Was wird aus den Nahrungsmitteln, die wir essen?

Autor/inn/en:	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
Herkunft:	La main à la pâte, Paris

Alle lebenden Organismen bedürfen der Nahrung. Die Ernährung der Menschen, ein interdisziplinäres Thema par excellence, hat eine individuelle und eine kollektive Dimension. 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, sondern lediglich entwickelt, wie eine Untersuchung ablaufen könnte. Im Wechsel von Zeiten individueller Arbeit – jede/r für sich oder in Gruppen - mit Zeiten des Ausarbeitens und Zusammenfassens in der ganzen Klasse. 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: Kinderzeichung und Röntgenaufnahme des menschlichen Verdauungstraktes

Ergänzend gibt es zu dieser Unterrichtseinheit eine Bechreibung der Stellung dieses Themenbereichs im [französischen] Lehrplan. Da es für den deutschsprachigen Raum so viele verschiedene Lehrpläne gibt, die Lehrpläne sich aber doch in vielen Punkten ähneln, verweisen wir an dieser Stelle auf den französischen Lehrplan.

Möglicher Ablauf der Unterrichtseinheit

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

Unterrichts- stunde	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 Literaturrecherche	sprechen schreiben (Bericht) Schematisierung	zu zweit individuell	Beobachten zeichnerisch abbilden
Stunde 3	Was passiert beim Schlucken?	Bau eines Modells	Sprechen Zeichnen (Entwürfe)	in Gruppen	handwerkliches Können Denkvermögen
Stunde 4	Wie arbeitet 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 Ausarbeitung	Lesen Schreiben Sprechen	zu zweit ganze Klasse	Suchen und Finden in Bibliothek, Bücherei, Internet
Stunde 6		Auswertung	Zeichnen Schreiben	individuell	Fähigkeit, die erworbenen Kenntnisse erneut anzuwenden

Einleitung und 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/jede Schüler/in nach seiner/ihrer 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. Man kann sich fragen warum. Während Fettleibigkeit immer mehr Menschen bedroht, herrscht in zahlreichen anderen Ländern Fehlernährung aus Mangel an Nahrungsmitteln.

Eine Auswahl der Fragen, die die Kinder im Lauf des Gesprächs mit der ganzen Klasse ihren Mitschüler/innen stellen, werden an die Tafel geschrieben; sie sollen jede/n Einzelne/n zum weiteren Nachdenken bewegen. Jedes Kind schreibt die Antworten in die persönlichen Seiten seines Experimentierhefts zur späteren Verwendung im mündlichen Austausch. Hier sind Beispiele von Fragen, die der/die Lehrer/in 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, und warum ist es nötig?"
"Was passiert, wenn man nicht isst?"

Auseinandersetzung und Fragestellung

Nachfolgend sind Auszüge aus Experimentierheften von Schüler/innen der Lernstufe 2 wiedergegeben:

[D]

Abb. 2: Auszug aus M's Experimentierheft

- Persönliche Gesichtspunkte:
Auszug aus L's Experimentierheft: "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 Experimentierheft: "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 Experimentierheft: "Nahrungsmittel, die Kraft geben sind: Kiwis, Äpfel, Birnen, die übrigen Früchte und Cerealien. Cerealien sind gut, um fit zu sein, aber ich mag sie nicht."

- Bericht von einer Gruppenbesprechung unter vier Schülern.

[D]

Abb. 3: Weshalb muss man essen?

Alle Schüler/innen haben eine ausgeprägte Meinung zur Ernährungsfrage. Dagegen bedeutet das Wort "Kraft" beim vorliegenden Wissenstand 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/der Lehrende kann vorschlagen, Sportler/innen zu befragen (falls ein Sportklub in der Nähe ist), oder den Schularzt/die Schulärztin, oder auch in einem Buch nachzusehen, was man in Wettkampfzeiten, wenn viel Energie verbraucht wird, trinken und essen sollte. Auch empfiehlt sich die Unterhaltung mit jemandem, der für die Schulküche zuständig ist.

Mehrere Gedankengänge bahnen sich an und damit kommen auch mehrere Vorgehensweisen ins Blickfeld. Die schon in der Lernstufe 2 behandelten Ideen können in der Lernstufe 3 und in der Sekundarstufe 1 vertieft werden. Der Gedanke, dem hier nachgegangen wird, ist grundsätzlich "mechanistisch", im Gegensatz zu "chemischen und energetischen" Gesichtspunkten, die den Sekundarstufen vorbehalten sind. Er ist Grundgedanke der folgenden Unterrichtsstunden und der Ergänzungen: Wie eignet sich unser Körper die Nahrungsmittel an? Das ist das Grundproblem, das es zu lösen gilt.

