Biologie · Klasse 12

Ideen für aktives Lernen

Synaptische Übertragung: Chemische Signalwege

Aktive Lernformen eignen sich hier, weil synaptische Übertragung ein dynamischer, mehrstufiger Prozess ist, der räumliches und zeitliches Denken erfordert. Durch handlungsorientierte Methoden machen Lernende die unsichtbaren Schritte von der elektrischen Signalumwandlung bis zur chemischen Signalweitergabe selbst erfahrbar und verinnerlichen so die komplexen Zusammenhänge nachhaltig.

KMK BildungsstandardsKMK: Sekundarstufe II - Fachwissen Biochemie der SynapseKMK: Sekundarstufe II - Modellnutzung zur Erklärung von Phänomenen

30–50 Min.Partnerarbeit → Ganze Klasse4 Aktivitäten

Aktivität 01

Gruppenpuzzle45 Min. · Kleingruppen

Modellbau: Synapse aus Materialien

Schüler bauen eine Synapse mit Knete für Prä- und Postsynapse, Perlen als Vesikel, Fäden für Neurotransmitter. Sie demonstrieren Freisetzung durch Drücken und Bindung durch Kleben. Gruppen präsentieren und erklären Schritte.

Erklären Sie die Schritte der synaptischen Übertragung, von der Freisetzung bis zur Bindung von Neurotransmittern.

ModerationstippBeim Modellbau sollen Schülerinnen und Schüler bewusst die Calciumkanäle als 'Tore' und Vesikel als 'Transportboxen' benennen, um die Richtung des Signals zu verdeutlichen.

Worauf zu achten istDie Schüler erhalten eine Karte mit einem Bild einer Synapse. Sie sollen drei Schlüsselbegriffe der synaptischen Übertragung benennen und deren Funktion in einem Satz beschreiben. Zusätzlich sollen sie eine Frage formulieren, die sich auf die Rolle von Neurotransmittern bei einer spezifischen neurologischen Erkrankung bezieht.

VerstehenAnalysierenBewertenBeziehungsfähigkeitSelbststeuerung

Komplette Unterrichtsstunde erstellen

Aktivität 02

Planspiel30 Min. · Partnerarbeit

Planspiel: Summation mit Karten

Verteilen Sie Karten als erregende (+) oder hemmende (-) Signale. Schüler legen Karten für räumliche und zeitliche Summation aus und berechnen das Summenpotenzial. Diskutieren Sie, wann ein Aktionspotenzial entsteht.

Differenzieren Sie zwischen erregenden und hemmenden Synapsen und deren Bedeutung für die Informationsverarbeitung.

ModerationstippDie Kartensimulation zur Summation muss klar zwischen 'erregend' und 'hemmend' unterscheiden, damit Lernende den Nettoeffekt messen können.

Worauf zu achten istDer Lehrer präsentiert zwei Szenarien: 1) Ein Neuron erhält gleichzeitig zwei erregende und eine hemmende synaptische Stimulation. 2) Ein Neuron erhält kurz hintereinander fünf erregende synaptische Stimulationen. Die Schüler sollen schriftlich erklären, ob in beiden Fällen ein Aktionspotenzial ausgelöst wird und warum, unter Bezugnahme auf räumliche und zeitliche Summation.

AnwendenAnalysierenBewertenErschaffenSozialbewusstseinEntscheidungsfähigkeit

Komplette Unterrichtsstunde erstellen

Aktivität 03

Rollenspiel40 Min. · Kleingruppen

Rollenspiel: Signalübertragung

Schüler verkörpern Präsynapse, Spalt, Postsynapse und Rezeptoren. Ein Aktionspotenzial-Signal wird übermittelt, Neurotransmitter 'springen' über. Rotieren Sie Rollen und notieren Sie Beobachtungen.

Analysieren Sie die Bedeutung der räumlichen und zeitlichen Summation für die Auslösung eines Aktionspotenzials.

ModerationstippIm Rollenspiel sollten die Schüler die synaptischen Rollen (Präsynapse, Spalt, Postsynapse) laut und deutlich benennen, um die räumliche Trennung zu verinnerlichen.

Worauf zu achten istDiskutieren Sie in Kleingruppen: Welche Konsequenzen hätte es für die Informationsverarbeitung im Gehirn, wenn die Funktion eines wichtigen hemmenden Neurotransmitters wie GABA gestört wäre? Nennen Sie mindestens zwei mögliche Auswirkungen auf Verhalten oder Kognition.

