Voraussetzungen
Keine, ich schließe diese Stunde aber in der Regel der Stunde zur Ermittlung der Atemfrequenz an.
Einstieg
Projektion der Einstiegsfolie (AT Frage Lungenvolumen), die Schüler lesen die Sprechblasen, es gilt zu bewerten, ob 2 Liter Luft in eine Lunge passen.
Mögliche Fragen
Vermutlich kommen zuerst Hypothesen, aber spätestens nach Aufforderung formulieren die Schüler die Problemfrage: Wie viel Luft passt in die Lunge?
Mögliche Hypothesen (Lösungsplanung I)
Alle möglichen Literangaben
Überprüfungsmöglichkeiten (Lösungsplanung II)
Man kann die Lösungsmöglichkeiten je nach Zeitplanung komplett den Schülern überlassen oder vorgeben. Das Grundprinzip bleibt gleich: Wie kann man Luft sichtbar machen?
Erarbeitung
Es gibt verschiedene Typen von Spirometern, meine Lieblingsmethode spritzt, blubbert und macht den Schülern viel Freude: In einem möglichst durchsichtigen Behältnis wird eine skalierte Glocke versenkt, die Schüler atmen tief ein und entleeren ihre Lunge über einen Schlauch, der unter die Glocke führt. Das Wasser wird aus der Glocke verdrängt, sie steigt auf und auf der Skala lassen sich Liter ablesen.
Ist die Sammlung gut ausgestattet, kann auch ein Vergleich von Messmethoden interessant sein, so zeigte die Glocke erkennbar andere Werte als das Spirometer, das durch den Luftstrom in Rotation versetzt wird.
Auswertung/Sicherung
Die Durchschnittswerte der Klasse sollten ermittelt werden, sinnvoll auch nach Geschlechtern getrennt. Evtl. kann man in einem Diagramm mit den Achsen Körpergröße und Lungenvolumen die Werte einzeln auftragen und den Zusammenhang untersuchen. In jedem Fall ist es eine gute Möglichkeit die Erstellung auch komplexerer Diagramme zu üben.
Anschlussmöglichkeiten/Vertiefung/Festigung
Mit dem Diagramm auf der Folie zum Lungenvolumen lassen sich die Teilvolumina anschaulich machen. Es liegt auch als Arbeitsblatt vor, auf ihm können die Schüler die Bezeichnungen und Literangaben festhalten. Die hier angegeben Werte beziehen sich auf einen durchschnittlichen Erwachsenen.
Gemessen wurde im Versuch die Vitalkapazität (B), die sich aus Einatemreserve (E, alles was man über das normale Maß hinaus einatmen kann, ca. 2 Liter) und Ausatemreserve (F -wenn man über das normale Maß hinaus ausatmen kann, ca. 2 Liter) sowie dem normalen Atemzugvolumen (A, normale Atemzüge von ungefähr 0,5 Litern) zusammensetzt. Die Luftmenge, die nicht mit ausgeatmet werden kann, ist die Restkapazität von ca. 1,5 Litern, so dass sich eine Gesamtkapazität von 6 Litern ergibt. Der Begriff Totraum bezeichnet den Raum, den die Luft in den Atemwegen einnimmt, da auch sie nicht ausgeatmet werden kann.
Dieser Totraum spielt auch eine Rolle bei der Vertiefungsfolie mit dem Schnorchler, der sich einen 3 Meter langen Schnorchel wünscht. Abgesehen von großen Druckproblemen wird immer wieder die gleiche Luft eingeatmet, da der Schnorchel bei 2 cm Durchmesser und 3 m Länge knapp einen Liter enthält. Bei einem normalen Atemzugvolumen von 0,5 Litern deutlich zu viel. Es wird kaum zu schaffen sein längere Zeit immer ganz aus- und wieder einzuatmen. Schnorchel sollten aus diesem Grund auf keinen Fall länger als 40 cm sein.
Erfahrungen/eingesetzt in
Klasse 7 und 9 Gymnasium
Anmerkungen
Man könnte auch mit Schnorchler anfangen und davon ausgehend überlegen, welche Informationen fehlen ("Wie viel kann man einatmen?") und so die Ermittlung des Lungenvolumens motivieren.
Kumulatives Lernen / Vernetzungsmöglichkeiten
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Unterrichtsmaterial zum Download
AT Frage Lungenvolumen (PDF)
AT Lungenvolumina (PDF)
AB Lungenvolumina (PDF) 2 ABs pro Blatt, Lösung auf der zweiten Seite
AT Schnorchel (PDF)