Unterrichtsstunde 1. Wohin verschwinden Wasser und Brot?

Problemstellung und Sammeln der Anfangsvorstellungen

Die/der Lehrende vergewissert sich als erstes, dass kein Kind sich an Einschränkungen beim Essen halten muss. Dann verteilt sie/er an jede/n Schüler/in ein Stück Brot und ein Glas Wasser, sozusagen als kleine Mahlzeit. Das Schicksal dieser Nahrungsmittel wird zum Gesprächsthema: "In welchen Teil des Körpers gehen das Wasser und das Brot?" Sie/er verteilt daraufhin ein Blatt mit der Umrisszeichnung eines Menschen und gibt die Anweisung: 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 zwischen Nachbarn beginnen. Im Lauf des Gesprächs werden die Schüler/innen vermutlich spontan in die kindliche Sprachgepflogenheit mit "Pipi" und "Kaka" verfallen. Der/die Lehrer/in wartet eine günstige Gelegenheit ab, um ihnen die entsprechende naturwissenschaftliche Wortwahl beizubringen: Urin und Kot (Stuhl). Sie/er vermeidet dabei sorgfältig alles, was die Kinder als Erniedrigung empfinden könnten. Die/der Lehrende 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

Aus jeder Gruppe wird ein/e Berichterstatter/in bestimmt, der/die der ganzen Klasse erklärt, wie sie/er sich den Weg der Nahrungsmittel vorstellt. Es entwickelt sich eine gemeinsame Diskussion in der jede Gruppe der Reihe nach zwanglos ihre Ansicht vertreten kann. Man versucht nicht gleich, die richtige Antwort zu finden, aber man versucht herauszufinden, was es tatsächlich geben könnte.

Die/der Lehrende notiert an der Tafel oder auf einem Plakat Fragen, die die Kinder in der ersten Diskussionsphase und bei der Gegenüberstellung der Skizzen äußern. 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. Hier sind Beispiele von solchen Darstellungen.

Abb. 4: Schülervorstellungen zur Verdauung

Die Schüler/innen sind uneins oder scheinen in folgenden Fragen nicht weiterzukommen:

Weg	Umwandlungen	Verbleib
Ein Eingang oder zwei? Ein Ausgang oder zwei? Eine Röhre oder zwei?	Im Magen? Wie geht die Verdauung vor sich? 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 jede/n dazu, die eigenen Ideen in Frage zu stellen und regt die Suche nach Beweisen und nach soliden Argumenten für eine Antwort auf die Fragen der Klasse an.

Die Hürden in der Diskussion können auf Anregung der/des Lehrenden oder aus eigenem Antrieb der Klasse zu vielerlei Arbeiten führen. Es muss ausgewählt werden, sonst wird die Sachlage zu kompliziert und langwierig. Zum Teil können die fraglichen Sachverhalte experimentell geklärt werden, zum Teil an Modellen, der Rest bleibt einer späteren Literaturrecherche vorbehalten.

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

Unterrichtsstunde 2. Was empfindet man beim Essen?

Untersuchung am eigenen Körper

Die/der Lehrende verteilt Brot und Wasser an die Schüler/innen und an jede Gruppe einen Spiegel. Es geht darum, sinnliche Hinweise zu finden. Vor allem möchte man wissen, ob es einen Kanal gibt oder zwei, einen für die Flüssigkeiten und einen für die festen Stoffe. Was spürt jede/r wenn sie/er isst?

Während der gemeinsamen Vorbereitung der Stunde fragt die/der Lehrende, ob eine/r sich schon einmal verschluckt hat und wie sie/er sich das erklärt.

Allein durch Beobachtung des Rachenraumes und Abtasten des Halses beim Schluckvorgang lässt sich die Frage nicht beantworten, aber es hat den Anschein, als sei der Eingang für die flüssige Nahrung auch der für die feste. Man kann sich an flüssiger, wie 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 sich die Hypothese getrennter Kanäle für Flüssigkeiten und Festes bewahrheitet.