AnwendenAnalysierenBewertenSozialbewusstseinSelbstwahrnehmung

Komplette Unterrichtsstunde erstellen

Aktivität 04

Lernen an Stationen50 Min. · Kleingruppen

Lernen an Stationen: Neurotransmitter-Typen

Vier Stationen: Freisetzung (Ballons), Diffusion (Wasserfarbe), Bindung (Magneten), Rückaufnahme (Schwamm). Gruppen rotieren, zeichnen Diagramme und vergleichen erregend vs. hemmend.

Erklären Sie die Schritte der synaptischen Übertragung, von der Freisetzung bis zur Bindung von Neurotransmittern.

ModerationstippAn der Neurotransmitter-Station müssen die Schüler die verschiedenen Typen mit ihren Funktionen verknüpfen, indem sie selbst Beispiele aus Alltag oder Medizin sammeln.

ErinnernVerstehenAnwendenAnalysierenSelbststeuerungBeziehungsfähigkeit

Komplette Unterrichtsstunde erstellen

Vorlagen

Vorlagen, die zu diesen Biologie-Aktivitäten passen

Nutzen, bearbeiten, drucken oder teilen.

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Erfahrene Lehrkräfte beginnen mit einer kurzen Demonstration des synaptischen Spalts, etwa durch eine Animation, bevor sie zu den Aktivitäten übergehen. Wichtig ist, den Fokus auf die modulierbare Natur chemischer Synapsen zu legen – im Gegensatz zu den starren elektrischen Synapsen. Vermeiden Sie es, den Prozess als linear oder deterministisch darzustellen, da Summation und Neurotransmitter-Wirkung stark von Kontext abhängen. Nutzen Sie Analogien aus dem Alltag, etwa Postversand für die Exozytose oder Schlüssel-Schloss-Prinzip für die Rezeptorbindung.

Lernende können die synaptische Übertragung in eigenen Worten erklären, die Rolle der Neurotransmitter beschreiben und räumliche sowie zeitliche Summation an Beispielen unterscheiden. Sie erkennen, dass chemische Synapsen modulierbar sind und verstehen die Bedeutung des synaptischen Resets.

Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

Während des Rollenspiels 'Signalübertragung' beobachten Sie, ob Schüler die synaptische Übertragung als elektrischen Prozess darstellen.
Lenken Sie die Aufmerksamkeit auf den 'Spalt' zwischen den Rollen und fragen Sie, warum die Signalübertragung hier unterbrochen wird, wenn nicht Neurotransmitter die Information weitergeben.
Während der Simulation 'Summation mit Karten' achten Sie darauf, ob Schüler annehmen, dass Neurotransmitter nach der Bindung dauerhaft wirken.
Lassen Sie die Schüler die Karten nach jeder Runde zurücklegen und fragen, warum der synaptische Spalt nach jeder Übertragung 'geleert' werden muss, um ein neues Signal zu ermöglichen.
An der Station 'Neurotransmitter-Typen' hören Sie, ob Schüler glauben, dass alle Neurotransmitter immer erregend wirken.
Fordern Sie die Schüler auf, die Funktion von GABA explizit mit Hemmung zu verknüpfen und fragen, was passieren würde, wenn GABA nicht abgebaut werden könnte.

In dieser Übersicht verwendete Methoden

Mehr in Neurobiologie und Verhalten

Bau und Funktion von Neuronen

Die Schülerinnen und Schüler identifizieren die Bestandteile eines Neurons und erklären ihre spezifischen Funktionen bei der Reizweiterleitung.

2 methodologies

Ruhepotenzial und Aktionspotenzial

Die Schülerinnen und Schüler analysieren die Entstehung und Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials sowie die Generierung und Weiterleitung des Aktionspotenzials.

2 methodologies

Erregungsleitung: Myelin und Geschwindigkeit

Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Mechanismen der Erregungsleitung, insbesondere die saltatorische Erregungsleitung an myelinisierten Axonen.

2 methodologies

Neurotransmitter und ihre Funktionen

Die Schülerinnen und Schüler untersuchen verschiedene Neurotransmitter und ihre spezifischen Funktionen im Nervensystem.

2 methodologies

Drogen und Gifte: Einfluss auf Synapsen

Die Schülerinnen und Schüler analysieren die Wirkungsweise von psychoaktiven Substanzen und Giften auf die synaptische Übertragung.

2 methodologies