

"Erkläre warum, wenn du Kaninchen isst oder eine Möhre, aus dir nicht im Geringsten ein Kaninchen oder eine Möhre wird." Die Nahrungsmittel werden umgewandelt, sie werden von unserem Körper aufgenommen, dienen zu seinem Aufbau (zum größer und dicker werden) und liefern Energie (der Bedarf wird größer, wenn wir uns bewegen).

"Schau dir in deinem Kinder-Untersuchungsheft deine Wachstumskurve als Kleinkind an. Beschreibe sie. Was hat dazu geführt, dass du größer und dicker werden konntest?" Der Säugling wird größer und dicker dank der Ernährung. Die Milch enthält alle notwendigen Stoffe. Es geht auch etwas verloren. Nur ein Teil dessen, was das Kleinkind gegessen hat, wird vom Blut in den Körper transportiert. Die Ernährung macht das Wachsen möglich und liefert die Energie.

Anhand derartiger Beispiele lässt sich ermessen, wie sich die Vorstellungen der Kinder zwischen Beginn und Ende der Unterrichtseinheit entwickelt haben.

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Voraussetzungen für die praktische Umsetzung der Unterrichtsi­einheit

Kommentare der Lehrerin

In dieser Unterrichtseinheit geht es um den Körper des Kindes, seine Intimität und seine Unverletzlichkeit, es kommt also darauf an, die Empfindungen eines Jeden zu achten.

Wenn ein Kaninchen oder ein Huhn seziert wird, fühlen sich manche Schüler beim Anblick des Blutes unwohl. Erklärende und beruhigende Worte helfen über das Problem hinweg. Nach dem heiklen Moment sind die Schüler oft umso interessierter.

Anmerkung: Es sollte unbedingt der Abschnitt zu Sezierversuchen der KMK-Empfehlungen "Richtlinien zur Sicherheit im naturwissenschaftlichen Un­terricht" beachtet werden [4]. Siehe zum Beispiel: Sektion von Wirbeltieren (DGUV) oder Amtsblatt des Saarlandes (1.7.2010, pdf-Datei).

Empfohlene Informationsblätter

• 12: "Ernährung von Tier und Mensch – Verdauung und Ausscheidung"
• 15: "Gesundheitserziehung"

Schluss

Man sollte bei den Kindern gedankliche Irrwege vermeiden. Wenn das Kauen (die mechanische Zerkleinerung der Nahrung) und die Spucke (chemische Um­wandlung der Nahrung) zu sehr in den Vordergrund treten, besteht die Gefahr, dass die Schüler glauben, die ganze Verdauung spiele sich im Mund ab. Des­halb wird man betonen, dass das ausschließlich für Zucker gilt. Das Kauen ist nur eine Vorstufe für die weitere mechanische Zerkleinerung. Im Wesentlichen spielt diese sich im Magen ab. Sonst würde man nämlich Stunden mit dem Kauen verbringen (das Erbrochene, das den physischen Zustand der Nahrung im Magen wiedergibt, enthält manchmal große Stücke). Die Verdauung wird durch die saure Hydrolyse der Nahrung (der Magen scheidet Salzsäure ab) sehr gefördert. Wenn man erklärt, dass der Magen ein sehr kräftiger, zermal­mender Muskel ist, während das für den Darm gar nicht gilt, fördert man die richtige Vorstellung. Oder wenn man Nahrungsmittel mit Säure übergießt und zeigt, dass sie ziemlich schnell zerfallen. Die chemische Umwandlung der Nahrungsmittel passiert allerdings vor allem im Dünndarm unter dem Einfluss von Verdauungsenzymen. Der Magen ist im Wesentlichen ein geschlossener Sack mit einem Ventil (Pförtnerschließmuskel), der die Nahrung im wahrsten Sinn zu Brei zerstampft. Erst wenn die Nahrungsmittel in diesen Zustand (Suspension) gebracht sind, öffnet sich das Ventil periodisch und entlässt den Brei in den Darm. Die Verweildauer im Magen ist lang (mehrere Stunden).