Untersuchung anhand von naturwissenschaftlicher Bildtechnik (Röntgenbilder)^[1]

An dieser Stelle können gegebenenfalls Röntgenbilder vom Verdauungsapparat ergänzend oder ersatzweise in Betracht kommen, die eine ärztin/ein Arzt oder Eltern der Schüler/innen bereitgestellt haben. Der Videofilm "Le trajet des aliments" (Der Weg der Nahrungsmittel) aus der Kassette "Le corps humain" (Der menschliche Körper), Delagrave/CNDP ANPASSEN wird gemeinsam gesehen (1h30'), nachdem vorher eingeleitet und gefragt wurde:

"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."
- "Man darf annehmen, dass der Brei den gleichen Weg wie die Nahrung nimmt. Was ist das für ein Weg?"

Der Film wird, so oft es nötig ist, angehalten und die Kinder versuchen auf den persönlichen Seiten ihrer Experimentierhefte ihre Antwort auf die Frage zu skizzieren und aufzuschreiben.

Falls man über einen Beamer verfügt, kann man für die anschließende Besprechung eine/n der Schüler/innen die Konturen des Breis und seinen Weg mit Filzstift auf einem großen Papier vor dem Schirm oder der Wand nachziehen lassen. Steht nur ein Fernseher oder ein Computer zur Verfügung, können die Schülergruppen das gleiche mit Pauspapier auf dem Schirm versuchen. Die Ergebnisse werden verglichen. Man geht immer wieder zum Film zurück und korrigiert die persönlichen Ansichten. Es entsteht ein objektives Bild. Die Tatsachen, die jede/r in ihr/sein Experimentierheft einträgt, werden bestätigt oder widerlegt.

Man einigt sich mündlich, Sachverhalte, die mehrfach vermutet wurden, bei einer zweiten Betrachtung des Films zu prüfen. Am Ende haben die Kinder auf den gemeinsamen Seiten des Experimentierhefts notiert:

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.
Er fällt in dieser Röhre herunter.
Er erreicht einen Beutel.
Er geht mit konstanter Bewegung durch eine verschlungene und gezahnte Röhre.

Die Hypothese, nach der Flüssigkeiten und Festes 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. Durch Nachschlagen (zum Beispiel in einem illustrierten Wörterbuch) ergibt sich, 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/innen wissen wollen, wozu die zweite Röhre da ist, wie die Nahrung zur Speiseröhre gelenkt wird und was passiert, wenn man sich verschluckt, hilft ein 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/der Lehrende fordert die Schüler/innen 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, wie es hier verwendet wird (oder auch in der Bilddatenbank zu finden ist) 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

Die folgenden Lernschritte werden durch weitere (auf der französischen CDROM verfügbare) fotokopierte Röntgenbilder, die durchgepaust werden können, unterstützt. Mit Hilfe der Bilder 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/innen beobachten die gezahnten und zottigen Konturen des Dünndarms an einigen Stellen genauer und verallgemeinern dann für den ganzen Darm, dass durch die vielen Falten die Austauschfläche vergrößert wird.

Schema: Was passiert im Bereich von Mund, Luftröhre und Speiseröhre beim Schlucken und Atmen

Modell um zu verstehen, was beim Schlucken passiert

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

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

Die Schüler/innen 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. Der Film Le Trajet des aliments (siehe oben) zeigt, dass der Grund dafür in Bewegungen liegt und dass man diese (als Knurren) sogar hören kann, wenn man das Ohr auf den Bauch der Nachbarin/des Nachbarn legt.

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

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

Modellierung des Verdauungstraktes

Die Röntgenbilder vermitteln weitere Kenntnisse:
- die Magengröße durch Vergleich mit bekannten Gefäßen;
- die Länge des Darms durch Messungen an einem Röntgenbild und unter Berücksichtigung des Maßstabs (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 seiner Verbindungen mit den übrigen Organen entsteht.

Schematisierung des Verdauungstraktes

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

Unterrichtseinheit 4. Wie arbeitet der Verdauungsapparat?

Beobachtungen am eigenen Leib

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

Eine Apfelsine: 100g	Ein Glas Wasser: 100g	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

Es zeigt sich, dass ein guter Teil der Nahrungsmittel nicht in Kot und Urin wieder ausgeschieden wird. Man erinnert sich an die Hypothesen zur Rolle der Nahrungsmittel in der ersten Stunde. 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.

