Links zu Abbildungen und Fotos
Es gibt großartige Aufnahmen und Zeichnungen von Querschnitten der Retina am gelben Fleck und am Sehnerv. Leider sind sie urheberrechtlich geschützt und meine Bemühungen, mit den Urhebern Kontakt aufzunehmen haben bisher nichts erbracht. Ich kann daher an dieser Stelle nur auf das Material verlinken und Sie darauf hinweisen, dass Sie vor Nutzung der Bilder die Genehmigung des Urhebers einholen müssen.
Wenn diese Dateien nicht mehr im Netz vorhanden sind, suchen Sie unter den Begriffen "Retina" und "Fovea" direkt bei Google-Bildersuche (mehr dazu hier).
Abbildung der Fovea (gelber Fleck)
Das Foto ist für unterrichtliche Zwecke frei verwendbar. Die genauen Bestimmungen finden Sie auf der Webseite von Wellcome-Images, die das Bild bereitstellen.
Klicken Sie auf das Bild, um zum Original zu gelangen.
Vorbemerkung
Dieser Unterrichtsgang ist komplex und benötigt mindestens 3-4 Stunden, der blinde Fleck dient als Klammer, um den Aufbau des Auges und der Netzhaut und zusätzlich eine Augenpräparation zu motivieren.
Voraussetzungen
Aufbau von Nervenzellen
Einstieg
Ausgabe der Versuchsbögen (zur Vorbereitung siehe Seitenleiste), die SuS führen den Versuch durch. SuS beschreiben, dass in einer bestimmten Entfernung das Symbol verschwindet.
Mögliche Fragen
Wieso verschwindet ein Objekt bei einer bestimmten Entfernung, wenn man nur mit einem Auge schaut, obwohl es im Blickfeld liegt?
Mögliche Hypothesen
• Fehler in der Linse
• Fehler auf der Netzhaut
• Gehirn kann sich nur auf eine Sache konzentrieren
(die Liste kann bei diesem Thema sehr lang werden, viele Hypothesen können die Schüler gleich durch einfaches Ausprobieren zurückweisen)
Überprüfungsmöglichkeiten
Ins Auge blicken, schauen ob Schäden sichtbar sind
Erarbeitung
L erklärt, dass man (evtl. können Schüler auch davon berichten) mit Apparaten ein Foto der Rückseite des Auges machen kann. Zeigen von AT Blick ins Auge.
Auswertung/Sicherung
SuS beschreiben Abbildung. Es fallen ein dunkler Fleck und ein heller Fleck auf. In der Regel vermuten die Schüler beim dunklen Fleck eine Störung im Auge. Der helle Fleck wird oft richtig als Beginn des Sehnervs oder der Blutversorgung erkannt. Ein Fehler in der Linse kann nicht erkannt werden.
Die Hypothesen werden entsprechend falsifiziert oder erweitert.
Hypothesen II
• Es liegt am dunklen Fleck
• Es liegt am hellen Fleck
Überprüfung II
Auge aufschneiden
Erarbeitung II
Präparation eines Schweineauges. Danach oder davor wird der Aufbau des Auges erarbeitet. Wichtig: Fovea (gelber Fleck) und Austritt des Sehnervs noch nicht benennen.
Auswertung/Sicherung II
Man kennt nun den Aufbau des Auges, das Ursprungsproblem lässt sich aber immer noch nicht klären. Es sind weitere Versuche nötig.
Überprüfungsmöglichkeiten III
Untersuchung der Netzhaut an den beiden Stellen (blinder und gelber Fleck).
Erarbeitung III
Zuerst müssen die SuS wissen, wie die normale Netzhaut aufgebaut ist, damit sie an den entsprechenden Stellen Unterschiede ausmachen können. Dazu benutze ich ein Arbeitsblatt, das ich aus urheberrechtlichen Gründen nicht anbieten kann. Material dazu findet sich im Netz oder in Schulbüchern. Wichtig ist, dass den Strukturen im schematischen Aufbau die des mikroskopischen Bildes zugeordnet werden. Die Schüler müssen ebenfalls erkennen, dass das Licht erst durch die Nervenzellen gelangen muss, bevor es wahrgenommen werden kann.
Danach projiziert man zuerst einen Retina-Querschnitt am gelben Fleck. Die SuS erkennen die Einwölbung und vermuten zuerst eine Beschädigung. Mit ihrem Vorwissen über den Retinaaufbau können Sie aber feststellen, dass die Sinneszellen vorhanden sind.
An dieser Stelle zeige ich eine Overlay-Zeichnung, die zeigt, dass am gelben Fleck die Zapfen deutlich dichter gepackt sind. Diese Abbildung findet sich im Netz (siehe Abbildungslinks), vielleicht hat jemand ja auch Zugriff auf die Originalquelle: Polyak, S. (1957): The Vertebrate Visual System. Univ. Chicago Press, Chicago.
Jetzt laufen mehrere Stränge des Unterrichts zusammen: Die Fovea liegt genau gegenüber der Linse (Wiederholung Aufbau des Auges), es gibt keine störende Nervenzellschicht über den Sinneszellen (Wiederholung Aufbau Retina) und es gibt besonders viele Zapfen - es fällt den Schülern nun nicht schwer, diesen Punkt als Punkt des schärfsten Sehens zu begreifen. Als Vertiefung und Illustration bietet sich hier diese Folie an.
Nun ist klar, es muss am Sehnerv liegen. Eine Untersuchung dieser Stelle (siehe Bilderlinks) erbringt das Ergebnis, dass die Nervenfasern vom Augeninneren her in den Sehnerv eintreten und somit an dieser Stelle keine Lichtsinneszellen sein können. An dieser Stelle ist der Mensch folglich blind, bei Benutzung von zwei Augen fällt es nur nicht auf. Links zu entsprechenden Abbildungen finden Sie oben.
Die Bilder lassen sich mit dem Vorwissen der Schüler zum Aufbau gut interpretieren, da die Banden der einzelnen Zellschichten gut erkennbar sind. Hier wird dann deutlich, dass am Sehnerv keine Stäbchen oder Zapfen vorhanden sind.
Auf dem Arbeitsblatt zum Augenaufbau können nun Fovea und blinder Fleck eingetragen werden.
Abschluss-Sicherung
Die Erkenntnisse können nun auf den Blättern, auf denen zuerst die Problemfrage formuliert wurde, zusammengefasst werden. Die Schüler können nun erklären, dass am blinden Fleck der Sehnerv austritt und wegen der umgekehrten „Verdrahtung“ keine Rezeptoren vorhanden sind und so mit nur einem Auge kein Bild erzeugt wird.
Anschlussmöglichkeiten/Vertiefung/Festigung
• Warum sieht man an dieser Stelle nicht schwarz, wenn man nur ein Auge offen hat?
• Aufgaben der Schaltzellen (zur Kontrastverstärkung gibt es schöne optische Täuschungen).
• Eigenschaften von Zapfen und Stäbchen
Erfahrungen/eingesetzt in
Jahrgang 8, Gymnasium
Anmerkungen
L muss dafür sorgen, dass der Überblick bei diesem komplexen Problem nicht verloren geht und zu Beginn der Stunden (ca. 4) Orientierungsarbeit leisten (lassen).
Unterrichtsmaterial zum Download
AT Blick ins Auge (PDF)