Das Wasser ist kein Nahrungsmittel wie die anderen. Es ist das Lösungsmittel, das die lebendigen Zellen all unserer Organe (Muskeln, Gehirn, Verdauungs­trakt, Blutgefäße, ...) brauchen. In unserem Körper gibt es einen kleinen "inneren Teich" (der intrazelluläre Raum), in dem alle Zellen schwimmen. Das Wasser macht ungefähr 60 % unseres Körpergewichts aus. Das getrunkene Wasser geht ins Blut, dann in den "inneren Teich" und was übrig ist, wenn man viel trinkt, verschwindet im Urin (der Teich läuft über!). Man kann Durst haben und keinen Hunger, zum Beispiel, wenn man viel geschwitzt hat (der Wasser­stand im Teich ist zu niedrig!). Es gehört zum Grundwissen, dass im Wasser Salze gelöst werden und dass bei Wassermangel die steigende Salzkonzen­tration Durstgefühle bewirkt. Der Urin enthält, in Wasser gelöst, einen Teil der Abfälle (zum Beispiel Harnstoff) aus der Zelltätigkeit im Organismus. Er ist das Ergebnis der Filterung des Blutes, das auf diese Weise von Abfällen gereinigt wird (der andere Teil der Abfälle ist das Kohlendioxid, das in den Lungen aus­geschieden wird).

Die Ausscheidung von Kot und die Absonderung von Urin sind verschiedene Vorgänge. Der Kot enthält Nahrungsabfälle die im "Außenbereich" des Orga­nis­mus geblieben sind (tatsächlich steht der Hohlraum des Verdauungstraktes durch Mund und Anus in unmittelbarer Verbindung mit der Außenwelt). Dage­gen enthält der Urin Abfälle, aus der Arbeitstätigkeit der Organe, also aus dem Inneren des Körpers, aus dem "Innenbereich". Diese Abfälle wurden in die Blut­bahn ausgeschieden und dann in den Nieren herausgefiltert und in den Urin transportiert.

Nützliche Internetseiten für die Literaturrecherche der Schüler

• Reale Schnitte durch den Menschlichen Körper (interessant, aber schwer zu deuten): www.meddean.luc.edu/lumen/meded/grossanatomy/x_sec/

Bücher

• Atlas der Körperwelt, Pierluigi Diano, Dietrich H.W. Grönemeyer, Frederking & Thaler, 2006
• Wunder Mensch. Eine faszinierende Reise durch unseren Körper, Alexander Tsiaras, Barry Werth, Droemer/Knaur, 2005
• Atlas der Anatomie des Menschen, Bd. 2 : Rumpf, Eingeweide, untere Extremität, Johannes Sobotta, Urban & Fischer Bei Elsevier, 2006

CD's, DVD's und Computerspiele

• Milli-Metha: Mein Körper. Tivola
  
• Der kleine Professor entdeckt den Körper. Friedrich Oetinger.

Begleitend zu dieser Unterrichtseinheit wurde eine CD-ROM erstellt (auf fran­zösisch), auf der – ergänzend zur Darstellung eines typischen Ablaufs der Unterrichtseinheit – Videoauszüge und nützliches Bildmaterial für die Schüler zur Verfügung stehen.

 

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Fußnoten

1: Für die Röntgenaufnahmen im Film kann man den Kindern Folgendes erklä­ren: "Hier ist ein im Krankenhaus gedrehter Film. Man hat einen Patienten ei­nen Brei zu sich nehmen lassen, der Röntgenstrahlen aufhält. Röntgenstrahlen sind starke Strahlen im nichtsichtbaren Bereich des Lichts, die den Körper durchdringen. Bei der Durchleuchtung wird der Patient solchen Strahlen aus­gesetzt und man kann das Innere des Körpers beobachten."

2: Fakultative Arbeit, die für eine Zwischenauswertung am Anfang von Unter­richtsstunde 4 nützlich ist.

3: Fakultativ

4: Was beim Sezieren zu beachten ist, kann in den KMK-Empfehlungen "Richt­linien zur Sicherheit im naturwissenschaftlichen Unterricht" nachgelesen wer­den:
"Für die Sektion von Wirbeltieren (z. B. Fischen) oder Teilen von Wirbeltieren (z. B. Rinderaugen) nur solche Objekte verwenden, die im Lebensmittelhandel angeboten oder vom Schlachthof bezogen werden können. [...]
Siehe zum Beispiel: Sektion von Wirbeltieren (DGUV) oder Amtsblatt des Saar­landes (1.7.2010, pdf-Datei).

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