N.B.: In dieser Unterrichtseinheit geht es nicht um das richtige Essen und Trinken, nicht um die ausgewogene Ernährung. Der Erwerb entsprechender Kenntnisse ist für die Gesundheitserziehung sehr wichtig, die [französischen] Lehrpläne sehen jedoch vor, dass dies als unabhängiges Thema vorher und nachher bearbeitet wird.

Es soll zu Hause herausgefunden werden, welche Mittel zur Behebung von allen möglichen Verdauungsproblemen angewendet werden:
- Natriumbikarbonat enthaltenden Mittel, die bei Verdauungsproblemen verabreicht werden;
- Medikamente gegen Durchfall und gegen Erbrechen;
- Medikamente oder faserstoffreiche 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 oder beim Betrachten der Bilder von Sektionen^[3]

Besser als im Film oder mit Bildern aus den Unterlagen lassen sich die Schülerhypothesen beim Sezieren eines ganzen Kaninchens oder Huhns prüfen.

N.B.: Achtung! Das Sezieren von Wirbeltieren ist nur unter strengen Auflagen erlaubt, alle Wildtiere sind ausgeschlossen und Schüler/innen dürfen in gar keiner Weise Hand anlegen^[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/der Lehrende geht mit Feingefühl vor, während die Hälfte der Klasse im Halbkreis zuschaut und die andere Hälfte mit Literaturrecherche beschäftigt ist. Die Schüler/innen verlangen von der/dem Lehrenden, dass sie/er ihre Hypothesen prüft: zum Beispiel mit Hilfe einer Kanüle die Verbindung zwischen Magen und Darm aufzeigt. Die/der Lehrende schneidet die Bauchdecke (das Abdomen), wie Abb. 7 zeigt, vom Schambein bis zum Brustkorb auf. Dann kann sie/er die Bauchdecke beiderseits umschlagen und auf dem Brett anheften (Abb. 8). Man verfolgt den Darm und sieht, wie der Verdauungsbrei sich verändert.

Abb. 7 und 8: Sektion eines Kaninchens

Die eben erst aufgenommene Nahrung findet man in der Speiseröhre, im Magen (in Kropf und Muskelmagen beim Huhn). Man verfolgt den Verdauungsbrei im ganzen Dünndarm, in Blinddarm und 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 auf der Höhe des Blinddarms (am Eingang zum Dickdarm). Das erleichtert die Verdauung von Gräsern. Es kann beobachtet werden, wie sich der Verdauungsbrei vom Anfang zum Ende des Trakts verändert. Bemerkenswert ist auch die reichliche Gefäßdichte in den Wänden des Verdauungstrakts.

Zwischenbilanz

Die Schlüsselbegriffe stehen an der Tafel, die ganze Klasse ist aufgerufen, das bisher Gelernte zusammenzufassen. Es gibt weder gute noch schlechte Nahrungsmittel. Manche Stoffe werden nicht verdaut und nicht gänzlich zermalmt (zum Beispiel Faserstoffe). Andere werden verdaut und in sehr kleine Stücke verwandelt. Das Experiment mit einem Kaffeefilter zeigt, dass das Wasser kleinste Teilchen mitnimmt, 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. Die Chemie wird erst in der Sekundarstufe 1 behandelt. 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 aus den Nahrungsstoffen im Körper?

Noch sind längst nicht alle Fragen beantwortet: Wo 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 erfragt werden. Die Literaturrecherche dient der vollständigeren Einsicht und übersicht und der Gegenüberstellung der Ergebnisse der Klasse mit allem, was Naturwissenschaftler/innen (in medizinischen Fallstudien und mit technischen Mitteln, über die die Schüler/innen nicht verfügen) haben herausfinden können.
In Zweiergruppen geht die Klasse (die eine Hälfte) in der Bibliothek und (die andere Hälfte) im Internet auf die Suche.
Hier die Anweisungen:

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: Der/die Lehrer/in hat zuvor die Literaturrecherchen-"Ernte" eingesammelt und bestimmte Texte, Bilder und schematische Darstellungen herausgesucht. Er/sie verteilt folgende Themen an vier Gruppen von je sechs bis acht Schüler/innen:
- Gruppe 1: das Schicksal der Nahrungsstoffe im Verdauungsapparat;
- Gruppe 2: die Rolle des Blutes;
- Gruppe 3: das Schicksal der Nahrung im Körper;
- Gruppe 4: ein übersichtsschema der Nahrungsverarbeitung (Verdauung, Kreislauf, Ausscheidung).

Rekapitulation und Auswertung sind für jeden/jede Schüler/in die Gelegenheit ins Experimentierheft einzutragen, was er/sie behalten hat, und was gemeinsam auf den Punkt gebracht wurde. Der/die Lehrer/in hat Fotokopien einer vollständigen schematischen Darstellung des Blutkreislaufs und des Verdauungsapparates vorbereitet. Er/sie zeigt den Schüler/inne/n 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 Blättern im Experimentierheft 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 abgeben, wird durch die Nieren herausgefiltert und findet sich im 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 Kohlendioxid, dass bei der Verbrennung der Nährstoffe entsteht.

Diese (kursiv gesetzten) Sätze können erst mit dem Sprachvermögen der Sekundarstufe 1 verstanden werden. In der Lernstufe 3 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

Noch einmal wird die Umrisszeichnung eines Kindes vorgegeben und aufs Neue versucht, den Durchgang der Speisen durch den Körper einzuzeichnen. Dabei sind Fragen nach den praktischen Arbeiten in Unterrichtsstunde 3 angebracht. Durch offeneres Fragen lässt sich herausfinden, inwieweit der/die Schüler/in die in dieser Unterrichtseinheit erworbenen Kenntnisse verarbeitet hat und wiedergeben kann.

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.

Voraussetzungen für die praktische Umsetzung der Unterrichtseinheit

Materialien und Unterlagen

Besonders interessant ist es natürlich, wenn man bei dieser Unterrichtseinheit mit Röntgen- und Endoskopiebildern des Verdauungstraktes arbeiten kann.

Materialien zum Anfertigen eines Modells vom Verdauungstrakt: biegsame Schläuche, Plastikbeutel, Seil (10 m), Karton, Schere, Musterklammern...

Warnung

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

Wenn ein Kaninchen oder ein Huhn seziert wird, fühlen sich manche Schüler/innen beim Anblick des Blutes unwohl. Erklärende und beruhigende Worte helfen über das Problem hinweg. Nach dem heiklen Moment sind die Schüler/innen 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: http://www.sichere-schule-nrw.de/biologie/risu-nrw/sektion_wirbeltiere/01.htm oder http://www.saarland.de/dokumente/thema_bildung/Sicherheitsrichtlinien_Schulen.pdf (pdf-Datei).

Dauer

Sechs bis acht Unterrichtsstunden von ungefähr 45 Minuten in den Klassen der Lernstufe 1 und der Lernstufe 2. Je nach dem, was man erreichen möchte, wird man länger bei den schriftlichen, den graphischen oder den technologischen Arbeiten (Modell, Ausstellung) verweilen. Nicht alle Punkte des Lehrplans sind gleich zeitaufwendig. Hier haben wir mit Absicht eine größere Zahl von verschiedenartigen Arbeiten ausgesucht, um die Vielfalt möglicher, im Lauf des ganzen Jahres zu gebrauchender Untersuchungsmethoden darzustellen. Die/der Lehrende wählt das aus, was ihr/ihm geeignet scheint, die Ziele, die sie/er sich mit der Klasse gesetzt hat, zu erreichen.

Empfohlene Arbeitsblätter

Die Blätter 12: "Ernährung von Tier und Mensch – Verdauung und Ausscheidung" und 15: "Gesundheitserziehung".

Schluss

Gedankliche Irrwege sind zu 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/innen 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).

Ausscheidung von Kot und Absonderung von Urin sind Vorgänge ungleicher Natur. 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 im Urin transportiert.

Internetseiten zur Orientierung

Nützliche Internetseiten für die Literaturrecherche der Schüler/innen

Reale Schnitte durch den Menschlichen Körper (interessant, aber schwer zu deuten): http://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/innen zur Verfügung stehen.

Fußnoten

1: Fakultative Arbeit

2: Fakultative Arbeit, die in der Zwischenauswertung am Anfang von Unterrichtsstunde 4 zur Geltung kommt.

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: http://www.sichere-schule-nrw.de/biologie/risu-nrw/sektion_wirbeltiere/01.htm oder http://www.saarland.de/dokumente/thema_bildung/Sicherheitsrichtlinien_Schulen.pdf (pdf-Datei).

Was wird aus den Nahrungs­mitteln, die wir essen?